吉林大学材料科学与工程基础笔记

奥氏体具有面心立方晶体结构的铁γ-Fe，也是碳溶解于γ-Fe所形成的间隙固溶体。

白口铁一种低硅很脆的铸铁，碳以渗碳体的化合形式存在，断面呈白色。

白色陶瓷高温焙烧后变为白色的粘土基陶瓷制品。白色陶瓷包括瓷器、卫生管道器皿。柏氏矢量表示位错引起晶格畸变程度和方向的矢量。

包晶反应随着冷却过程，一固相和一液相等温可逆转变为具有不同组成的固相的反应。贝氏体钢和铸铁中发生的奥氏体的转变产物。珠光体和马氏体转变发生的温度区间产生贝氏体。贝氏体的显微结构由α-铁素体和精细分散的渗碳体组成。

比强度一种材料的抗拉强度与比重的比值。表面硬化：通过渗碳或渗氮方法使钢件的外表面或“表面”硬化，用于改善耐磨性和抗疲劳性。

玻璃陶瓷一种晶粒细小的晶体陶瓷材料，先制成玻璃，随后做反玻璃化（或晶体化）处理。

玻璃转变温度非晶陶瓷或聚合物的过冷液

体冷却转变为刚性玻璃时的温度。

不锈钢在很多环境中都耐腐蚀的一种钢合金。主加合金元素为铬，其含量至少为11%，也可能加入其他合金，包括镍和钼。

沉淀硬化金属合金的硬化和强化手段，通过从过饱和固溶体中析出非常小且均匀分散的粒子来实现。有时也称为时效硬化。

沉淀硬化处理，人工时效从过饱和固溶体中沉积新相的一种热处理手段。对沉淀硬化而言，称其为人工时效。

冲击功（缺口韧性）：标准尺寸及形状的试件受到快速冲击载荷时，断裂过程中所吸收能量的度量。采用摆锤式或悬臂梁式冲击实验来测量该参数。在评定材料的塑性-脆性转变行为方面很重要。

初晶相除了共晶结构之外存在的相。

穿晶断裂：多晶材料裂纹穿过晶粒扩展而断裂。

粗状珠光体铁素体和渗碳体交替重叠的层

距相对厚的珠光体。

脆性表示金属容易破裂的性质, 铸铁的脆性大, 甚至跌落地上亦会破裂。脆性与硬度有密切关系, 硬度高的材料通常脆性亦大。脆性断裂形成不稳定裂纹，通过快速裂纹扩展发生断裂，没有明显的宏观变形

淬硬是将金属均匀地加热至适当温度, 然后迅速浸入水或油中急冷, 或在空气中或冷冻区中冷却, 使金属获得所需要的硬度。

单晶整体内原子排布呈在周期性和对称性，

没有错排的晶体；

弹性弹性是指材料在弹性形变中吸收能量

的能力。是金属受外力变形,当外力消除之后

又恢复其原有形状的一种性质。弹簧钢是极

富弹性的一种材料。

弹性回复弹性回复是指当样品所受应力撤

销后，其完全回复到初始形状的现象。

弹性模量大多数金属在较低的拉力作用下，

应力和应变成正比关系，可表达为σ = Eε，

这就是胡克定理，比例常数E（GPa）就是弹

性模量，或杨氏模量。

弹性体弹性体是聚合物的一个种类，它的应

力－应变曲线表明其变形是完全弹性的，即

很低的应力变化就会产生很大的可回复应

变。

弹性形变应力与应变成正比关系的形变称

为弹性形变。弹性形变是非永久性的，即撤

去加载后，样品可恢复初始的形状。

等温转变图(T-T-T) 确定成分的钢合金，其

温度对时间对数图。用于确定先前为奥氏体

的合金在等温(恒温)热处理条件下开始转变

和结束转变需要的时间。

动力学有关反应速率及其影响因素的研究。

端部固溶体成分范围处于二元相图中两端

的固溶体。

断裂力学：一门断裂分析技术，用于确定已知

尺寸的预先存在裂纹扩展并导致断裂的应力

水平。

断裂韧性(Kc) 发生裂纹扩展时应力强度因

子的临界值。

煅烧一种固体材料分解形成一种气体和另

一种固体的高温反应。它是生产水泥的一道

工序。

锻造是用锤击使金属成为一定形状<成型>

的方法, 当钢件加热达到锻造温度时, 可以

从事锻造, 弯屈, 抽拉, 成型等操作。大多

数钢材加热至鲜明樱红色时都很易锻造。

锻造合金较易延展的金属合金，在制造过程

中可以进行热加工或冷加工。

多晶如果材料内部有许多晶粒，则为多晶，

每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌

乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性

反玻璃化玻璃（非晶的或玻璃质固体）转变

为晶体的一种工艺。

范德华键由分子的取向力、诱导力和色散力

导致分子间的作用力称为Van der waals 键。

非晶体是指原子在空间的排布没有长程有序

的固体

非热转变无需热激活的反应，通常无扩散，

如马氏体转变。一般来说，转变速度非常快(即

与时间无关)，反应程度依赖于温度。

非铁合金铁不是主要组成的金属合金。

非稳态扩散扩散过程中，扩散组元存在净堆

积或净亏空的扩散过程是非稳定态扩散。也

可以描述为：扩散通量与时间有关的扩散过

程是非稳定态扩散。

弗仑克尔缺陷在离子固体中的阳离子-空位

对和阳离子-间隙原子对

腐蚀疲劳：由循环应力和化学腐蚀同时作用导

致的一类失效。

杠杆规则一种数学表达式，用来计算在两相

平衡合金体系中的每一相的相对质量。

高强度低合金钢强度较高、合金元素总量低

于10%的低碳钢。

各向同性指物体的物理、化学等方面的性质

不会因方向的不同而有所变化的特性，即某

一物体在不同的方向所测得的性能数值完全

相同

各向异性沿晶格的不同方向，原子排列的周

期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在

不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶

体的各向异性。晶体的各向异性具体表现在

晶体不同方向上的弹性模量、硬度、热膨胀

系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极

化强度、磁化率和折射率等都是不同的。各

向异性作为晶体的一个重要特性具有相当重

要的研究价值。常用密勒指数来标志晶体的

不同取向。

工程应变ε由方程ε = (li-l0)/l0 = Δ

l/l0定义，这里l0是样品加载前的初始长度，

li是加载瞬间的长度，有时li-l0也用Δl

来表示，即代表与初始长度相比较，某一时

刻样品形变的延长率或长度的变化。工程应

变是没有单位的。

工程应力σ的定义为σ= F/A0，这里F是加

载在垂直样品横截面的瞬间载荷，单位为牛

顿，A0是加载前样品的初始横截面积（单位

m2），工程应力单位为MPa。

共价键不同原子依靠共享电子，或原子轨道

的最大重叠而结合形成的化学键为共价键。

共价键的本质是电性的，是两原子核对共用

电子对或原子轨道重叠所形成负电区域的吸

引力，不是正负离子间的静电力。共价键有

方向性和饱和性。

共晶反应随着冷却过程，一个液相等温可逆

地转变为两个紧密混合的新固相的反应。

共晶结构具有共晶成分的液体凝固得到的

两相显微结构(组织) 。

共晶相共晶结构中存在的两相中的某一相。

共析反应随着冷却过程，一个固相等温可逆

地转变为两个紧密混合的新固相的反应。

固溶处理，均匀化退火让沉淀物融解而形成

固溶体的热处理过程。通常情况下，从固溶

处理温度下快速冷却，形成室温下亚稳态过

饱和固溶体

固溶强化由于合金化形成固溶体而导致的

材料硬化和强化，实质在于溶质原子对位错

运动的阻碍作用。

固溶热处理通过溶解沉淀粒子而形成固溶

体的过程。加热状态下快速冷却，导致固溶

体在外界环境条件下通常处于过饱和且亚稳

状态。

固溶体包含两种或两种以上元素的均匀单

相。固溶体可以以置换固溶体或间隙固溶体

的形式存在

固溶体强化由于形成固溶体的合金化过程

引起的金属硬化和强化，其机制是异类原子

的存在限制了位错的可动性

固溶相线在相图中描述固溶度与温度关系

的点的轨迹线

固相线在相图中，连接平衡冷却条件下完成

凝固或者平衡加热条件下开始熔化之点的轨

迹线。

过共析合金可得到共析反应的合金体系，此

合金中溶质的浓度大于共析成分。

过冷不发生相变的前提下，冷却至相变温度

以下。

过热不发生相变的前提下，加热至相变温度

以上。

过时效沉淀硬化过程中，超过最大的强度和

硬度点的时效。

合金由两种及以上元素组成的金属材料。

合金钢含有显著的合金元素(除了C和残余

的Mn, Si, S和P)浓度的铁合金(或者铁基)。

这些合金元素的加入增加力学和耐蚀性能。

恒稳态扩散扩散组元既没有净堆积也没有

净亏空的扩散过程是稳定态扩散。也可以描

述为：扩散通量与时间无关的扩散过程是稳

定态扩散。

互扩散一种金属中的原子向另一种金属中

的扩散叫互扩散，又称为杂质扩散。

滑移位错移动导致的塑性变形或两个相邻

原子面的剪切位移。

滑移系滑移面和该面上一个滑移方向的组

合称为一个滑移系，晶体滑移（如位错的移

动）可以沿该系统发生。FCC:{111}<110>

BCC:{110}<111> HCP:{0001}<1120>所以

不同晶体结构的金属，其滑移系的数目不同，

如体心立方12个，面心立方12个，密排六方12，且滑移系的数目越多则金属的塑性愈好，反之滑移系数愈少，塑性不好，且相同滑移系数目相同时，滑移方向数越多，越易滑移，塑性越好。

黄铜富铜的铜-锌合金。

灰铸铁一种用硅合金化的铸铁，其石墨以片状存在。断面呈灰色。

回复冷塑性变形金属释放其部分应变能的过程叫回复，通常采用热处理的方法。

回火钢件淬硬后会变脆, 同时由淬火急冷而引致的应力, 可使钢件受到轻击而断裂。要消除脆性, 可用回火处理法。回火就是将钢件重新加热至适当的温度或颜色, 然后予以急冷。回火虽然使钢的硬度略为减少, 但可增加钢的韧性而降低其脆性。

回火马氏体从马氏体钢的回火热处理得到

的显微结构(组织)产物。其显微结构由非常小且均匀分散的渗碳体粒子镶嵌在连续的α-铁素体基底而构成。回火使得韧性和延展性有显著增加。

混合位错同时含有刃型分量和螺型分量的位错。位错延伸方向与柏氏矢量既不垂直也不平行

激活能Q 开动某一反应或过程，例如扩散过程，所需要的能量。

吉布斯相律多相平衡系统中，系统的自由度数、独立组分数、相数和对系统的平衡状态能够发生影响的外界因素之间的关系：

F=C-P+n

加工硬化塑性材料于再结晶温度以下进行塑性变形引起的硬度和强度升高现象。

间隙固溶体相对尺寸较小的溶质原子占据溶剂或晶格原子之间间隙位置所形成的固溶体

间隙扩散晶体扩散机制的一种。间隙原子由一个间隙位置迁移至邻近的间隙位置所构成的扩散。

结线二元相图中穿过两相平衡区的水平线；结线与相分界线之间的两个交点各描述在所讨论温度下相的平衡组成。

金属间化合物具有明确的化学式的两种金

属间的化合物。在相图中，它以中间相出现，其存在的成分范围非常窄。

金属键在固态或液态金属中，价电子可以自由地在不同原子间移动，使其成为多个原子所共有，这些共用电子将许多原子粘合在一起的作用，被称为是金属键。

晶界把两个相邻具有不同晶体学取向的晶粒分离开的界面。晶粒金属或陶瓷多晶体中的一个单独的小

晶体

晶粒长大在多晶体材料中晶粒平均尺寸的

增加，对大多数材料来说，这需要在一定温

度下进行热处理

晶体是原子、离子或分子按照一定的空间结

构排列所组成的固体，其质点在空间的分布具

有周期性和对称性。

精细珠光体铁素体和渗碳体交替重叠的层

距相对薄的珠光体。

聚合物材料晶体结构聚合物链呈排列有序就

会结晶，但还是存在很多的非晶态，晶态中

包含一定的非晶态

抗拉强度抗拉强度是指样品可能承受的最

大拉伸应力。

抗弯强度对脆性陶瓷材料来说，抗弯强度即

为横向弯曲试验中样品断裂时的应力。

可锻铸铁把白口铁进行热处理使渗碳体转

变为团絮状石墨，成为韧性较好的铸铁。

空位一个缺失原子或离子的晶格节点位

置。

空位扩散一种扩散机制，此时原子的净迁移

是从晶格节点位置迁移到相邻近的空位中

扩散固体中原子，或分子等，通过热运动而

发生长程迁移，或宏观物质传输现象。这里

所谈的原子迁移，在是指固体中原子脱离它

原来的平衡位置跃迁到另一平衡位置的位

移。从产生扩散的原因来看，原子的迁移主

要分为两大类，一类称为化学扩散，它是由

于扩散物质在固体中分布不均匀、在化学浓

度梯度的推动下产生的扩散；另一类称为自

扩散，它是在没有化学浓度梯度情况下，仅

仅由于热振动而产生的扩散。自扩散现象只

有采用放射性同位素技术才能察觉。此外，

还有应力场、热场和电场等所引起的扩散。

扩散通量单位时间内通过一个垂直与扩散

方向上单位横截面积内的通过物质量。

扩散系数Fick第一定律中，扩散通量和浓度

梯度之间的比例系数。其量级表示了原子扩

散的速度。

冷加工、冷变形金属在再结晶温度以下进行

的塑性变形。

离子键原子之间发生电子转移，形成正、负

离子，并通过静电作用而形成的化学键。离

子键的本质是静电作用，无方向性、无饱和

性。离子键程度与元素的电负性有关。

连续冷却转变图(CCT) 确定成分的钢合金，

其温度对时间对数图。用于确定奥氏体材料

以确定的速率连续冷却时，开始转变所需要

时间。可预测最终的显微结构和力学性能。

裂纹扩散的途径可分为穿晶断裂和晶间断

裂。其穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部，韧断

也可为脆断。晶间断裂：裂纹穿越晶粒本身，

脆断。

临界剪切分切应力使得晶体开始滑移所需

要的纯剪切应力，在某一特定滑移面和滑移

方向上的分量。

孪晶是指两个晶体或一个晶体的两部分都

沿一个公共晶面构成镜面对称的微香关系的

晶体

螺型位错一种一维线型晶体缺陷，形态上可

是描述为当相互平行的相邻晶面之间依次错

粘合在一起形成的螺旋型斜面的中心线区域

所形成的原子错排组态。螺型位错的柏氏矢

量平行与其位错线。位错延伸方向与柏氏矢

量垂直

螺型位错运动是在施加切应力作用下，沿切

应力垂直方向发生移动

马氏体过饱和碳的亚稳铁相，是奥氏体的无

扩散转变产物。

磨料硬且耐磨的材料（通常为陶瓷），用于

磨损、研磨或切削其他材料。

耐火材料在极高温度下不会快速损坏或不

熔化的金属或陶瓷。

疲劳：在相对低的应力水平下，承受交变和循

环应力结构的失效。

疲劳极限：对疲劳而言，最大应力幅值水平，

低于该值材料可以承受无限次应力循环而不

失效。

疲劳强度对应某一特定循环次数，材料能承受

而不失效的最大应力水平。如果材料没有疲劳

极限，在S—N曲线上取N=N1处的应力副为疲劳

强度

疲劳寿命(Nf )：在某一指定应力幅值下，引

起疲劳失效的应力循环总数。

平衡(相) 是指体系的一种状态，在此状态下，

在无限长的时间内，相的性质保持不变。平

衡状态下自由能达到最小值。

平面应变：在断裂力学中重要的条件，对于拉

伸载荷，在垂直于应力轴和裂纹扩展的方向上

均为零应变。该条件存在于厚板，零应变方向

垂直于板面。厚度方向无应变，可以有应力。

平面应变断裂韧性(KIc)：平面应变条件下应

力强度因子的临界值（即达到该值时裂纹发生

扩展）。

普通碳钢碳为主要合金元素的铁合金。

青铜富铜的铜-锡合金。也可以是铝青铜、

硅青铜、镍青铜。

氢键分子中带正电的氢原子与另一分子中

含有的孤对电子靠近并产生的吸引力为氢

键。氢键形成的条件是必须在分子中存在电

负性很强的元素使氢原子具有强极性，同时，

分子中带有孤对电子，电负性大和半径小的

元素所构成。氢键具有方向性和饱和性。

球墨铸铁一种用硅和少量镁和/或铈合金化

的铸铁。其自由石墨呈球状存在。

球状体钢合金中存在的显微结构，是由α-

铁素体基底中的球状的渗碳体粒子组成。对

珠光体、贝氏体或马氏体进行适当的加热处

理得到球状体，此结构相对软一些。

屈服金属的屈服是指塑性或者永久形变开

始发生的现象。

屈服强度屈服强度是指塑性形变开始发生

时的应力。

缺陷，不完整性对完美性的偏离，在材料科

学领域中通常指晶体材料中原子/分子在排

列顺序/连续性上的偏离点缺陷一种仅波及

一个或数个原子的晶体缺陷

缺陷结构，缺陷组态在陶瓷化合物中，与空

位、间隙原子的类型和偏聚有关的缺陷组态

却贝/摆锤式[单梁]冲击实验：两种用于测量

标准缺口试件冲击功或缺口韧性实验的一种

（另一种见Izod test）。通过重摆锤给试件施

加冲击。

热处理制度调质标识（热处理符号）一个字

母-数字码，用于指明金属合金经历的机械处

理和/或热处理。

热固型聚合物这种聚合物一旦由化学作用

固化或硬化，再进行加热时将不能变软或熔

化。

热激活转变依赖于原子的热起伏的反应；能

量大于激活能的原子将自发地反应或转变。

此类转变的速率依赖于温度，其定量关系见

公式11.3。

热疲劳：一种疲劳失效类型，循环应力是由于

交变热应力引起的。

热处理是利用加热和冷却以改变金属物理性

质的方法。热处理能改善钢的显微结构, 使

达到所需的物理要求。韧性, 硬度和耐磨性

是通过热处理而获得的特性中的几种。要获

得这些特性, 需使用热处理中的淬硬<又称淬

火>, 回火, 退火<又称朡化>和表面淬硬等操

作。

热塑性聚合物这种聚合物当加热时变软冷

却时变硬。所以当这种颗粒壮的物质处于软

态时能够由模具成型或挤压成型；

人工时效通过室温以上的时效，产生的沉淀

硬化。

刃型位错一种一维线型晶体缺陷，形态上可

是描述为晶体中存在的多余半原子面的末端

附近区域所形成的原子错排组态。刃型位错的柏氏矢量垂直与其位错线。位错延伸方向与柏氏矢量平行

刃型位错运动是在施加切应力作用下，半原子面的沿切应力方向重组和断裂发生移动

韧性韧性是指材料在断裂前所能吸收能量的量度。是金属抵受震动或冲击的能力。与脆性刚好相反。

韧性断裂形成稳定裂纹，一种伴随大量塑性变形的断裂方式

韧性与脆性断裂的裂纹扩展机理裂纹扩展过程包括裂纹萌生和裂纹的扩展

溶解度不形成新相的条件下，溶质可溶解在溶剂中的最大浓度。

蠕变：承受应力时依赖于时间发生的永久性变形，对大多数材料而言只在高温下重要。

三相点二元相图中三相平衡共存的点

设计应力对于静态条件以及延展性材料的情况下，设计应力σd是计算的应力σc（即估算的最大载荷）乘以一个设计因子N'，即σd= N'σc，其中N'大于1。

渗碳从周围环境中向铁基合金表面扩散碳，从而使其表面碳浓度提高的工艺过程。

渗碳体铁与碳形成的化合物Fe3C叫做渗碳体，它的含碳量为6.67%

水泥一种物质（通常为陶瓷），通过化学反应使颗粒料成为粘合结构。用水泥，化学反应是一种水合作用。

塑料主要组分为大分子量的有机高分子的固体材料。还含有添加剂，例如填充剂、可塑剂、防燃剂及类似物质。

塑性形变当材料的形变超出弹性形变发生的范围，其应力将不再与应变成正比，永久的、不可回复的形变发生，即为塑性形变。碳素钢碳为主要合金元素的铁基合金。

体系有两种可能的含意：(1)所研究的对象既指定材料(2) 由相同组元组成的一系列可存在的合金。

铁基合金铁为主要组成的金属合金。

铁素体具有体心立方晶体结构的铁α-Fe，同样碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体。同晶形具有相同结构的物质。从相图的理解来讲，同构意味着具有相同的结构或者在所有成分范围内固态完全互溶。

退火退火是消除钢件的内在应力和勒化钢件的方法。退火法是将钢件加热至高于临界温度，然后放入干灰, 石灰, 石棉或封闭在炉内, 令它慢慢冷却。

微组元显微组织的组成，它具有确定的特征结构。由一个以上的相组成，如珠光体。位错晶体材料中的线状缺陷，在其附近，原

子发生错排。在外加切应力作用下位错的运

动可以导致晶体材料的塑性变形。可能存在

的位错类型有刃型位错、螺型位错和混合型

位错。

位错密度材料单位体积内的位错线的总长

度，或者在材料内部任意单位截面上位错线

的根数

位错线刃型位错中多余半原子面边缘的连

线，或者螺型位错中错排螺旋的中心轴线

无成分变化转变相同成分的不同相之间的

转变。

先共析渗碳体过共析钢中与珠光体共存的

最初析出的渗碳体。

先共析铁素体亚共析钢中与珠光体共存的

最初析出的铁素体。

显微组织在显微镜下观察到的某合金的结

构特征（例如：晶粒和相的组织结构特征

显微组织照片在显微镜下拍摄，记录显微组

织结构形态的照片

相体系具有相同的物理和化学性质的均匀

部分

相变组成合金显微组织的相的数量和/或性

质发生变化。

相图用图形来描述相平衡系统的成分、外界

条件(例：温度和压力)与相的状态，这种综合

图形称为相图。

肖脱基缺陷在离子晶体中的一种缺陷结构，

它是由一个阳离子空位和一个阴离子空位组

成的空位对

形核相变的第一个步骤。此步骤中形成新相

的小晶核，它可以长大。

悬臂梁式冲击实验：两种用于测量标准缺口试

件冲击功实验的一种（另一种见Charpy

test）。通过重摆锤给试件施加冲击。

亚共析合金可得到共析反应的合金体系，此

合金中溶质的浓度小于共析成分。

亚稳在非常长的时间内可持续存在的非平

衡态。

延伸度延伸度是指材料在断裂时发生的塑

性形变程度的量度。

延性(柔软性)是金属受外力永久变形而不

碎裂的性质, 延性的金属可抽拉成细线。

延性/韧性断裂：一种伴随大量塑性变形的断

裂方式。

延性-脆性转变：体心立方合金随着温度的降

低表现出从延性到脆性行为的转变。该转变发

生的温度范围可以通过摆锤式或悬臂梁式冲

击实验来确定。

延性柱体样品的拉伸形变至断裂的剖面变化

过程（弹性阶段—屈服阶段—强化阶段—局

部变形阶段）先弹性变形后塑性变形，最后

拉断

沿晶断裂：多晶材料裂纹沿着晶界扩展而断

裂。

液相线在二元相图中，液相和液+固相之间

的分界线。合金而言，此线上的液态温度是

在平衡冷却条件下开始产生固相的温度。

应力集中：一个小裂缝（内部或表面的）或者

是结构不连续，在该处施加的拉伸应力将被放

大，裂纹会扩展。

应力强度因子(K)：断裂力学中使用的一个因

子，说明裂纹尖端处的应力强度。

硬度是材料抵抗局部塑性形变的量度。是材

料抵抗外物刺入或切削的一种能力。增加钢

材硬度常用的方法是淬火。试验钢铁硬度的

最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦, 由

其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高

低，称为锉试法，不太科学。用硬度试验器

来试验极为准确, 是现代试验硬度常用方

法。最常用的试验法有洛氏硬度试验洛氏硬

度试验机利用钻石冲入金属的深度来测定金

属的硬度, 冲入深度愈大, 硬度愈小。钻石

冲入金属的深度, 可从指针指出正确的数字,

该数字称为洛氏硬度数。

再结晶在冷塑性变形材料的内部生成等轴

状新晶粒的过程叫再结晶，通常发生于再结

晶退火热处理过程中

再结晶温度对于某种合金，在大约一小时的

时间里，完成再结晶所需的最低温度.

粘性η剪切应力数值与其产生应变速率的比

值叫粘性，用来衡量非晶材料抵抗永久变形

的能力。

展性又称可锻性, 是金属延性或柔软性的

另一种表示法。展性是金属接受锤锻或滚轧

而变形时不致破裂的一种性质。

真应变真应变εT的定义为εT=ln(li/l0)，

其中l0是样品加载前的初始长度，li是瞬间

长度。

真应力真应力σT定义为形变发生时，载荷

F与瞬间横截面积Ai的比值，或者σT = F/Ai。

正常价化合物在离子化合物中，正、负离子

的比例严格遵守化学公式定义的化合价关系

滞弹性应力施加后，大多数工程材料弹性形

变都会持续，并且撤去加载，样品的完全回

复也需要一定的时间。这种与时间相关的弹

性行为称为滞弹性。

置换固溶体溶质原子取代或代替溶剂原子

而形成的固溶体

中间固溶体非纯组分的一定成分范围的固

溶体或相。

珠光体由共析成分的奥氏体转变而得到的

在一些钢和铸铁中出现的两相显微结构，是

由α-铁素体和渗碳体交互形成的层状或片状

组成。

铸铁通常为一种铁基合金，其含碳量高于共

晶温度下在奥氏体中的最大溶解度。大多数

工业铸铁含有3.0-4.5% C和1-3% Si。

转变速率反应进行至一半时所需的时间的

倒数。

自间隙原子处于自身晶格间隙中的原子或

离子

自扩散纯金属中的原子迁移过程。

自然时效通过室温下的时效，发生的沉淀硬

化。

自由能一热力学量，它是体系的内能和熵(或

无序度)的函数。在平衡态，自由能达到其最

小值。

组元组成合金的化学组分(元素或化合物)，

可用于确定其组成。

武汉大学《880材料科学基础》考研真题详解

武汉大学《880材料科学基础》考研真题详解 2021年武汉大学《880材料科学基础》考研全套 目录 ?全国名校材料科学基础考研真题汇编（含部分答案） 说明：本科目考研真题不对外公布（暂时难以获得），通过分析参考教材知识点，精选了有类似考点的其他院校相关考研真题，以供参考。 2．教材教辅 ?石德珂《材料科学基础》（第2版）配套题库【名校考研真题＋章节题库＋模拟试题】 说明：以上为本科目参考教材配套的辅导资料。 ? 试看部分内容

名校考研真题 导论 １．试举例分析材料加工过程对材料使用性能的影响。[中南大学2007研] 答：材料加工过程对材料使用性能有重要而复杂的影响，材料也必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来。通过合理和经济的合成和加工方法，可以不断创制出许多新材料或改变和精确控制许多传统材料的成分和结构，可以进一步发掘和提高材料的性能。 材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状，而且是控制材料成分和结构的必要手段。如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能，冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。 2．任意选择一种材料，说明其可能的用途和加工过程。[中南大学2007研] 答：如Al-Mg合金。作为一种可加工、不可热处理强化的结构材料，由于具有良好的焊接性能、优良的耐蚀性能和塑性，在飞机、轻质船用结构材料、运输工业的承力零件和化工用焊接容器等方面得到了广泛的应用。 根据材料使用目的，设计合金成分，考虑烧损等情况进行配料，如A15Mg合金板材，实验室条件下可在电阻坩埚炉中750℃左

材料科学与工程基础300道选择题(答案)

第一组 材料的刚性越大，材料就越脆。F 按受力方式，材料的弹性模量分为三种类型，以下哪一种是错误的：D A. 正弹性模量（E） B. 切弹性模量（G） C. 体积弹性模量（G） D. 弯曲弹性模量（W） 滞弹性是无机固体和金属的与时间有关的弹性，它与下列哪个因素无关B A 温度； B 形状和大小； C 载荷频率 高弹性有机聚合物的弹性模量随温度的升高而A A. 上升； B. 降低； C. 不变。 金属材料的弹性模量随温度的升高而B A. 上升； B. 降低； C. 不变。 弹性模量和泊松比之间有一定的换算关系，以下换算关系中正确的是D A. K=E /[3(1+2)]； B. E=2G (1-)； C. K=E /[3(1-)]； D. E=3K (1-2)； E. E=2G (1-2)。 7.Viscoelasticity”的意义是B A 弹性；B粘弹性； C 粘性 8.均弹性摸量的表达式是A A、E=σ/ε B、G=τ/r C、K=σ。/（△V/V） 9.金属、无机非金属和高分子材料的弹性摸量一般在以下数量级范围内C GPa A.10-102、＜10，10-102 B.＜10、10-102、10-102 C.10-102、10-102、＜10 10.体心立方晶胞的金属材料比面心立方晶胞的同类金属材料具有更高的摸量。T 11.虎克弹性体的力学特点是B A、小形变、不可回复 B、小形变、可回复 C、大形变、不可回复 D、大形变、可回复 13、金属晶体、离子晶体、共价晶体等材料的变形通常表现为，高分子材料则通常表现为和。A A 普弹行、高弹性、粘弹性 B 纯弹行、高弹性、粘弹性 C 普弹行、高弹性、滞弹性 14、泊松比为拉伸应力作用下，材料横向收缩应变与纵向伸长应变的比值υ=ey/ex F 第二组 1.对各向同性材料，以下哪一种应变不属于应变的三种基本类型C A. 简单拉伸； B. 简单剪切； C. 扭转； D. 均匀压缩 2.对各向同性材料，以下哪三种应变属于应变的基本类型ABD A. 简单拉伸； B. 简单剪切； C. 弯曲； D. 均匀压缩 3.“Tension”的意义是A A 拉伸； B 剪切； C 压缩 4.“Compress”的意义是C A 拉伸；B剪切； C 压缩 5.陶瓷、多数玻璃和结晶态聚合物的应力-应变曲线一般表现为纯弹性行为T 6.Stress”and “strain”的意义分别是A A 应力和应变；B应变和应力；C应力和变形

《材料科学基础》经典习题及答案全解

材料科学与基础习题集和答案 第七章回复再结晶，还有相图的内容。 第一章 1.作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。 2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001 等。 3.写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。 4.镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。试求镁单位晶胞的体积。已知Mg 的密度3 Mg/m 74.1=m g ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。 5.当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问： 1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？ 6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？ 7.镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。试确定在镍的 （100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。 8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。试问： 1) 13 m 中有多少个硅原子（与氧原子）？ 2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？ 9.在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移 动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/ 原子）。 10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。

材料科学基础知识点总结

金属学与热处理总结 一、金属的晶体结构 重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。 基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。 晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。 金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。 位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。 位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。 晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。 二、纯金属的结晶 重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。 基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。 相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。 变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。 过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，

胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(名校考研真题 固体中原子及分子的运动)【圣才出品】

第4章　固体中原子及分子的运动一、选择题 1．由纯A 和A-B 固溶体形成的互扩散偶（柯肯达尔效应），以下表述正确的是（ ）。[上海交通大学2005研] A ．俣野面两侧的扩散原子其化学势相等：，A A A A B μμ-=B B A A B μμ-=B ．该扩散为上坡扩散 C ．空位迁移方向与标记面漂移方向一致 【答案】C 2．有一级稀的fcc 结构的间隙固溶体，设a 0为晶格常数，为间隙原子延扩散方向ν的振动频率，为从平衡位置到势垒顶点的自由能改变量，则扩散系数可与表示为（ rn G ?）。[浙江大学2007研] A ．2rn 0exp G D a RT ν???=- ??? B ．2rn 01exp 6G D a RT ν???=- ??? C ．2rn 02exp G D a RT ν???=- ??? 【答案】A 3．下列有关固体中扩散的说法中，正确的是（ ）。[东南大学2006研] A ．原子扩散的驱动力是存在着浓度梯度 B ．空位扩散是指间隙固溶体中的溶质原子从一个间隙跳到另一个间隙 C ．晶界上点阵畸变较大，因而原子迁移阻力较大，所以比晶内的扩散系数要小 D ．成分均匀的材料中也存在着扩散 【答案】D 4．912℃下的晶胞体积为0.02464nm ，而转变为晶胞晶体为 Fe α-Fe γ-0.0486nm ，在该温度单位质量转变为时，其体积（ ）。[哈尔滨工业大学Fe γ-Fe α-2007研] A ．膨胀 B ．收缩 C ．不变 D ．不能确定 【答案】A

二、填空题 1．扩散系数与温度的关系式是_________。在高温阶段和低温阶段，扩散系数较大的是_________。[天津大学2010研] 【答案】；低温阶段 0exp(/)D D Q RT =-2．线性高分子可反复使用，称为________塑料；交联高分子不能反复使用，称为________塑料。[北京工业大学2009研] 【答案】热塑性；热固性 3．从F -R 源模型考虑，金属沉淀强化后的屈服强度与沉淀相粒子平均间距L 的关 s σ系为_______。[江苏大学2005研] 【答案】s 1/L σ∝4．扩散第一定律中J 是________，D 是________，是________。[沈阳大d d c J D x =-d d c x 学2009研] 【答案】扩散流量；扩散系数；浓度梯度三、判断题 1．扩散的决定因素是浓度梯度，原子总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散。（ ）[北京工业大学2007研] 【答案】× 2．固态金属中原子扩散的驱动力是浓度梯度。（ ）[合肥工业大学2005研] 【答案】× 【解析】其驱动力为化学势梯度。

四川大学材料科学与工程基础期末考 题库

选择题第一组 1.材料的刚性越大，材料就越脆。（）B A. 正确； B. 错误 2.按受力方式，材料的弹性模量分为三种类型，以下哪一种是错误的：（）D A. 正弹性模量（E）； B. 切弹性模量（G）； C. 体积弹性模量（G）； D. 弯曲弹性模量（W）。 3.滞弹性是无机固体和金属的与时间有关的弹性，它与下列哪个因素无关（） B A 温度； B 形状和大小； C 载荷频率 4.高弹性有机聚合物的弹性模量随温度的升高而（）。A A. 上升； B. 降低； C. 不变。 5.金属材料的弹性模量随温度的升高而（）。B A. 上升； B. 降低； C. 不变。 6.弹性模量和泊松比ν之间有一定的换算关系，以下换算关系中正确的是（） D A. K=E /[3(1+2ν)]； B. E=2G (1-ν)； C. K=E /[3(1-ν)]； D. E=3K (1-2ν)； E. E=2G (1-2ν)。 7.“Viscoelasticity”的意义是（）B

A 弹性； B粘弹性； C 粘性 8、均弹性摸量的表达式是（）A A、E=σ/ε B、G=τ/r C、K=σ。/（△V/V） 9、金属、无机非金属和高分子材料的弹性摸量一般在以下数量级范围内（GPa）C A、10-102、＜10，10-102 B、＜10、10-102、10-102 C、10-102、10-102、＜10 10、体心立方晶胞的金属材料比面心立方晶胞的同类金属材料具有更高的摸量。 11、虎克弹性体的力学特点是（）B A、小形变、不可回复 B、小形变、可回复 C、大形变、不可回复 D、大形变、可回复 13、金属晶体、离子晶体、共价晶体等材料的变形通常表现为，高分子材料则通常表现为和。A A 普弹行、高弹性、粘弹性 B 纯弹行、高弹性、粘弹性 C 普弹行、高弹性、滞弹性 14、泊松比为拉伸应力作用下，材料横向收缩应变与纵向伸长应变的比值υ=ey/ex （）B A. 正确； B. 错误

1998-2013年吉林大学《材料科学基础》考研真题

吉林大学 二O 一三年研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础1、对比解释下列概念（50 分）题目序号可能有的记不清了，但内容就是这些 1.1 晶体非晶体准晶体 1.2 比强度屈服强度 1.3 自然时效人工时效过时效 1.4 弹性变形滞弹性 1.5 点缺陷面缺陷线缺陷 1.6 均匀形核和非均匀形核 1.7 冷加工热加工 1.8 结晶再结晶 1.9 韧性断裂脆性断裂 1.10共晶反应共析反应 2、简答下列问题（40 分） 2.1 试画出刃型位错，螺型位错的位错线与柏氏矢量的关系图，并说明在切应力作用下，刃型位错线的滑移方向和晶体的滑移方向以及螺型位错位错线滑移方向及晶体滑移方向。 2.2 结晶和玻璃转变过程的异同，以及两者形成材料的性能特点。 2.3 金属晶体，陶瓷晶体，聚合物晶体在结构和性能上的异同。 2.4 画出面心立方的晶体结构，并给出r和晶格常数a的关系。写出面心立方晶体所涉及的滑移面以及滑移方向以及滑移系个数，比较其与密排六方晶体塑性变形能力的大小并给出解释。 3、论述题（30 分） 3.1 这一题是扩散的计算题，考的是渗碳，我不会算，题目很长，我记不清了。

3.2 在同一坐标系中画出金属晶体和半晶态聚合物的应力应变曲线。两曲线分别可以分为几个阶段？各个阶段发生了哪些变化？并说明两种材料强化和软化的机理。 4、画图讨论题（30 分） 4.1 给出的钢是1.0%的过共析钢，回答下列问题： （1）画出完整的Fe-Fe3C 相图，标出关键点的温度和成分。 （2）写出各相区的相组成物和组织组成物。 （3）写出1.0%钢冷却过程的组织转变过程，画出冷却曲线，并示意画出各阶段组织变化过程。计算FeCⅡ的含量 吉林大学的专业课历来不按套路出牌，每年总会有一两个大题让你措手不及。比如今年第三大题的第一小题，你只看他指定的那本上交版的材料科学与工程基础这一题你肯定是做不出来的。所以在复习的时候还要看看其他教材，比如哈工大的那本热处理。吉林大学指定的那本英文教材有时间也要看看。特别是那本英文教材第六章的扩散，第七章力学性质，第九章失效，第十一章相变。我那本英文教材差不多都看了，但看扩散那一章时觉得扩散的计算题不可能考，因为从98-12涉及扩散的题目只是让写出两个扩散定律，结果，今年考了15分的大题。可见，侥幸心理是不能有的。我给学弟学妹们的建议只有一个，看教材一定要仔细，至嘱至嘱！！！ 希望对你们有所帮助。 吉大2012专业课真题回忆版 一、名词解释 1、线型，直链型，交联型高分子 2、工程应力，工程应变，真应力，真应变 3、连续脱溶，不连续脱溶 4、点缺点，面缺陷，线缺陷 5、离子键，共价键，分子键，金属键 6、菲克第一定律，菲克第二定律 7、扩散， 8、珠光体，马氏体，贝氏体 二、简答题 1、根据电中性原理，分析陶瓷晶体中存在的点缺陷类型 2、弗兰科里德位错源增殖过程 3、淬火马氏体经回火后发生哪些变化，生成哪些物质 4、画出体心立方的一个晶包，并画出<111>面上的原子排布 三、铁碳相图 1画出铁碳相图

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案 第二章 2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。 2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。 2-3.试计算N壳层内的最大电子数。若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？ 2-4.计算O壳层内的最大电子数。并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。 2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。 2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式： （1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合 （3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合 （5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合 2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？ 2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？ 2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？ 2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？ 2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r Au=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？ 2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？ 2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？ 2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097，r Cl-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？

材料科学基础考研经典题目doc资料

材料科学基础考研经 典题目

16.简述金属固态扩散的条件。 答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18.为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？ 答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19.在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样 条件下，单相固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因

胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(名校考研真题 单组元相图及纯晶体的凝固)【圣才出品】

第6章　单组元相图及纯晶体的凝固 一、选择题 1．在纯铁的温度—压力相图中，斜率为负的相界线是（）的相界线。[上海交通大学2006研] A．和 α-Feγ-Fe γ-Feδ-Fe B．和 C．和液相 δ-Fe 【答案】A 2．凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法？（）[华中科技大学2006研] A．加入形核剂 B．减小液相的过冷度 C．对液相实施搅拌 【答案】B 3．在单相固溶体铸锭中，形成枝晶的条件（）。[东南大学2006研] A．成分过冷度越大越易形成枝晶 B．没有成分过冷才能形成枝晶 C．正常凝固条件下才能形成枝晶 D．平衡凝固条件下才能形成枝晶 【答案】A 4．（多选）调幅分解是固溶体分解的一种特殊形式（）。[哈尔滨工业大学2007研] A．一种多晶形转变 B．形核和长大的过程 C．无形核的直接长大过程 D．一种固溶体分解为成分不同而结构相同的两种固溶体 【答案】CD

二、填空题 1．亚稳分解和不稳分解中，分相需要位垒的是_________，存在负扩散的是 _________。[天津大学2010研] 【答案】亚稳分解；不稳分解 2．固态相变形核的驱动力是________，阻力主要是________和________。[北京工业大学2008研] 【答案】新相和母相的自由能之差；界面能；弹性应变能 3．再结晶形核时，对于弓出形核机制，多发生在_______的金属中。[江苏大学2005研] 【答案】较小冷塑性变形 三、判断题 1．纯金属凝固时，界面前沿液体的过冷区形态和性质取决于液体内实际温度的分布，这种过冷叫做成分过冷。（）[北京工业大学2008研] 【答案】× 2．结构简单、规整度高、对称性好的高分子容易结晶。（）[北京工业大学2008研] 【答案】√ 3．固溶体合金不平衡凝固时因溶质的在液固两相分布不同而产生晶内偏析，工程上为了消除晶内偏析必需采用缓慢冷却。（）[华中科技大学2005研] 【答案】× 【解析】通过均匀化退火（或称扩散退火），即在固相线以下较高温度（确保不出现液相，否则会使合金“过烧”）经过长时间的保温使原子扩散充分，使之转变为平衡组织。

材料科学基础笔记

第一章材料中的原子排列 第一节原子的结合方式 1 原子结构 2 原子结合键 （1）离子键与离子晶体 原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性； 离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。如氧化物陶瓷。 （2）共价键与原子晶体 原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性； 原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。如高分子材料。 （3）金属键与金属晶体 原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性； 金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。如金属。 金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。 （3）分子键与分子晶体 原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。 分子晶体：熔点低，硬度低。如高分子材料。 氢键：（离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如O-H—O （4）混合键。如复合材料。 3 结合键分类 （1）一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。 （2）二次键（物理键）：分子键和氢键。 4 原子的排列方式 （1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。长程有序，各向异性。 （2）非晶体：――――――――――不规则排列。长程无序，各向同性。 第二节原子的规则排列 一晶体学基础 1 空间点阵与晶体结构 （1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。图1-5 特征：a 原子的理想排列；b 有14种。 其中： 空间点阵中的点－阵点。它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。 描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。 空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。 （2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。 特征：a 可能存在局部缺陷；b 可有无限多种。 2 晶胞图1－6 （1）――－：构成空间点阵的最基本单元。 （2）选取原则： a 能够充分反映空间点阵的对称性； b 相等的棱和角的数目最多； c 具有尽可能多的直角； d 体积最小。 （3）形状和大小 有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。 （4）晶胞中点的位置表示（坐标法）。 3 布拉菲点阵图1－7 14种点阵分属7个晶系。 4 晶向指数与晶面指数 晶向：空间点阵中各阵点列的方向。 晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。 国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。

吉林大学考研材料科学基础真题

吉大2012专业课真题回忆版 一、名词解释 1、线型，直链型，交联型高分子 2、工程应力，工程应变，真应力，真应变 3、连续脱溶，不连续脱溶 4、点缺点，面缺陷，线缺陷 5、离子键，共价键，分子键，金属键 6、菲克第一定律，菲克第二定律 7、扩散， 8、珠光体，马氏体，贝氏体 二、简答题 1、根据电中性原理，分析陶瓷晶体中存在的点缺陷类型 2、弗兰科里德位错源增殖过程 3、淬火马氏体经回火后发生哪些变化，生成哪些物质 4、画出体心立方的一个晶包，并画出<111>面上的原子排布 三、铁碳相图 1画出铁碳相图 2标出关键点的成分温度 3一个有关亚共析钢的计算题，杠杆定律非常简单 4根据第三问计算出的值，判断出为亚共析钢，画出冷却曲线图，并画出不同阶段的成分 四、分析题 1、画出半结晶态高分子应力应变曲线，并说出它与金属应力应变曲线的异同。 2、亚共析钢CCC曲线图给出了，设计方法如何得到以下成分的材料： （1）100%的马氏体 （2）100%的贝氏体 （3）100%珠光体 （4）珠光体+铁素体 （5）上贝氏体 （4）下贝氏体

吉林大学 二 O 一一年硕士学位研究生入学考试试题 考试科目：材料科学基础【完整版】 1、对比解释下列概念（50 分） 1.1 疲劳强度和疲劳寿命 1.2 高子键、共价键和氢键 1.3 扩散、自扩散和异扩散 1.4 热塑性和热固性高分子材料 1.5 断裂韧性和 KIC 1.6 均匀形核和非均匀形核 1.7 螺形位错长大和二维晶核长大 1.8 熔点和玻璃转变温度 1.9 玻尔原子模型和波动力学原子模型 2.1 2、简答下列问题（40 分） 别 2.2 对比说明单晶材料和多晶材料的组织、性能特点，并讨论纳米 材料的性能特点。 2.3 举例说明沉淀硬化原理，并给出所涉及材料的硬化工艺参数。 2.4 作图表示体心立方和面心立方的晶体结构，并画出体心立方的 3、论述题（30 分） 3.1 在同一坐标图中画出低碳钢的（a）工程应力-应变曲线和（b） 真应力-应变曲线，并回答下列问题： 3.1.1 说明两条曲线的异同点： 3.1.2 结合所画应力-应变曲线，论述在塑性变形的那些阶段发生了（1）晶格畸变、（2）大量位错滑移、（3）颈缩。 3.2 列出至少两种细化金属材料组织的热加工方法。说明其适用 材料、大致工艺参数和优缺点。 4、画图讨论题（30 分） 4.1 画出完整的 Fe-Fe3C 相图，并回答下列问题： （1）分别写出含碳量（质量百分数）为 0.45%和 3.0%两种合金从液相平衡结晶到室温过程中的相变过程； （2）比较上述两种合金中碳化物的种类、数量和形态；（3）举例说明上述两种合金的组织、性能特点，典型应用。

《材料科学与工程基础》.

《材料科学与工程基础》 课程讲授要点 3-5 复合材料组成与结构（45分钟，1学时） 3-5-1 复合材料的定义及分类 定义：组成、结构、制备、性能四方面特征 分类：重点介绍现代复合材料体系 3-5-2 复合材料的组成及特性 组成：基体、增强体（或功能体）、界面相 PMC、MMC、CMC、C/C及无机胶凝复合材料的基本组成 特性：一般特性和性能特点 3-5-3 复合材料的结构 常见结构、典型结构、“连通性”概念 3-5-4 复合材料的界面 界面的形成过程：三个阶段、界面的相互置换 界面结构及性能特点：相当体积分数的界面相、“梯度”性能、界面缺陷、残余应力界面相的功用：力的传递、力的分配、破坏过程中应力的再分配组合力学性能和复合 效应产生的根源所在。 界面破坏机制：5种基本破坏形式、组合破坏机制 界面理论：5种基本界面理论、界面设计与控制的概念 界面处理：玻纤、碳纤、有机纤维的一般表面处理方法、偶联剂处理的作用机理 4-1 复合材料的性能（90分钟、2学时） 4-7-1 复合材料性质的复合效应 1. 复合材料各组元（相）不同功用：基体、增强体、功能体、界面相 2. 复合效应 混合效应（组分效应）：适合于材料固有性质，对材料界面、缺陷、结构局部挠动 等不敏感，表现为各种形式的混合律。 混合律公式：材料性能取决于材料组成（体积分数或重量 分数） 协同效应：包括界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应、乘积效应、系统效应、混杂效应、诱导效应等。适合于材料的传递性质（力、声、光、电、磁）不 仅取决于材料的组成，更取决于材料的结构、界面性质、缺陷局部挠动、 工艺因素等，复合材料的本质特征

材料科学基础考研经典题目教学内容

16.简述金属固态扩散的条件。 答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18. 为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？ 答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19. 在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样条件下，单相 固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因 答：正的温度梯度指的是随着离开液—固界面的距离Z 的增大，液相温度T 随之升高的情况，即0>dZ dT 。在这种条件下，纯金属晶体的生长以接近平面状向前推移，这是由于温度梯度是正的，当界面上偶尔有凸起部分而伸入温度较高的液体中时，它的生长速度就会减慢甚至停止，周围部分的过冷度较凸起部分大，从而赶上来，使凸起部分消失，这种过程使液—固界面保持稳定的平面形状。固溶体合金凝固时会产生成分过冷，在液体处于正的温度梯度下，相界面前沿的成分过冷区呈现月牙形，其大小与很多因素有关。此时，成分过冷区的特性与纯金属在负的温度梯度下的热过冷非常相似。可以按液固相界面前沿过冷区的大小分三种情况讨论：⑴当无成分过冷区或成分过冷区较小时，界面不可能出现较大的凸起，此时平界面是稳定的，合金以平面状生长，形成平面晶。⑵当成分过冷区稍大时，这时界面上凸起的尖部将获得一定的过冷度，从而促进了凸起进一步向液体深处生长，考虑到界面的力学平衡关系，平界面变得不稳定，合金以胞状生长，形成胞状晶或胞状组织。⑶当成分过冷区较大时，平界面变得更加不稳定，界面上的凸起将以较快速度向液体深处生长，形成一次轴，同时在一次轴的侧向形成二次轴，以此类推，因此合金以树枝状生长，最终形成树枝晶。 20. 纯金属晶体中主要的点缺陷类型是什么？试述它们可能产生的途径？ 答：纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对等。产生的途径：⑴依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。⑵冷加工时由于位错间有交互作用。在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。⑶辐照。高能粒子（中子、α粒子、高速电子）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。 21. 简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并如何区分冷热加工？动态再结晶与静态再结晶后的组 织结构的主要区别是什么？ 答：一次再结晶的驱动力是基体的弹性畸变能，而二次再结晶的驱动力是来自界面能的降低。再结晶温

“材料科学与工程基础”习题答案题目整合版

“材料科学与工程基础”第二章习题 1. 铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0.287nm ，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子数。 ρ铁＝7.8g/cm31mol 铁＝6.022×1023个=55.85g 所以，7.8g/1(cm)3=(55.85/6.022×1023)X/(0.287×10-7)3cm3 X ＝1.99≈2（个） 2.在立方晶系单胞中，请画出： （a ）[100]方向和[211]方向，并求出他们的交角； （b ）（011）晶面和（111）晶面，并求出他们得夹角。 （c ）一平面与晶体两轴的截距a=0.5,b=0.75,并且与z 轴平行,求此晶面的密勒指数。 （a ）[211]和[100]之夹角θ＝arctg 2=35.26。 或 cos θ==35.26θ=o （b ） cos θ==35.26θ=o （c ）a=0.5b=0.75z=∞ 倒数24/30取互质整数（320） 3、请算出能进入fcc 银的填隙位置而不拥挤的最大原子半径。 室温下的原子半径R ＝1.444A 。（见教材177页） 点阵常数a=4.086A 最大间隙半径R’=（a-2R ）/2=0.598A 4、碳在r-Fe （fcc ）中的最大固溶度为2.11﹪(重量百分数),已知碳占据r-Fe 中的八面体间隙,试计算出八面体间隙被C 原子占据的百分数。 在fcc 晶格的铁中，铁原子和八面体间隙比为1：1，铁的原子量为55.85，碳的原子量为12.01 所以（2.11×12.01）/(97.89×55.85)＝0.1002 即碳占据八面体的10％。

5、由纤维和树脂组成的纤维增强复合材料，设纤维直径的尺寸是相同的。请由计算最密堆棒的堆垛因子来确定能放入复合材料的纤维的最大体积分数。 见下图，纤维的最密堆积的圆棒，取一最小的单元，得，单元内包含一个圆（纤维）的面积。 2 0.9064==。 即纤维的最大体积分数为90.64％。 6、假设你发现一种材料，它们密排面以ABAC 重复堆垛。这种发现有意义吗？你能否计算这种新材料的原子堆垛因子? fcc 和hcp 密排面的堆积顺序分别是ABCABC……和ABAB…,如果发现存在ABACABAC……堆积的晶体，那应该是一种新的结构，而堆积因子和fcc 和hcp 一样，为0.74。 7.在FCC 、HCP 和BCC 中最高密度面是哪些面？在这些面上哪些方向是最高密度方向？ 密排面密排方向 FCC{111)}<110> HCP(0001)(1120) BCC{110)}<111> 8.在铁中加入碳形成钢。BCC 结构的铁称铁素体，在912℃以下是稳定的，在这温度以上变成FCC 结构，称之为奥氏体。你预期哪一种结构能溶解更多碳?对你的答案作出解释。 奥氏体比铁素体的溶碳量更大，原因是1、奥氏体为FCC 结构，碳处于八面体间隙中，间隙尺寸大（0.414R ）。而铁素体为BCC 结构，间隙尺寸小，四面体间隙0.291R ，八面体间隙0.225R ；2、FCC 的间隙是对称的，BCC 的间隙是非对称的，非对称的2

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2016 年吉林大学材料科学基础873考研真题回忆版 1. 对比概念 1.1弗兰克和肖特基点缺陷 1.2 金属键和共价键 1.3高分子材料中的单体和共聚物 1.4有序固溶体和金属间化合物 1.5疲劳强度和疲劳寿命 1.6固溶体和置换固溶体 1.7点阵常数和米勒指数 1.8 2.简答题 2.1金刚石和石墨的晶体结构，分析比较其性能特点及机理。 2.2分析比较珠光体、贝氏体、马氏体相变过程，极其组织性能特点。 2.3分析低碳钢中晶粒大小对其性能的关系，并写出屈服强度与晶粒大小的定量关系。 2.4位错是什么？有哪几种类型？下图的1.2. 3. 是什么位错（图 不是很清楚，其中有刃型位错和螺型位错另一个不知道），并说明他它们位错线与伯氏矢量的关系。 3.论述题 3.1写出面心立方结构的点阵常数，半径，配位数。计算它的致 密度。列出其滑移系和数量，并与密排六方的相比较。

3.2纯铝的应力应变曲线给出了，给了三个阶段，分析三个阶段的晶粒形变，晶粒度，位错密度的变化曲线。极其性能的变化。 4.画出铁碳相图，标出重要的温度和成分点。 1.标出组织组成物和相组成物。 2.画出1.2%碳的冷却曲线，画出变化光学图。 3.1.2%的珠光体和渗碳体的百分含量。 4.1.2%的代号是什么？有什么用途？ 2015年吉林大学873材料科学基础真题回忆版（需携带计算器） 1.1 结晶再结晶 1.2工程应力真应力 1.3时效人工时效自然时效 1.4刃型位错螺型位错混合位错 1.5疲劳极限疲劳强度 1.6固溶体中的沉淀析出和调幅分解 1.7二元合金中的共晶反应和共析反应 1.8 塑料橡胶 1.9线性聚合物网络聚合物 1.10 自扩散互扩散 2.1给出FCC的一个原子半径0.128nm，原子质量6 3.5g/mol求 该物质的密度。 2.2对比分析金属晶体的点缺陷和陶瓷晶体点缺陷的异同点。 2.3对比分析高分子材料导电和陶瓷材料导电的机制和特点

材料科学工程基础总结

材料科学工程基础总结 材料科学工程基础总结 1、材料科学与工程的四个基本要素：答：1）、使用性能是材料在使用状态下表现出的行为， 是材料研究的出发点和目标，主要决定于材料的力学、物理和化学等性质；2）、材料的 性质是材料对热、光、机械载荷等的反应，主要决定于材料的组成与结构；3）、化学成分和4）组织结构是影响其性质的直接因素；通过合成制备过程，可改变材料的组织结构而影响其性质； 2、材料科学与工程定义：答：关于材料组成、结构、制备工艺与其性能及使用过程间相互 关系的知识开发及应用的科学。3、按材料特性？材料分为哪几类？答：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、半导 体材料。4、金属通常分哪两大类？答：黑色金属材料和有色金属材料。 5、比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料在结合键上的差别。答：简单金属完 全为金属键，过渡族金属为金属键和共价键的混合，但以金属键为主；陶瓷材料是由一种或多种金属同非金属(通常为氧)相结合的化合物，其主要为离子键，也有一定成分的共价键；高分子材料，大分子内的原子之间结合为共价键，而大分子与大分子之间的结合为物理键。复合材料是由二种或二种以上的材料组合而成的物质，因而其结合链非常复杂，不能一概而论。

6、在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上 到下元素结构有什么区别？性质如何递变？答：同一周期元素具有相同原子核外电子层数，从左到右，核电荷增多，原子半径逐渐减小，电离能增加，失电子能力降低，得电 子能力增加，金属性减弱，非金属性增强；同一主族元素核外电子数相同，从上向下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性增强，非金属性降低。 7、原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？答：主量子数n、轨道角 动量量子数li、磁量子数mi和自旋角动量量子数Si。 8、影响配位数的因素。答：共价键数,与结合键类型有关，影响材料的密度。原子的有效 堆积（离子和金属键合）异种离子接近放出能量，不引起离子间的强相互推斥力下，近邻异号离子尽可能多，离子晶体结构更稳定。离子化合物配位数较高，常为6。正、负离子的配位数主要取决于正、负离子的半径比，只有当正、负离子相互接触时，离子晶体的结构才稳定。配位数一定时，正、负离子的半径比有个下限值。 9、比较键能大小和各种结合键的主要特点。答：化学键能>物理键能，共价键能≥离子 键能>金属键能>氢键能>范氏键能；共价键中：叁键键能>双键键能>单键键能。特点：金属键，由金属正离子和自由电子，靠库仑引力结合，电子的共有化，无

材料科学基础精彩试题库(内附部分自己整理问题详解)

《材料科学基础》试题库 一、选择 1、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中 __C___。 A、两组元的原子尺寸不同 B、仅一组元的扩散 C、两组元的扩散速率不同 2、在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则只能用于 __B___。 A、单相区中 B、两相区中 C、三相平平线上 3、铸铁与碳钢的区别在于有无 _A____。 A、莱氏体 B、珠光体 C、铁素体 4、原子扩散的驱动力是 _B____。 A、组元的浓度梯度 B、组元的化学势梯度 C、温度梯度 5、在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为 __C___。 A、原子互换机制 B、间隙机制 C、空位机制 6、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为 _B____。 A、肖脱基缺陷 B、弗兰克尔缺陷 C、线缺陷 7、理想密排六方结构金属的c/a为 __A___。 A、1.6 B、2×√(2/3) C、√(2/3) 8、在三元系相图中，三相区的等温截面都是一个连接的三角形，其顶点触及 __A___。 A、单相区 B、两相区 C、三相区 9、有效分配系数Ke表示液相的混合程度，其值围是 _____。（其中Ko是平衡分配系数） A、1