（1）分类：结构陶瓷（利用其力学性能）：强度（叶片、活塞）、韧性（切削刀具）、硬度（研磨材料）。
功能陶瓷（利用其物理性能）
精细功能陶瓷：导电、气敏、湿敏、生物、超导陶瓷等。 功能转换陶瓷：压电、光电、热电、磁光、声光陶瓷等。
结合键：离子键、共价键。
硅酸盐陶瓷：主要是离子键结合，含一定比例的共价键。可用分子式表示 其组成。 2 硅酸盐陶瓷的结构特点与分类
（1）结构特点
a 结合键与结构：主要是离子键结合，含一定比例的共价键。硅位于氧四面体的间隙。
b 每个氧最多被两个多面体共有。氧在两个四面体之间充当桥梁作用，称为氧桥。 （2）结构分类
a 含有限Si-O团的硅酸盐，包括含孤立Si-O团和含成对或环状Si-O团两类。
b 链状硅酸盐：Si-O团共顶连接成一维结构，又含单链和双链两类。 c 层状硅酸盐：Si-O团底面共顶连接成二维结构。 d 骨架状硅酸盐：Si-O团共顶连接成三维结构。
第四节 分子相
1 基本概念
（1）高分子化合物：由一种或多种化合物聚合而成的相对分子质量很大的化合物。又称聚合物或高聚物。
（2）分类
按相对分子质量：分为低分子聚合物（<5000）和高分子聚合物（>5000）。
按组成物质：分为有机聚合物和无机聚合物。 2 化学组成
（以氯乙烯聚合成聚氯乙烯为例）
（1）单体：组成高分子化合物的低分子化合物。 （2）链节：组成大分子的结构单元。
（3）聚合度n：大分子链中链节的重复次数。 3 高分子化合物的合成
（1）加聚反应
a 概念：由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应。（其产物为聚合物）
b 组成：与单体相同。反应过程中没有副产物。 c 分类
均聚反应：由一种单体参与的加聚反应。
共聚反应：由两种或两种以上单体参与的加聚反应。 （2）缩聚反应
a 概念：由一种或多种单体相互混合而连接成聚合物，同时析出某种低分子化合物的反应。 b 分类
均缩聚反应：由一种单体参加的缩聚反应。
共缩聚反应：由两种或两种以上单体参加的缩聚反应。
4 高分子化合物的分类
（1）按性能与用途：塑料、橡胶、纤维、胶黏剂、涂料等。 （2）按生成反应类型：加聚物、缩聚物。
（3）按物质的热行为：热塑性塑料和热固性塑料。 5 高分子化合物的结构
（1）高分子链结构（链内结构，分子内结构）
a 化学组成
b 单体的连接方式
均聚物中单体的连接方式：头－尾连接、头－头或尾－尾相连、无
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轨连接。
共聚物中单体的连接方式： 无轨共聚：ABBABBABA 交替共聚：嵌段共聚：ABABABAB
AAAABBAAAABB 接枝共聚： AAAAAAAAAAA B B B c 高分子链的构型（按取代基的位置与排列规律） B B B
全同立构：取代基R全部处于主链一侧。 间同立构：取代基无轨立构；取代基RR相间分布在主链两侧。在主链两侧不规则分布。 （2）高分子的聚集态结构（链间结构、分子间结构）d 高分子链的几何形状：线型、支化型、体型。
无定形结构、部分结晶结构、结晶型结构 （示意图）6高分子材料的结构与性能特点（1）易呈非晶态。
（2）弹性模量和强度低。 （3）容易老化。 （4）密度小。
（5）化学稳定性好。
第五节
玻璃相 1 结构：长程无序、短程有序（1）连续无轨网络模型。
（2）无规密堆模型。 （3）无轨则线团模型。 2 性能（
1）各向同性。 （2）无固定熔点。
（3）高强度、高耐蚀性、高导磁率（金属）。
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第三章 晶体缺陷
点缺陷、线缺陷、面缺陷 §3-1 点缺陷
一、点缺陷的类型 空位、间隙原子
Schottky, Frenkel 缺陷 晶个畸变
二、点缺陷的产生
1．平衡点缺陷及其浓度
neN?Cexp?ue?AkT 2．过饱和点缺陷的产生 高温淬火、辐照、冷加工 3．点缺陷与材料行为 扩散
物理性能：电阻，密度减小体积增加 力学性能：蠕变，强度，脆性 §3-2 位错的基本概念 一、位错与塑性变形
实际屈服强度远低于刚性滑移模型得到的G/30. 50年代中期证实位错的存在 二、晶体中位错模型及位错易动性 1．刃型位错 2．螺型位错 3．混合型位错 4．位错的易动性 图4-12 三、柏氏矢量 1．确定方法
2．柏氏矢量的意义
原子畸变程度
已滑移区与未滑移区的边界 滑移矢量 位错线的性质
3．柏氏矢量的表示方法 练习 四、位错的运动 1．位错的滑移
外加切应力方向、晶体滑移方向、位错线运动方向与柏氏矢量之间关系图4-18、4-19、4-20，表4-1 2．位错的攀移
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通过扩散实现 割阶的产生 正应力影响
3．作用在位错上的力 Fd=?b Fd=?b 五、位错密度
?=S/V ?=n/A 六、位错的观察 图4-24，4-25 §3-3 位错的能量及交互作用 一、位错的应变能 U=?Gb2
二、位错的线张力
图4-30 ?=Gb/(2R)
三、位错的应力场及与其它缺陷的交互作用 1．位错的应力场 螺位错：纯剪切 刃位错：正应力为主 2．位错与点缺陷的交互作用
溶质原子形成的应力场与位错应力场可发生交互作用。比溶剂原子大的溶质原子倾向于聚集在刃型位错受张力一侧，比溶剂原子小的溶质原子倾向于聚集在刃型位错受压力一侧，从而形成了包围着位错线的比较稳定分布的溶质原子“气团”，称Cottrell气团
位错要挣脱气团的束缚而运动，就会使体系能量升高；若位错带着气团一起运动，在气团作用下运动受到阻滞，气团对位错的钉扎和阻滞作用使基体得以强化。
3．位错与其它位错的交互作用 同号相斥、异号相吸 刃位错位错墙
四、位错的分解与合成 1．位错反应的条件
1）几何条件：∑b前=∑b后 2）能量条件：∑b2前〉∑b2后 2．实际晶体中位错的柏氏矢量 分位错、不全位错
3．面心立方晶体中全位错的分解及扩展位错 扩展位错
堆垛层错，层错能 扩展位错宽度 §3-4 晶体中的界面
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一、晶界的结构与晶界能 1．小角度晶界的结构
由位错组成，晶界上的位错密度随位向差增大而增加 2．大角度晶界
2~3个原子厚度的薄层，无序、稀疏 3．晶界能
二、表面及表面能 密排面能量低
三、表面吸附与晶界内吸附
吸附为自发现象， 物理吸附、化学吸附
晶界内吸附：少量杂质或合金元素在晶体内部的分布是不均匀的，常偏聚于
晶界。
四、润湿行为
五、界面能与显维组织的变化
第一节 材料结晶的基本规律
1 液态材料的结构
结构：长程有序而短程有序。 特点（与固态相比）：原子间距较大、原子配位数较小、原子排列较混乱。 2 过冷现象
（1）过冷：液态材料在理论结晶温度以下仍保持液态的现象。（见热分析实
验图）
（2）过冷度：液体材料的理论结晶温度(Tm) 与其实际温度之差。 △T=Tm-T (见冷却曲线)
注：过冷是凝固的必要条件（凝固过程总是在一定的过冷度下进行）。 3 结晶过程
（1）结晶的基本过程：形核－长大。（见示意图） （2）描述结晶进程的两个参数
形核率：单位时间、单位体积液体中形成的晶核数量。用N表示。 长大速度：晶核生长过程中，液固界面在垂直界面方向上单位时间内迁移的距离。用G表示。
第二节 材料结晶的基本条件
1 热力学条件
（1）G-T曲线（图3－4）
a 是下降曲线：由G-T函数的一次导数（负）确定。 dG/dT=-S
b 是上凸曲线：由二次导数（负）确定。 d2G/d2T=-Cp/T
c 液相曲线斜率大于固相：由一次导数大小确定。 二曲线相交于一点，即材料的熔点。 （2）热力学条件
△Gv=－Lm△T/Tm
a △T>0, △Gv<0－过冷是结晶的必要条件（之一）。 b △T越大, △Gv越小－过冷度越大，越有利于结晶。 c △Gv的绝对值为凝固过程的驱动力。
2 结构条件
结构起伏（相起伏）：液态材料中出现的短程有序原子集团的时隐时现现象。是结晶的必要条件（之二）。
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考研《材料科学基础》教学教案及笔记
