文档介绍：2020 届材料科学基础期末必考知识点总结
第一章材料中的原子排列
第一节原子的结合方式

（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v1。
晶面间距
a ――:一组平行晶面中，相邻两个平行晶面之间的距离。 b 计算公式(简单立方)：
d=a/(h2+k2+l2)1/2
注意：只适用于简单晶胞；对于面心立方hkl不全为偶、奇数、体心立方h+k+l=奇数时，d(hkl)=d/2o
(hkl)
离子晶体的结构
鲍林第一规则(负离子配位多面体规则)：在离子晶体中
正离子周围形成一个负离子配位多面体，正负离子间的平衡距离取决
于正负离子半径之和，正离子的配位数取决于正负离子的半径比。
（2）鲍林第二规则（电价规则含义）：一个负离子必定同时被一定数量的负离子配位多面体所共有。
（3）鲍林第三规则（棱与面规则）：在配位结构中，共用棱特别是共用面的存在，会降低这个结构的稳定性。
共价键晶体的结构
（1）饱和性：一个原子的共价键数为8-N。
2）方向性：各键之间有确定的方位配位数小，结构稳定）
三多晶型性元素的晶体结构随外界条件的变化而发生转变的性质。
四影响原子半径的因素
（1 ）温度与应力
（2）结合键的影响
（3）配位数的影响（高配位结构向低配位结构转变时，体积膨胀，原子半径减小减缓体积变化。
（4）核外电子分布的影响（一周期内，随核外电子数增加至填满，原子半径减小至一最小值。
第三节原子的不规则排列
原子的不规则排列产生晶体缺陷。晶体缺陷在材料组织控制（如扩散、相变）和性能控制（如材料强化）中具有重要作用。
晶体缺陷：实际晶体中与理想点阵结构发生偏差的区域。
（晶体缺陷可分为以下三类。）点缺陷：在三维空间各方向上尺寸都很小的缺陷。如空位、间隙原子、异类原子等。
线缺陷：在两个方向上尺寸很小，而另一个方向上尺寸较大的缺陷。主要是位错。
面缺陷：在一个方向上尺寸很小，在另外两个方向上尺寸较大的缺陷。如晶界、相界、表面等。
点缺陷

（1）空位：
肖脱基空位－离位原子进入其它空位或迁移至晶界或表面。弗兰克尔空位－离位原子进入晶体间隙。
（2）间隙原子：位于晶体点阵间隙的原子。
（3）置换原子：位于晶体点阵位置的异类原子。
点缺陷的平衡浓度
（1）点缺陷是热力学平衡的缺陷－在一定温度下，晶体中总是存在着一定数量的点缺陷（空位），这时体系的能量最低－具有平衡点缺陷的晶体比理想晶体在热力学上更为稳定。（原因：晶体中形成点缺陷时，体系内能的增加将使自由能升高，但体系熵值也增加了，这一因素又使自由能降低。其结果是在 G-n 曲线上出现了最低值，对应的 n 值即为平衡空位数。）
（2）点缺陷的平衡浓度
C=Aexp(-AEv/kT)
点缺陷的产生及其运动
（1）点缺陷的产生平衡点缺陷：热振动中的能力起伏。过饱和点缺陷：外来作用，如高温淬火、辐照、冷加工等。
（2）点缺陷的运动（迁移、复合－浓度降低；聚集－浓度升高－塌陷）
点缺陷与材料行为
（1）结构变化：晶格畸变（如空位引起晶格收缩，间隙原子引起晶格膨胀，置换原子可引起收缩或膨胀。）
（2）性能变化：物理性能（如电阻率增大，密度减小。）力学性能（屈服强度提高。）
线缺陷（位错）
1 位错的基本类型
（1）刃型位错模型：滑移面/半原子面/位错线（位错线丄晶体滑移方向，位错线丄位错运动方向，晶体滑移方向〃位错运动方向。）分类：正刃型位错（丄）；负刃型位错（丁）。
（2）螺型位错模型：滑移面/位错线。（位错线//晶体滑移方向，位错线丄位错运动方向，晶体滑移方向丄位错运动方向。）分类：左螺型位错；右螺型位错。
（3）混合位错
模型：滑移面/位错线。
位错：晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。
意义：（对材料的力学行为如塑性变形、强度、断裂等起着决定性的作用，对材料的扩散、相变过程有较大影响。）
位错的提出：1926 年，弗兰克尔发现理论晶体模型刚性切变强度
与与实测临界切应力的巨大差异（2〜4个数量级）。
1939 年，柏格斯提出用柏氏矢量表征位错。
1947 年，柯垂耳提出溶质原子与位错的交互作用。
1950 年，弗兰克和瑞德同时提出位错增殖机制。
之后，用TEM直接观察到了晶体中的位错。
2位错的性质
（1）形状：不一定是直线，位错及其畸变区是一条管道。
（2）是已滑移区和未滑移区的边界。
（ 3 ）不能中断于晶体内部。可在表面露头，或终止于晶界和相
界，或与其它位错