材料科学基础-复习题纲汇总，很重要

湖南大学研究生入学考试-材料科学基础-复习题纲汇总,

第1部分 材料的原子结构

1， 有关基本概念：

主量子数n： 决定原子中电子能量以及与核的平均距离

角动量量子数l: 给出电子在同一个量子壳层内所处的能级，与电子运动的角动量有关；

磁量子数m：给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。

自旋角动量量子数s：反映电子不同的自旋方向。 原子量： 原子价：

电负性：元素获得或吸引电子的相对倾向。 能量最低原理：电子的排布总是尽可能使体系的能量最低。也就是说电子先占据

能量最低的壳层。

泡利不相容原理：在一个原子总不可能有运动状态完全相同的两个电子，即不能有上述四个量子数都相同的两个电子。

原子的核外电子排布规律：

原子结构：原子由质子和中子组成的原子核以及核外的电子所构成。原子核内的

中子电中性，质子带有正电荷。

原子排列对材料性能影响：

2，材料结合键有关概念： 类型：一次键： 离子键：

共价键：由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用

电 子对而形成的化学键。

金属键：金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成

的键合。

本质：电子从一个原子向另外一个原子的转移或电子在原子间共用。 对材料性能的影响：

键—能曲线：（见2009年真题）

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原子堆垛和配位数及对材料性能的影响：

3，显微组织：要用金相显微镜或电子显微镜才能观察到的内部组织。

单相组织： 晶粒尺寸：细化晶粒可以提高材料的强度改善材料的塑性和

韧性。

晶粒形状：等轴晶趋于各向同性。柱状晶趋于各向异性。 多相组织：力学性能取决于各组成相相对量，和各自性能。如果弥散相硬

度明显高于基体相，提高材料的强度，塑性韧性必将下降。

第二部分 材料的晶态结构

1有关概念：

晶体： 原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、

各向异性。

非晶体： 原子没有长程的周期排列，无固定的熔点，各向同性等。 晶体结构： 空间点阵：指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人

为的对晶体结构的抽象。

晶格：

晶胞：在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵

的组成单元，称为晶胞。

晶格常数：晶胞的棱边的长度（a b c），表征晶体结构的一个基本参数。 布拉菲点阵 ：

晶面间距：

晶面间距越大，则该晶面上的原子排列越密集，反之，越稀疏；

2,晶体的晶向指数和晶面指数

晶向指数： [ ] < > 晶面指数 （ ） { }

3，晶体 结构：

面心（FCC ） 体心BCC 密排六方HCP 点阵常数

原子半径

晶胞原子数

配位数

致密度

四面体间隙

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八面体间隙

配位数：在晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数；

致密度（堆积因子）：晶体结构中原子体积占总体积的百分数，一个原子来说就

是：晶胞中的原子体积与晶胞体积的比值。

间隙： 八面体间隙：位于6个原子所组成的八面体中间的间隙。

四面体间隙： 位于4个原子所组成的四面体中间的间隙。

密排面和密排方向：

4，无机非金属材料中的典型晶体结构类型： NaCl 5，高分子材料有关知识：

组成： 有机高分子化合物 高分子材料的结晶形态：

单晶 球晶 树枝状晶 全晶 伸直键晶体

构象：

晶态结构模型：1，樱状微梀模型 2，折叠链模型 3，伸直链模型 4，串晶结构模型 5，球晶结构模型

6， Hosemann 模型

液晶态的结构特征和分类：

第三部分，点缺陷和扩散

1， 点缺陷有关概念：

定义：在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构的正常排列的一种缺陷，

是最简单的晶体缺陷。

类型：空位 ，间隙原子， 杂质或溶质原子，以及由他们组成的复杂的点

缺陷如空位对、空位团等

肖脱基空位

在个体中晶体中，当某一原子具有足够大的振动能而使振幅增大到一定程度时，就可能克服周围原子对它的制约作用，跳离其原来位置，迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上而使晶体内部留下空位，称为肖脱基空位。

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弗兰克尔空位

离开平衡位置的原子挤入点阵中的间隙位置，而在晶体中同时形成相等数目的空位和间隙原子。

间隙原子： 是原子脱离其平衡位置进入原子间隙而形成的。

置换原子： 占据在原来基体原子平衡位置上的异类原子。

中间相 ：两组元A 和B 组成合金时，除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B 两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。

固溶体 ：是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶剂原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持溶剂的晶体结构类型。

置换固溶体

当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。

间隙固溶体

溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。

离子晶体中点缺陷的特点：

2， 扩散有关的概念

定义： 涉及一种原子移动到另一种原子基体中去的物质输送过程，（原子

或分子的移动机制）

稳态扩散

在稳态扩散过程中，扩散组元的浓度只随距离变化，而不随时间变化。

非稳态扩散

扩散组元的浓度不仅随距离x 变化，也随时间变化的扩散称为非稳态扩散。

柯肯达尔效应：在置换固溶体中，由于两种原子以不同的速率相对扩散而引起标记面向扩散快的一侧移动的现象。

扩散第一定律：（菲克第一定律）：扩散中原子的通量与质量浓度梯度成正比。描述了一种稳态扩散，即质量浓度不随时间变化。 负号，物质扩散方向与浓度梯度方向相反，即物质从高的浓度方向向低的浓度方向区迁移。

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J -----,为扩散通量，表示单位时间内通过垂直于扩散方向单位面积的扩散物质质量。

D,------扩散系数，

------扩散物质的质量浓度，

扩散第二定律：菲二：表示扩散物质浓度的时间变化率与进出某一体积的通量之间关系。

化学扩散：由于浓度梯度引起的扩散。 反应扩散：（相变扩散）伴随有化学反应而形成新相的扩散称为反应扩散。 3，扩散驱动力，扩散机制

扩散驱动力： 化学势梯度，

上坡扩散 ：溶质原子从低浓度向高浓度处扩散的过程称为上坡扩散。表明

扩散的驱动力是化学位梯度而非浓度梯度。

下坡扩散 ：溶质原子从高浓度向低浓度处扩散的过程。

机制：A,交换机制：直接交换机制：两个相邻的原子互换位置或环形交换机

制：四个原子同时交换

B，间隙机制：原子从一个晶格间隙位置迁移到另一个间隙位置。推

填机制。

C,空位机制： 产生空位，原子与空位换位置。 D,晶界扩散及表面扩散：

4，在离子晶体和聚合物中的扩散： \\

5， 扩散系数D和扩散激活能Q

6，影响扩散的因素及原理：

（1）温度 最主要的因素，温度越高，原子扩散激活能越大，越易发生迁移，扩散系数也越大；

（2）固溶体类型：间隙固溶体的扩散激活能比置换原子的小，故扩散速度较大；

（3）晶体结构：A,致密度越小，原子迁移越易 B，结构不同，扩散元素的溶解度也不同，C，各向异性的影响

（4）晶体缺陷，晶界，表面和位错等对扩散起作加速作用，由于晶体缺陷去点阵畸变较大，原子处于较高的能量状态，易于跳跃

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