材料科學基礎知識點

　　材料科學是研究材料的組織結構、性質、生產流程和使用效能，以及它們之間相互關係的科學。下面是小編為大家整理的關於材料科學基礎的相關考試知識點歸納總結，希望對你們有幫助。

　　材料科學基礎重點梳理

　　第一章

　　1.1原子的結合有哪些?

　　1.2工程材料可分為哪幾類?

　　1.3晶向指數、晶面指數能畫圖，給圖能寫出。

　　1.4金屬常見的晶格型別、配位數、緻密度、原子密排面、密排晶向、結構中的間隙。

　　1.5晶體中缺陷的種類。

　　1.6位錯的種類、位錯方向與柏氏向量的關係、位錯的運動方式。

　　1.7位錯反應條件及計算。

　　1.8晶界的種類，介面能與晶界的關係。

　　第二章

　　2.1影響置換固溶體溶解度有哪些因素?有何規律?

　　1、原子尺寸因素：溶質和溶劑的尺寸差別越小越容易形成置換固溶體

　　2、晶體結構因素：同一種間隙原子在fcc的固熔度大於bcc的

　　3、負電性因素;負電性相差很大時，即親和力很大，往往比較容易形成比較穩定的化合物; 負電性差不大時，隨負電性值增加，有利於增大固溶度

　　4、電子濃度因素：溶質元素的原子價越高，形成固溶體的極限固溶度越小。

　　2.2間隙固溶體與間隙相之間的關係。

　　間隙固熔體式固熔體的一種，間隙相是一種金屬間化合物兩者的晶體結構也各不相同。

　　2.3金屬間化合物的種類及特點

　　金屬間化合物分為正常價化合物，電子價化合物和間隙化合物;

　　正常價化合物：電負性差值越大，穩定性越高;

　　電子價化合物：

　　間隙化合物：主要受組元的原子尺寸因素控制。通常是由渡族金屬與原子半徑很小的非金屬元素組成，分為簡單間隙化合物與複雜間隙化合物，非金屬元素處於化合物晶格的間隙中。

　　第三章

　　3.1金屬結晶的熱力學條件是什麼?

　　熱力學第二定律：在等溫等壓條件下物質系統總是自發地從自由能較高的狀態向自由能較低的狀態轉變，就是說只有伴隨著自由能降低的過程才能自發的進行。

　　3.2金屬結晶的能量條件是什麼?

　　能量起伏***詳細看書P85-86***

　　固態金屬自由能低於液態金屬自由能。當溫度低於Tm時液態的自由能Gl高於固態的自由能，由液態轉為固態時，將釋放出那份能量而是系統自由能降低，所以過程才能夠自動進行。凝固過程一定要在低於熔點溫度時才能進行。

　　3.3金屬結晶的結構條件是什麼?

　　結構起伏 ***詳細看書P86-87***

　　3.4金屬結晶時的形核有哪些方式?

　　均勻形核、非均勻形核

　　3.5根據凝固理論，如何細化晶粒?

　　單位體積中的晶粒數取決於兩個因素：形核率N和長大速度V;增加過冷度;小製件：增加冷卻速度，大製件：採用形核劑;振動。超聲波振動和電磁攪拌等措施來細化。

　　3.6晶體長大時，液-固介面處於那種微觀結構?光滑介面、粗糙介面有哪些長大方式?垂直長大、橫向長大長大方式與微觀結構有什麼關係?

　　垂直長大方式是針對粗糙介面結構提出來的。

　　因為粗糙介面上的空位較多液相擴散而來的原子填入空位中與晶體連線起來垂直於介面生長橫向長大方式是針對光滑介面結構提出來的。

　　因為光滑介面上空位數目與佔位數目之比要麼很小要麼很大由液相擴散而來的原子不易於晶體牢固連線，依靠小臺階接納液態原子的向前推移，代表模型：二維晶核臺階生長機制，晶體缺陷臺階生長機制。

　　3.7晶體長大有哪些形態

　　平面狀長大和樹枝狀長大

　　平面狀長大：正溫度梯度——粗糙面結構;P103

　　樹枝狀長大：負溫度梯度——粗糙面結構——具有特定的方向性，主要取決於晶體結構。P104

　　第四章

　　4.1相平衡：某一溫度下系統中各相長時間不相互轉變處於平衡狀態，這種平衡叫做相平衡。 相率的表示式是什麼?

　　f=c-p+2 恆壓條件下：f=c-p+1 ***C組元數、P相數、f自由度***

　　4.2晶內偏析：固熔體不平衡結晶時，由於從液態中先後結晶出來的固相成分不同，結果使得 一個晶粒內化學成分不均勻這種現象為晶內偏析。

　　枝晶偏析：由於固熔體一般都以樹枝狀方式結晶，樹枝的結晶軸會高熔點組元較多，而晶 枝間含低熔點組元較多，故把晶內偏析又稱枝晶偏析。

　　枝晶偏析的危害：導致合金塑性韌性下降，易引起晶內腐蝕，降低合金的抗蝕效能，特 別是給合金的加熱工帶來困難

　　消除方法：將鑄態合金加熱到略低於固相線的溫度進行長時間均勻化退火，使異類原子互 相充分擴散均勻。

　　4.3什麼是區域熔鍊?將金屬棒沿棒的長度方向逐漸從一端向另一端順序的進行區域性熔化提 純金屬;

　　如何提純金屬?區域熔鍊一次就會使圓棒中的雜質從一端向另一端，富集反覆進行多次就 可使金屬材料獲得高度的提純。

　　4.4什麼是成分過冷?由於液相成分改變而形成的過冷。成分過冷對固溶體生長形態和組織有什麼影響?

　　固熔體合金凝固時，在正溫度梯度下，由於固液介面前沿液相中存在過冷並逐漸增長，使 介面生長形態從平直介面向包狀晶、包狀樹枝晶、樹枝晶發展。

　　4.5利用槓桿定律計算組織和相含量。

　　4.6什麼是共晶轉變?寫出其反應式?畫出示意圖。

　　4.7共晶、亞共晶、過共晶合金平衡凝固過程及組織。

　　4.8什麼是包晶轉變?寫出其反應式?畫出示意圖。

　　4.9包晶合金平衡凝固過程及組織。

　　4.10什麼是共析轉變?寫出其反應式?畫出示意圖。

　　4.11什麼是偏晶轉變?寫出其反應式?畫出示意圖。

　　4.12什麼是熔晶轉變?寫出其反應式?畫出示意圖。

　　4.13什麼是包析轉變?寫出其反應式?畫出示意圖。

　　4.14什麼是合晶轉變?寫出其反應式?畫出示意圖。

　　4.15什麼是同素異構轉變?

　　4.16畫出F-Fe3C相圖。寫出包晶、共晶、共析反應式。分析亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼、亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵的結晶過程及冷卻過程中相和組織變化，根據槓桿定律計算相和組織的含量。

　　4.17分析鑄錠的組織。

　　4.18利用槓桿定律和中心法則計算四相平衡時的相和組織含量。

　　4.19多元合金配料計算。

　　4.20三元勻晶合金合金凝固時成分變化曲線投影的特點。

　　4.21三元共晶相圖中的相和組織標註，分析結晶過程。

　　4.22三元共晶相圖的等溫截面和截面。

　　4.23三元合金相圖相區之間的關係，槓桿定律的應用。

　　第五章

　　5.1.擴散第一定律：單位時間內通過垂直於擴散方向的單位截面積的擴散物質流量***擴散通 量J***與該截面處的濃度梯度成正比。***公式見書P199***

　　5.2.科肯道爾效應：置換型擴散偶中，由於兩種原子擴散速度不同，導致擴散偶的一側向另一 側發生物質靜輸送。

　　5.3限定元公式及其應用P202

　　5.4恆定元公式及其應用。P202 高斯誤差函式及其表格應用。P203

　　滲碳層厚度與時間關係公式及應用。P204

　　5.5擴散的兩種主要機制:

　　間隙機制：質點從一個間隙到另一個間隙

　　空位機制：原子躍遷到與之相鄰的空位.

　　5.6擴散的驅動力: 化學位梯度

　　5.7上坡擴散及其擴散方向與濃度梯度的關係: 擴散沿著與濃度梯度相同的方向進行

　　5.8 反應擴散：通過擴散使固溶體內的溶質組元超過固溶極限而不斷形成新相的擴散過程。又稱相變擴散。

　　純鐵在滲碳時組織發生變化情況，寫出成分變化式。P212

　　5.9低碳鋼在兩相區滲碳，發生什麼現象?

　　兩相區之間存在明顯的巨集觀介面，始終沒有出現兩相組織混合區。二元合金的擴散層不可

　　能出現兩相混合組織。P212

　　5.10合金發生擴散時，合金組元與混合區的關係

　　二元合金的擴散層不可能出現兩相混合組織。三元系中三相區溫度滲層中不可能出現三相混合區，但可以有兩相混合區域。

　　5.11擴散係數公式。P213