材料科学基础教程及习题 上海交通大学.docx
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材料科学基础教程及习题 本教程旨在为材料科学专业的学生提供一个系统的学习资源,涵盖了材料科学的基础知识和习题。通过学习本教程,学生将能够掌握材料科学的基本概念、原理和方法,并具备解决实际材料科学问题的能力。 第一章 原子结构与键合 1.1 原子结构 * 物质的组成:一切物质都是由无数微粒按一定的方式聚集而成的。 * 原子的结构:原子由质子和中子组成的原子核,以及核外的电子所构成的。 * 原子的体积很小,直径约为10-10m数量级,而其原子核直径更小,仅为10-15m数量级。 1.2 原子结构的影响因素 * 原子结构直接影响原子间的结合方式。 * 原子的电子结构:描述原子中一个电子的空间位置和能量可用四个量子数表示。 第二章 固体结构 2.1 晶体学基础 * 晶体是由许多原子或分子按一定的方式排列而成的固体。 * 晶体的结构可以用点阵理论来描述。 2.2 金属的晶体结构 * 金属的晶体结构可以分为面心立方晶体、体心立方晶体和六方最紧 Packing 结构等。 2.3 合金相结构 * 合金是由两种或两种以上元素组成的固体混合物。 * 合金相结构可以分为固溶体、化合物和电子合金等。 第三章 晶体缺陷 3.1 点缺陷 * 点缺陷是晶体中一个原子的缺失或多余所形成的缺陷。 * 点缺陷影响晶体的热力学和力学性能。 3.2 位错 * 位错是晶体中两个相邻原子的排列不正确所形成的缺陷。 * 位错影响晶体的塑性和强度。 第四章 固体中原子及分子的运动 4.1 表象理论 * 表象理论是研究固体中原子及分子的运动的理论。 * 表象理论可以用来研究固体中的扩散和热力学性质。 4.2 扩散的热力学分析 * 扩散是固体中的原子或分子从高浓度区域向低浓度区域的运动。 * 扩散的热力学分析可以用来研究固体中的扩散过程。 第五章 材料的形变和再结晶 5.1 弹性和粘弹性 * 弹性是材料受到外力作用时的形变。 * 粘弹性是材料在外力作用下产生的形变和恢复过程。 5.2 晶体的塑性变形 * 晶体的塑性变形是晶体受到外力作用时的不可逆形变。 * 晶体的塑性变形影响材料的强度和塑性。 第六章 单组元相图及纯晶体凝固 6.1 单元系相变的热力学及相平衡 * 单元系相变是指一个元素或化合物在不同温度和压力下的相变。 * 单元系相变的热力学分析可以用来研究相变的热力学性质。 6.2 纯晶体的凝固 * 纯晶体的凝固是指单元系相变中晶体的形成过程。 * 纯晶体的凝固影响材料的微观结构和性能。 第七章 二元系相图及合金的凝固 7.1 相图的表示和测定方法 * 相图是描述二元系相变的图形。 * 相图的表示和测定方法可以用来研究二元系相变的热力学性质。 7.2 二元相图分析 * 二元相图分析是研究二元系相变的热力学性质和相变过程的方法。 * 二元相图分析可以用来研究二元系相变的微观结构和性能。 第八章 三元相图 8.1 三元相图基础 * 三元相图是描述三元系相变的图形。 * 三元相图基础可以用来研究三元系相变的热力学性质和相变过程。 8.2 固态互不溶解的三元共晶相图 * 固态互不溶解的三元共晶相图是指三元系相变中固态互不溶解的相图。 * 固态互不溶解的三元共晶相图可以用来研究三元系相变的微观结构和性能。 第九章 材料的亚稳态 9.1纳米晶材料 * 纳米晶材料是指纳米尺度的晶体材料。 * 纳米晶材料的亚稳态影响材料的微观结构和性能。 9.2 准晶态 * 准晶态是指晶体中的缺陷或不完美的区域。 * 准晶态影响材料的微观结构和性能。 本教程的习题和解答可以帮助学生更好地理解材料科学的基础知识和原理,并掌握解决实际材料科学问题的能力。
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