2022年西南科技大学材料科学基础知识点 .pdf

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1、名师精编优秀资料1.临界核半径 ：聚集的原子群超过一定尺寸能够稳定存在最小的晶体颗粒径。2. 非稳定扩散 ：扩散过程中任一点浓度随时间变化。3. 无序扩散 ：无化学位梯度、浓度梯度无外场推动力由热起伏引起的扩散。质点的扩散是无序的、随机的。4 .烧结定义 ：粉体在一定温度作用下发生团结，使气孔率下降，致密度提高，强度增大，晶粒增长的现象5 互扩散推动力 ：化学位梯度。粘度 ：单位面积的内磨擦力与速度梯度的比例系数。6. 非均相成核 ：母液中存在某界面（空位、杂质、位错），成核会优先在界面上进行的成核系统7. 粘附 ：两种物质在界面上产生相互的吸引而粘结在一起的力。8. 表面能 ：当 T,P 及

2、组成不变的条件下, 增加单位表面积对系统所做的功。9. 多晶体织构 ：多晶体的晶界形状, 分布称为多晶体的织构, 即显微结构中的晶界构型。10弗仑克尔缺陷 ：晶体内部质点由于热起伏的影响, 质点从正常位置位移到晶体内部的间隙位置上, 正常位置上出现空位。 肖特基缺陷 ：质点由热起伏引起位移到表面上，正常位置上出现空位的缺陷。11. 表面张力 ：气 - 液表面上，液相内存在一种力图缩小表面积的张力。12. 配位数 ：某一离子被最临近的异号离子所包围的个数，称为该离子的配位数。13. 吸附 ：固体和液体表面存在大量不饱和键的原子和离子，它们都能吸引外来的原子，离子，分子14. 类质同晶 ：化学组成

3、不同而性质相近似.且具有相同晶体结构的一类物质15. 同质多晶 ：同种化学成分，在不同热力学条件下结晶成不同晶体的结构现象。16极化 ：指正，负离子在电场作用1 下，使正，负电荷重心不重合，并产生偶极距，这一现象称为极化。17. 桥氧离子 ：指一个氧离子与两个硅离子的连结起来，此氧离子称为桥氧离子。18. 表面能 ：当 T，P及组成不变的条件下，增加单位表面积对系统所做的功。19. 凝聚系统相律 ：F=C-P+N 凝聚系统 N=1（压力影响小，可忽略）F=C-P+1 20. 转熔点 ：不一致熔融化合物的分解温度。21. 双升点 ：从点向外看，二个线温度升高。双降点 ：从点向外看，二个线温度下降

4、。22. 间隙扩散 ：质点沿间隙位置扩散。本征扩散 ：主要出现肖特基和弗兰克尔点缺陷由此点缺陷引起的扩散23. 矿化剂 ： 在固相反应中加入少量非反应物，反应过程中不与反应物起化学反应只起加速反应作用的物质。6. 非均相成核比均相成核易进行的原因：因为：G#c=Gc。f（）并且：f（） =(2+COS )(1- COS )2/4 ，当：=90 度时， f（）=(2+COS )(1- COS )2/4=(2+0)(1- 0)2/4=2/4=1/2 ，所以： G#c =Gc。f（）=1/2 。 Gc ，即：非均相成核所需能量是均相成核的一半，杂质存在有利成核。7. 相变过程的推动力：相变推动力为过

5、冷度（过热度）的函数，相平衡理论温度与系统实际温度之差即为相变过程的推动力。G= H-TH/T0=HT0-T/T0=H.T/T0式中： T0- 相变平衡温度， H- 相变热，T- 任意温度。自发反应 时： G0,即H.T/T00 相变放热 （凝聚，结晶）：H0，T0T ，过冷，即实际温度比理论温度要低，相变才能自发进行。相变吸热 （蒸发，熔融）：H0 ，T0 ， T0T，过热。即实际温度比理论温度要高，相变才能自发进行。8. 斯宾那多分解相变和成核- 生长相变的主要区别: 组成变 - 不变；相分布和尺寸有规律- 无规律； 相颗粒高度连续性非球型 - 连续性差的球型9. 马氏体相变及特点：钢淬火

6、时得到的一种高硬度结构的变化过程特点 ：具有剪切均匀整齐性、不发生原子扩散、相变速度快可达声速、相变有一定范围。10. 影响固相反应 的因素： 1 反应物化学组成与结构的影响2 颗粒度和分布影响 3反应温度压力气氛影响4. 矿化剂的影响。11. 影响烧结的因素1、粉末的粒度 。细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，从而导致烧结过程的加速。 2 、外加剂的作用 。在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促进缺陷增加，在液相烧结中，外加剂改变液相的性质（如粘度，组成等），促进烧结。 3 、烧结温度 ：晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难，烧结温

7、度越高。保温时间 ：高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为主，低温时间越长，不仅不引起致密化，反而会因表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页名师精编优秀资料面扩散， 改变了气孔的形状而给制品性能带来损害，要尽可能快地从低温升到高温，以创造体积扩散条件。4、气氛的影响 ：氧化，还原， 中性。 5 、成形压力影响 ：成型压力越大颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。12. 杨德尔方程 :Kt=R021-(1-G)1/32；金斯特林格动力学方程积分式: Kk.t=(2D C0/R02n.)t=1-2/3G-(1-G

8、)2/3公式中： R0- 反应物等径球颗粒半径；G -转化率； Kk- 速度常数； t-时间； D- 扩散系数； n- 分子数； C0- 初始气体浓度； - 分子量； - 产物密度。由公式可见：速度常数K与 R0颗粒半径平方成反比，颗粒越小，反应体系比表面积越大，反应界面和扩散截面也相应增加，因此反应速率增大。威尔表面学说：颗粒尺寸减小，键强分布曲线变平，弱键比例增加，故而使反应和扩散能力增强。13. 影响扩散的因素：化学键 ：共价键方向性限制不利间隙扩散，空位扩散为主金属键离子键以空位扩散为主，间隙离子较小时以间隙扩散为主。缺陷 ：缺陷部位会成为质点扩散的快速通道，有利扩散。温度：D=D0e

9、xp （-Q/RT）Q不变，温度升高扩散系数增大有利扩散。Q越大温度变化对扩散系数越敏感。杂质：杂质与介质形成化合物降低扩散速度；杂质与空位缔合有利扩散；杂质含量大本征扩散和非本征扩散的温度转折点升高。扩散物质的性质：扩散质点和介质的性质差异大利于扩散扩散介质的结构：结构紧密不利扩散。14非化学计量化合物：化合物原子数量的比例, 不符合定比定律, 即非简单的固定比例关系。15. 硫型物质 ：物质熔融时体积膨胀，压力升高，熔点升高的物质。16. 水型物质 ：象冰一样熔融时体积收缩的物质。压力升高，熔点降低。如：铋、镓、锗、三氯化铁。17. 置换固溶体 ：杂质质点置换基质质点形成的固溶体。18.

10、结构松弛 ：熔体冷却到一定温度时,质点 ( 原子 , 离子 , 或分子 ) 相应进行重排或调整, 以达到该温度下的平衡结构 , 同时放出能量 , 这个过程称结构松弛。22. 计算 Na2O.Al2O3.6SiO2的桥氧 数.：Na2O.Al2O3.6SiO2为钠长石：架状结构；无机络盐形式：NaAlSi3O8 。钠长石： m=8-2O/Si=8-2*8/（1+3）=4 23. 在萤石晶体中Rca+=0.112nm,RF-=0.131nm,a=0.547nm, 求萤石晶体中离子堆积系数答：萤石位面心立方结构 Z=4，4 个 Ca+离子， 8 个 F-离子（）24. 凝聚系统三元相图中的分界曲线其

11、自由度是多少？哪些可以改变？答：F=3-3+1=1，一个变量可以改变。25. 在石英中加入Na2O能够降低石英的熔点从结构上来说明:高聚物变成低聚物使熔点降低。26. 刃位错、螺旋位错及基本区别： 刃位错 ：在位错线附近原子失去正常有规律排列，并滑移一段距离，由此产生的缺陷即是。螺旋位错 ：在位错线附近原子失去正常有规律排列，产生螺旋位移， 这种缺陷即是。基本区别：刃位错：滑移方向与位错线垂直，位错增加了半片原子面。螺旋位错：滑移方向与位错线平行。质点以位错线为轴做螺旋状排列。27. 从SiO4 的结合以及Si-O-Si键角等方面说明：- 方石英、 - 鳞石英、 - 石英的结构特征- 方石英：

12、以中心对称Si-O-Si 键角 180度。- 鳞石英：以过中心的平面为对称面，Si-O-Si 键角 180度。-石英：以中心对称 Si-O-Si 键角 150 度。石英的横向转变缓慢，结构重排困难。纵向转变容易，结构变化不大。28. 区别高岭石和钠长石的可塑性. （烧失量） . （玻璃性）Al2O3.2SiO2.2H2O为高岭石 ；无机络盐形式： Al2Si2O5(OH)4。高岭石： m=8-2O/Si=8-2*5/2=3。高岭石因为是层状结构遇水形成六角片状结构片片之间有毛细管作用，因此，具有可塑性。（高岭石煅烧后结构水排除，烧失量较大 )(高岭石不能形成玻璃，因为m=3 ，不能形成玻璃 )

13、 Na2O.Al2O3.6SiO2为钠长石 ：架状结构；无机络盐形式：NaAlSi3O8 。钠长石： m=8-2O/Si=8-2*8/（1+3）=4。钠长石和石英均为架状结构。遇水也不会形成片状结构，因此，无可塑性( 钠长石结构内部无结构水煅烧后，烧失量较小）(钠长石能够形成玻璃。因为m=3.5 以上，所以能形成玻璃。) 29. CsCl、NaCl 的结构， Na+和 Cs+离子在结构中的位置，Cl-离子在什么位置，画图NaCl 为面心立方Cl-离子做紧密堆积排列Na+离子充填全部8 面体空隙中。 CsCll 属于体心立方结构，Cl-离子做紧密堆积排列，Cs+离子在体心位置。精选学习资料 -

14、- - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页名师精编优秀资料30结构松弛的时间对形成玻璃的影响：熔体内结构调整速率快，粘度小，松弛时间短，则越易形成晶体平衡结构。 反之易形成玻璃。 冷却速度大于结构调整速率则易形成玻璃。冷却速率q 大，Tg 高，易形成玻璃。31. 纯物质在任意指定温度下，固、液、气三相可以平衡共存，用相律说明这个结论是否正确请举例说明。这个结论不正确。因为，固、液、气三相平衡时，相律为：F=C-P+2 ，其中， C=1，P=3，则 F=0，即自由度为 0 温度和压力均不可以变化。这时不能够指定温度。例如：水在0 度时是三相共存

15、，温度一变固、液、气三相就不平衡了。所以温度不能任意指定温度。32. 最紧密堆积原理. 原理 ：晶体内质点相互结合是以内能最小为原则，即球体堆积密度越大，系统内能越小。 AB型六方最紧密堆积ABC型面心立方最紧密堆积。 空间利用率相同为： 74.05%。 空隙率为：25.95%。球个数与间隙关系: 晶胞内球体个数n，四面体个数有2n个，八面体有n 个。33玻璃的通性 ：各向同性 ; 介稳性 ; 由熔融态向玻璃态转化的过程是可逆的与渐变的，在一定的温度范围内完成，无固定熔点; 由熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连续性;物理、化学性质随成分变化的连续性34. 石英经煅烧易破碎： 利用

16、晶界应力的作用，加热冷却使晶界产生应力，内部结构出现微裂纹而易于粉碎。35. 在真空中和在空气中云母片剥离后再合上的现象道理：真空中无杂质吸附，表面能不降低， 剥离后再合上，会很好的粘附在一起。在空气中吸附杂质，降低表面能，所以剥离后再合上，不会粘附在一起。36. 应用高温玻璃熔体自然形成玻璃球能够形成球形而不形成其他形状：熔体表面张力的作用，球周边有一向心的表面张力的分力，各分力的合力使表面趋于球形。37. 二价氧化物C aO、MgO与四价氧化物SiO2对熔体的粘度 有何影响及原因1）CaO 、MgO 都是降低熔体粘度，因为它们破坏 SiO4 四面体网络结构。2）SiO2提高熔体粘度， Si

17、O2是玻璃形成剂，从而形成SiO4 四面体的网络结构。38. 接触角，其大小对液相润湿固相影响接触角： 气液界面能与液固界面能之间的夹角。=0， 完全润湿；90 度时，不能润湿。39. 硅酸盐晶体结构有几种类型并写出各种类型的通式。 有五种结构类型： 1）岛状结构： SiO44-。 2）组群状结构： 双四面体： Si2O76-；三节环：Si3O96-。 3 ）链状结构： 单链：Si2O64-；双链：Si4O116-。4）层状结构：单层：Si2O52-；双层： Si4O104-。 5 ）架状结构：石英：SiO20；长石： AlxSi4-xO8x-。40硼反常现象 ：B2O3中加入 Na2O，开始

18、时膨胀系数下降，B2O3变成 BO4 加强网络，当Na2O达到16.7%时桥氧数最大， 网络加强， 膨胀系数最低。当 Na2O大于 16.7%时，BO4 四面体数开始下降，桥氧数也下降，膨胀系数上升。即膨胀系数等性质出现反常现象。41. SiO2熔体中随着Na2O加入量的不同，粘度如何变化：SiO2熔体中加入Na2O,粘度随着 Na2O增多，使 O/Si值上升， m下降， SiO4 从网络变成孤岛状，粘度迅速下降。42. 玻璃形成的热力学和动力学条件。热力学条件 ：同种物质，玻璃态内能与晶态内能差越小，越易形成玻璃。动力学条件 : 形成玻璃要避免析晶，过冷度大，冷却速度快，防止成核并变大。43

19、. 为什么气孔弯曲表面会出现过剩空位浓度。 与平表面比较， 弯曲表面有附加压力。在附加压力作用下，质点易于移出，而出现空位。44. 粘附功 . 粘附性越好，粘附功越小，对吗？粘附功：分开单位面积的粘附表面所需的功。即WAB=A+B-AB。不对。粘附性越好，粘附功越大。45. 鲍林二规则 ： 在一个稳定的离子化合物结构中，每一个负离子的电价等于或近似等于相邻正离子分配给这个离子的静电键强度总和。譬如： MgO6 八面体中，Mg 离子分给每一个O离子静电键强度为 S=2/6=1/3 。46. 弯曲表面的附加压力的产生. 数学表达式产生：弯曲表面上表面张力分力产生附加压力。表达式：p=2/r( 球形

20、 ) ， p=(1/r1+1/r2) (非球形 ) 。47. 高岭石，蒙脱石结构特点及其结构差异，并说明性质和结构的相关性。高岭石 ：硅氧、铝氧1:1 层状结构，层间为范氏键，氢键。易于破碎，有解理性，可朔性。蒙脱石 ： 2:1层状结构，两层硅氧层，一层铝氧层。有膨润性。主要由于层间离子交换，水化阳离子进入使之膨胀。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页名师精编优秀资料48. 影响置换型固溶体形成的因素有影响因素： (1) 离子尺寸： 15% 规律： 1.(R1-R2)/R115%不连续。 2.40%不能形成固熔体。 (

21、2) 离子价：电价相同，形成连续固熔体。 ( 3) 晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。 (4) 场强因素。 (5) 电负性：差值小，形成固熔体。差值大形成化合物。49. 在三元中根据相律方程（只考虑温度、压力）: 当 P=4,当 P=3,当 P=2,F 分别等于： 1、2、3 50. 在三元系统中 , 分界曲线分类及特点分界曲线有2 种：一致分界曲线 ，特点是两个固相一致熔融或两个固相一致析出。 不一致分界曲线，两个固相一致析出后有一个固相被回析。50. 菲克第一定律J=-Ddc/dx, 菲克第二定律dc/dt=Ddc/dx，应用条件：菲克第一定律应用于稳定扩散，菲克第二定律应

22、用于非稳定扩散。51. 相变过程的推动力：过冷度；过饱和浓度；过饱和蒸汽压。52.成核 -生成相变亚稳区0 ,对否？不对。相反。53. 烧结过程的推动力能量差，压力差，空位差。54. 固体内粒子的迁移方式易位，环位，空位扩散，间隙扩散，亚间隙扩散。55. 外加剂对烧结的影响1)外加剂与烧结主体形成固溶体使主晶格畸变，缺陷增加， 有利结构基元移动而促进烧结。 2)外加剂与烧结主体形成液相，促进烧结。3)外加剂与烧结主体形成化合物，促进烧结。4)外加剂阻止多晶转变，促进烧结。5)外加剂起扩大烧结范围的作用。56. 烧结的初中后期特征：a. 胚体中颗粒重排，大气孔逐渐消失，接触处产生键合，固- 气表

23、面积变化不大； b. 传质过程进行，粒界增大，气孔连通 c. 传质继续进行，形成孤立气孔，晶界移动，晶粒长大，气孔变成孤立闭气孔，制品强度提高，米达达到理论值95% 以上。56.初次再结晶 ：在固相烧结的过程中，从塑性变形的、具有应变的基质中，生长出新的无应变晶粒的成核和长大过程。（此过程的推动力是基质塑性变形所增加的能量。）晶粒生长 ：是指无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。（此过程的推动力是晶界过剩的自由能。一些晶粒长大的过程亦是另外一些晶粒的缩小或消失的过程）二次再结晶 ：当坯体中存在着某些边数较多，晶界能量特别大的大晶粒时，它们可能越过杂质或气孔

24、继续推移，以致把周围邻近的均匀基质晶粒吞并而迅速长成更大的晶粒，这样就增大了曲率，加速了晶粒生长。二次再结晶的结果：气孔进入晶粒内部呈孤立气孔，烧结速率降低甚至停止，坯体不再致密，大晶粒的晶界上有应力存在，使其内部易出现隐裂纹，继续烧结时坯体易膨胀而开裂，使烧结体机械、电学性能下降。 生成二次再结晶的原因：原始物料粒度不均匀（尤其是在原始物料粒度较小时更易发生）、烧结温度偏高、坯体成型压力不均匀、局部有不均匀的液相（可能由于杂质或成分不均匀）等。减少的措施 ：引入适当的添加剂，以减缓晶界的移动速率；合适的烧结温度；原始物料粒度的控制等。57.影响 r* 的因素有物系本身的性质（如：H 和 ）以及外界条件T，降低前二者亦降r* 。58. 非化学计量化合物：特点：（ 1）非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；（2）非化学计量化学物可算作是高价化合物工价化合物的固溶体，即不等价置换是发生在同种离子中的高价戊与低价态间的相互转换；3）缺陷浓度与温度有关金属离子过剩型（n 型，负离子缺位或间隙正离子）和负离子过剩型 （p 型，正离子缺位和间隙负离子）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页