材料科学与工程四要素基本概念

基本概念

再结晶退火、再结晶、动态再结晶、二次再结晶、 晶体、点阵、空间点阵、点阵畸变、晶胞、晶族、同质多晶、同质异构体、晶粒生长、一级相变、二级相变、珠光体相变、相图中的自由度、相平衡、连线规则、共晶转变、中间相、伪共析转变、共析转变、包晶转变、离异共晶、晶界偏聚、金属键、共价键、离子键、配位数、费米能级、能带、储存能、形变组织、临界变形量、形变织构、网络形成体、网路变性体、尖晶石结构、反尖晶石结构、线缺陷、组分缺陷、福伦克尔（Frenker）缺陷、肖特基缺陷、位错、位错滑移、交滑移、螺位错、全位错、弗兰克尔空位、非化学计量结构缺陷、孪生、空间群、点群、电子化合物、稳态扩散、上坡扩散、反应扩散、弛豫、时效、均相成核、异相成核、固溶体、索氏体、珠光体、配位多面体、高分子的数均相对分子质量（Mn）、

高分子链的构型、间同立构、平衡分凝系数、热力学势函数、活性氧、调幅分解、金属玻璃、金属间化合物、润湿、.独立组分、烧结

填空题

1. 材料的组织结构包括： 、 、 和 。

2. 在描述原子中电子的空间位置和能量的4个量子数中，其中决定体系角动

基本概念

再结晶退火、再结晶、动态再结晶、二次再结晶、 晶体、点阵、空间点阵、点阵畸变、晶胞、晶族、同质多晶、同质异构体、晶粒生长、一级相变、二级相变、珠光体相变、相图中的自由度、相平衡、连线规则、共晶转变、中间相、伪共析转变、共析转变、包晶转变、离异共晶、晶界偏聚、金属键、共价键、离子键、配位数、费米能级、能带、储存能、形变组织、临界变形量、形变织构、网络形成体、网路变性体、尖晶石结构、反尖晶石结构、线缺陷、组分缺陷、福伦克尔（Frenker）缺陷、肖特基缺陷、位错、位错滑移、交滑移、螺位错、全位错、弗兰克尔空位、非化学计量结构缺陷、孪生、空间群、点群、电子化合物、稳态扩散、上坡扩散、反应扩散、弛豫、时效、均相成核、异相成核、固溶体、索氏体、珠光体、配位多面体、高分子的数均相对分子质量（Mn）、

高分子链的构型、间同立构、平衡分凝系数、热力学势函数、活性氧、调幅分解、金属玻璃、金属间化合物、润湿、.独立组分、烧结

填空题

1. 材料的组织结构包括： 、 、 和 。

2. 在描述原子中电子的空间位置和能量的4个量子数中，其中决定体系角动

中国科学院研究生院材料工程领域全日制

工程硕士研究生培养方案

(2009年7月)

一、培养目标与要求

面向社会需求和科技前沿，培养适应社会主义建设和工程技术发展与创新需要的，掌握材料工程领域相关学科专业基础知识与基本技能，具有创新意识和独立承担并解决工程实际问题能力的开拓型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。具体培养要求如下：

1.工程硕士专业学位获得者应较好地掌握马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论；拥护党的基本路线和方针、政策；热爱祖国，遵纪守法，具有良好的职业道德和创业精神，积极为我国经济建设和社会发展服务。

2.应具有坚实的必要的材料科学与工程理论基础和系统宽广的专业知识；掌握解决材料科学与工程问题的先进技术方法和现代技术手段；了解本领域的发展动向，具有解决工程问题或从事新材料、新产品、新工艺、新设备的研制和开发的能力；具有独立担负专门技术工作和较强的自我提高的能力，经过实际工作的锻炼，具备高级专业技术职务人员应有素质水平。

3.基本掌握一门外语，能够熟练地阅读专业领域的外文资料。 4.具有必要的管理和市场经济知识。 二、学习年限

实行弹性学制和学分制。学习年限一般为3年，最长不超过4年。 三、课程设置

课程设置原则：课程设置遵循先进

材料科学基础概念补充

晶界偏析：一般来说，晶界结构比晶内松散，具有一定的表面效应，溶质原子处在晶内的能量比处在晶界的能量要高，所以溶质原子有自发向晶界偏聚的的趋势，这就会发生晶界偏析。是系统能量降低。。。。

螺型位错：螺型位错;螺旋位错;screw dislocation;Burgers dislocation又称螺旋位错。一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距。在中央轴线处即为一螺型位错。围绕位错线原子的位移矢量称为滑移矢量或伯格斯(Burgers)矢量，对于螺型位错，位错线平行于伯格斯矢量。

刃型位错：在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。这个多余的半原子面又如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线。这种线缺陷称为刃型位错。半原子面在上面的称正刃型位错，半原子面在下面的称负刃型位错。

晶胚：是人尚未成形时在子宫的生命形式。科学家过去研究干细胞，都必须在晶胚上大动手脚，但是这样做牺牲了晶胚，间接牺牲了一个未来的小生命，所以惹来了很多伦理上的反对和斥责。

热过冷:对纯金属而言,当界面液相一侧形成负的温度梯度时,才能在界面前方熔 体内获

1. 纳米材料有哪些微观结构特点？这些结构特点为什么会引起宏观物理性能的变化？纳

米材料有哪些特殊性？

答：所有的纳米材料具有3个共同的结构特点：纳米尺度结构单元，大量的界面或自由表面以及各纳米单元之间存在着或强或弱的交互作用。

在纳米尺度内，分子和原子相互作用强烈影响材料的宏观物理性能， 纳米材料之所以能具备独到的特殊性，是由于当组成物质的某一项的某一维的尺度缩小到纳米级别时，物质的物理性能将出现根本不是其任一组份所能比拟的改变。 纳米材料的特性：（1）表面与界面效应，这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。（2）小尺寸效应，当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。（3）量子尺寸效应，当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。（4）宏观量子隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳

第二章 材料科学与工程的四个基本要素

作业一

第一部分 填空题（10个空共10分，每空一分）

1． 材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、结构与成份和合成与加工。

2． 材料性质的表述包括力学性质、物理性质和化学性质。 3． 强度可以用弹性极限、屈服强度和比例界限等来表征。 4． 三类主要的材料力学失效形式分别是：断裂、磨损和腐蚀。 5． 材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。

6． 晶体结构有三种形式，它们分别是：晶体、非晶体和准晶体。 7． 化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。

8． 材料的强韧化手段主要有固溶强化、加工强化、弥散强化、第二相强化和相变增韧。 第二部分 判断题（10题共20分，每题2分）

1． 材料性质是功能特性和效用的描述符，是材料对电.磁.光.热.机械载荷的反应。（√ ） 2． 疲劳强度材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。（√ ） 3． 硬度是指材料在表面上的大体积内抵抗变形或破裂的能力。（错）

4． 性能是包括材料在内的整个系统特征的体现；性质则是材料本身特征的体现。（√） 5． 晶体是指原子排列短程有序，有周期。（错）

6． 材料的热处理是指通过一定的加热、

篇一：材料科学与工程专业介绍

材料科学与工程专业

材料科学与工程即材料科学与工程专业。

材料科学与工程（英文名：Materials Science and Engineering，缩写MSE）。在国务院学位委员会学科评议组制定和颁布的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》中，材料科学与工程属于工学学科门类之中的其中一个一级学科，下设3个二级学科，分别是：材料物理与化学、材料学、材料加工工程。材料科学与工程专业是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。在现代科学技术中，材料科学是国民经济发展的三大支柱之一。主要专业方向有金属材料、无机非金属材料、耐磨材料、表面强化、材料加工等。

1专业特色

材料科学与工程专业以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究的学科。

2培养目标

材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作，适应社会主义市场经济发展的高层次、

材料科学研究

第一章 原子排列

本章需掌握的内容：

材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性；

晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用

空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。

晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点；

晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律 六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。

典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp；

晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角

晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。

了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性

了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb

非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构 分子相结构

1. 填空

1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是_____

第一章 原子排列

本章需掌握的内容：

材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性；

晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用

空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。

晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点；

晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律 六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。

典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp；

晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角

晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。

了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性

了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb

非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构 分子相结构

1. 填空

1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是_____

? 绪论

1.课程设置的意义和目的

(1)材料的定义与分类 （2）材料的地位和作用 （3）材料科学与工程的形成和发展 （4）本课程设置和北工大材料科学与工程学科改革 2.课程的内容和讲法

材料是人类用于制造机器、构 件和产品的物质，是人类赖以 生存和发展的物质基础。

(1)材料的分析(2)金属材料(3)无机非金属材料(4)高分子材料(5)复合材料 材料的地位和作用

材料是人类社会发展的基础和先导，是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。材料和能源、信息被称为人类社会的“三大支柱”。 一种重要新材料的发现和使用，都把人类支配自然的能力提高到一 个新水平，材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术变革，从而把人类物质文明和精神文明推向前进。 材料科学与工程的形成和发展

材料科学与工程的形成与发展，反映了学科发展从细分到整合（综合）的基本规律。 材料科学

（1）钢铁冶金（2）有色金属冶金（3）冶金物理化学（4）金属材料与热处理（5）金属压力加工（6）无机非金属材料（7）硅酸盐工程（8）高分子材料与工程（9）粉末冶金（10）复合材料（11）服饰与防护（12）材料科学与工程（13）铸造（1