材料科学基础知识点总结
绪论：材料概述及分类
合金：有两种或者两种以上的金属或者金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。
固溶体：以合金中某一组元作为溶剂，在其晶体点阵中融入其它组元原子，所形成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的固态溶体。
置换固溶体：当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体称为置换固溶体。 间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。 金属间化合物：金属和金属之间，类金属和金属原子之间以共价键形式结合生成的化合物总称为金属间化合物，由于金属间化合物在合金相图中处于相图的中间位置，故也称为中间相。
形成无限固溶体的条件是（即休姆-罗瑟里规则）：
①溶质和溶剂的尺寸差别必须不大于15%，即r1-r2/r1≤15%。 ②两类原子的电负性必须相近。 ③两类原子的价必须相似。
④两个组分必须具有完全相同的晶体结构类型。
热塑性聚合物：具有线性和支化高分子链结构，在共价键聚合链间具有二次键，加热后会变软，可反复加热和再成形，例如，PE。
热固性聚合物：具有三维共价键网结构，不溶于任何溶剂，也不能熔融，加热时维持原有形状并降解——烧焦或燃烧，一旦定型后不能再改变形状，无法再生，例如，橡胶。 相关真题：
2009年论述题5.试从结合键的角度分析工程材料的分类及特点。(15分)
答：金属材料：简单金属（指元素周期表上的主族元素）的结合键完全为金属键，过渡族金属的结合键为金属键和共价键的混合，但以金属键为主；特点：大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。
陶瓷材料：是由一种或者多种金属同一种非金属（通常为氧）相结合的化合物，其主要结合方式为离子键，也有一定成分的共价键，特点：硬、脆，不易变形，熔点高。 高分子材料：大分子内的原子之间的结合方式为共价键，而大分子与大分之间的结合键
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为X德瓦尔键和氢键。特点：有很高的分子量,质轻,密度小,有优良的力学性能、绝缘性能和隔热性能。
复合材料：是由两种或者两种以上的材料组合而成的物质，结合键种类繁多，非常复杂，性能差异也很大。
2011年简答题（10分）10.为什么固溶体强度比纯金属的高？
答：因为合金两类原子尺寸不同，引起点阵畸变，阻碍位错运动，造成固溶强化。
综上所述，根据形成无限固溶体的条件知，MgO-CaO不能形成无限固溶体，可以形成有限固溶体。
补充试题：1.比较固溶体和金属间化合物在成分、结构和性能方面的差异。 类别 成分 溶质浓度可在固溶度X围内变化 结构特点 保持溶剂的点阵类型 其点阵类型不同于组成它的任一组元 力学性能特点 强度、硬度比溶剂高，但总体看强度硬度依然很低，而塑性、韧性较好 熔点较高、硬度高，而塑性、韧性差 固溶体 金属间化合物
成分固定或在一定X围内波动，可用化学分子式表示 第一章 原子结构与键合
金属键 一次键 离子键 共价键 原子键（结合键） X德瓦尔键 二次键 氢键
所有的一次键都涉及到或者电子从一个原子向另一个原子的转移，或者电子在原子间的共用。
金属键的本质：金属正离子与自由电子之间的相互吸引。 离子键的本质：正电性原子和负电性原子之间的相互吸引。
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共价键的本质：共价电子对的结合。
二次键与一次键的根本区别就是二次键既不涉及电子的转移，也不涉及电子的共用，二次键是来源于某些原子或分子中形成的电偶极子。一次键通常比二次键强一至两个数量级。
金属健：金属正离子与自由电子之间的相互作用构成的金属原子间的结合力称为金属键。 离子键：电子由正电性原子向负电性原子的转移形成离子键，离子键无方向性和饱和性。（影响因素：原子间的高电负性差值有利于离子键的形成）
共价键：相邻原子由于共享电子对所形成的价键，具有饱和性和方向性。
键-能曲线：将一对原子或离子有关的能量描述为两原子或离子之间距离的函数的关系曲线称为键能曲线，它是键-力曲线的积分。利用键-能曲线，可以估算键能、平均键长、弹性模量和线膨胀系数等。其他外力或能源（如：施加外载荷、电磁场或温度变化）作用于系统，键长和有效键能就有可能改变，从而改变键能曲线图。
在X0处U（x)的大小，即能量势阱的深度，就是键的固有强度，即键能的度量；另，平衡间距X0（原子之间中心到中心的平均距离）对应于键长。键能曲线在X0处的曲率正比例弹性模量，曲率半径越小，弹性模量越大，刚度越大。物理解释：能量势阱的两壁越陡，将原子从平衡位置移动所需的能量越大。线膨胀系数αth随键能曲线的不对称的增大而增大。
2009年简答题(10分)1.一次键的种类及其本质是什么？
2009年论述题(15分)1.什么是键能曲线？利用键能曲线可以得到材料的哪些特性参量。采用哪些方法可以改变键能曲线的形状？
解：略；略；其他外力或能源（如：施加外载荷、电磁场或温度变化）作用于系统，键长和有效键能就有可能改变，从而改变键能曲线图。
2010年简答题(10分)1.说明离子晶体、共价晶体和金属晶体中原子间的键合特征。影响原子间成键类型的重要因素有哪些？
离子晶体一定含有离子键，可能含有共价键；共价晶体只含有共价键；金属晶体：简单金属晶体只含有金属键，过渡族金属晶体含有金属键和共价键，以金属键为主。 键合特征
①离子键：以离子而不是以原子为结构单元，无方向性和饱和性。 ②共价键：共用电子对，有饱和性和方向性。
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湖南大学材料考研知识删减版
