跨考教育常规辅导系列内部讲义
常规辅导专业课核心资料
跨考教育常规辅导中心 编著
跨考教育 内部资料 严禁外传 违者必究
目 录
第一讲 清华大学材料系综合信息介绍 ................................................................................................ 5 第二讲 复习规划指导 ........................................................................................................................ 7 第三讲 重难点分析 ............................................................................................................................ 9 第一部分 材料科学基础 ....................................................................................................................... 9 第一章 晶体学基础及晶体结构 ........................................................................................................... 9
1.1 要点扫描 9
1.1.1 空间点阵和晶胞 ........................................................................................................ 9 1.1.2 常见纯金属（FCC、BCC、HCP）的晶体结构（★★★★★常考点） ......................... 11 1.1.3 晶面指数和晶向指数及其标注（★★★★★一定要熟练掌握多做练习） ..................... 14 1.1.4 标准投影 ................................................................................................................. 17 1.1.5 倒易点阵和晶体学公式 ............................................................................................ 18 1.1.6 离子晶体结构 .......................................................................................................... 20 1.2 难点释疑 22
1.2.1 7大晶系包含的点阵类型为什么不是28种，而是14种？ .......................................... 22 1.2.2 为什么没有底心正方和面心正方点阵？ .................................................................... 22 1.2.3 确定晶面指数时应注意哪些问题？ ........................................................................... 23 1.3 解题示范 24
第二章 晶体的范性形变 ................................................................................................................... 26
2.1 要点扫描 26
2.1.1 金属及合金的变形 ................................................................................................... 26 2.1.2 单晶体的塑性变形 ................................................................................................... 26 2.1.3 多晶体的塑性变形与细晶强化 .................................................................................. 32
第三章 晶体中的缺陷 ...................................................................................................................... 33
3.1 要点扫描 33
3.1.1 点缺陷及其平衡浓度（★★） .................................................................................. 33 3.1.2 位错的基本类型及柏氏矢量 ..................................................................................... 35 3.1.3 位错的应力场（若考到，会给出应力场公式） .......................................................... 39 3.1.4 位错的弹性能和线张力 ............................................................................................ 41 3.1.5 作用在位错上的力和Peach-Koehler公式 ................................................................... 42 3.1.6 位错间的交互作用（★★★★） ............................................................................... 45 3.1.7 位错交割 ................................................................................................................. 51 3.1.8 合金的塑性变形与固溶强化和第二相强化 ................................................................. 54 3.1.9 FCC晶体中的位错（★★★★） .............................................................................. 56 3.1.10 位错反应 ............................................................................................................... 60
第四章 相图与材料热力学................................................................................................................ 61
4.1 材料热力学
61
4.2 相图（★★★） 61
4.2.1 相图的定义及类型结构 ............................................................................................ 61 4.2.2 相图的建立（热分析法-画冷却曲线） ...................................................................... 61 4.2.3 相律和杠杆定律 ...................................................................................................... 62
4.2.4 匀晶相图 ................................................................................................................. 63 4.2.5 二元共晶相图 .......................................................................................................... 64 4.2.6 离异共晶及伪共晶 ................................................................................................... 65 4.2.7 相图与性能的关系 ................................................................................................... 66 4.2.8 相区接触法则（用于判断相图正误。★★★） .......................................................... 66
66
第五章 扩散 .................................................................................................................................... 69
5.1 扩散定律 69
5.1.1菲克第一定律 ........................................................................................................... 69 5.1.2菲克第二定律 ........................................................................................................... 70 5.2 扩散方程的解及应用 71
5.2.1 稳态扩散 ............................................................................................................... 71 5.2.2 非稳态扩散............................................................................................................ 73 5.3 克根达耳效应及达肯公式（★★★★★） 74 5.4 扩散的微观机制 76 5.5 反应扩散（★★★★） 77
5.5.1 反应扩散动力学 ...................................................................................................... 77 5.5.2 反应扩散（多相扩散）的特点 .................................................................................. 77 5.5.3 反应扩散实例 .......................................................................................................... 77
第六章 凝固与结晶 .......................................................................................................................... 78
6.1 结晶的一般过程 78 6.2 纯金属晶体的长大 78 6.3 单相固溶体晶体的长大 79
6.4 金属和合金铸锭组织的形成与控制 82
第七章 回复与再结晶 ...................................................................................................................... 83
7.1 回复过程的特征 83 7.2 回复动力学 83 7.3 再结晶过程的特征 84 7.4 再结晶动力学 84 7.5 再结晶温度 84 7.6 在实际生产的应用 84
第八章 固态相变 ............................................................................................................................. 86
8.1 时效 86
8.2 时效先析出亚稳相的原因 87
8.3 Al-Cu时效过程硬度变化与位错理论的关系 87
第二部分 物理化学（材料化学） ..................................................................................................... 89 第一章 热力学第一定律 ................................................................................................................... 89
1.1 热力学概论（名词解释常考点★★★） 89
1.1.1 体系与环境 ............................................................................................................. 89 1.1.2 体系的性质 ............................................................................................................. 89 1.1.3 状态函数 ................................................................................................................. 89 1.1.4 热和功 .................................................................................................................... 89 1.1.5 准静态过程和可逆过程 ............................................................................................ 90 1.2 热力学第一定律 90
4.3 铁碳合金相图（★★★★★）
1.3 热容 91
1.3.1 定义 ....................................................................................................................... 91 1.3.2 理想气体的
Cp与
CV之差 ...................................................................................... 91
1.3.3 绝热过程的功和过程方程式 ..................................................................................... 91 1.3.4 赫斯定律 ................................................................................................................. 92 1.4 几种热效应
92
1.4.1 化合物的生成焓 ...................................................................................................... 92 1.4.2 燃烧焓 .................................................................................................................... 93 1.4.3 溶解热 .................................................................................................................... 93 1.4.4 稀释热 .................................................................................................................... 93
第二章 热力学第二定律 ................................................................................................................... 93
2.1 什么是热力学第二定律 2.2 熵变?S 93
93
93
2.3.1 克劳修斯不等式 ...................................................................................................... 93 2.3.2 熵增加原理 ............................................................................................................. 94 2.4 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能 94
2.4.1 亥姆霍兹自由能 ...................................................................................................... 94 2.4.2 吉布斯自由能 .......................................................................................................... 94 2.5 几个热力学函数的关系(★★★★)（常出热力学证明题） 95
2.5.1 基本公式 ............................................................................................................... 95 2.5.2 麦克斯韦关系式 ..................................................................................................... 95 2.5.3 吉布斯-亥姆霍兹方程式 ......................................................................................... 96 2.5.4 克拉贝龙方程式（★★★★） ................................................................................ 97 2.6 热力学证明题的常用方法 97 2.7 体系中的偏摩尔量和化学势 98
2.7.1 偏摩尔量 ............................................................................................................... 98 2.7.2 化学势 .................................................................................................................. 98
第三章 溶液 .................................................................................................................................... 99
3.1 拉乌尔定律和亨利定律 100
3.1.1 拉乌尔定律.......................................................................................................... 100 3.1.2 亨利定律 ............................................................................................................. 100 3.2 理想溶液 100
3.2.1 定义 .................................................................................................................... 100 3.2.2 通性 .................................................................................................................... 100 3.2.3 化学势 ................................................................................................................ 100 3.3 稀溶液的依数性 101
第四章 化学平衡 ........................................................................................................................... 101
4.1 化学平衡的概念 101
4.2 化学反应的平衡常数（只考虑理想气体或溶液） 101
4.2.1 气体反应的平衡常数 ............................................................................................ 101 4.2.2 复相化学平衡 ...................................................................................................... 102 4.2.3 体系平衡的特点 ................................................................................................... 102
2.3 克劳修斯不等式与熵增加原理
清华大学材料科学基础物理化学专业课核心资料剖析
