完成材料考试题目

1、试述材料的能带结构与电学性能之间的关系。

能带理论认为：晶体中原子结合时由于原子之间的相互作用使简并能级**为一系列能量不同的能级。。由于周期性起伏的势场影响金属中的能带发生**某些能态不能取值称为禁带。

在每个能级中只能允许有两个自旋反向的电子存在。在外电场作用下电子没有余地。

对于金属，其价带部分被电子填充或导带重叠。在外电场。

作用下。有这种能带结构的材料是导体。所有金属都是导体。

如果价带全部填充而上面的导带全部是空的价带与导带有带隙。在外电场作用下电子很难跳过禁带电子不能趋向一个方向运动即不能产生电流。有这种能带结构称为绝缘体。

半导体和绝缘体的区别在于禁带宽度不同。但在外界作用。

下例如热。这种导电称为本征导电如果掺杂实现导电称为杂质导电。

2、写出材料结构的7种晶系与14个空间点阵。

等轴晶系（立方晶系）：有三个等长且互相垂直的结晶轴，4个立方体对角线方向的三重轴；

六方晶系：晶体有四个结晶轴，唯一高次轴方向的六重轴或六重反轴；(hexagonal system)，有一个6次对称轴或者6次倒转轴，该轴是晶体的直立结晶轴c轴。另外三个水平结晶轴正端互成120度夹角。

轴角α=β90度，γ=120度，轴单位a=b≠c。

四方晶系：三个互相垂直的结晶轴，唯一高次轴方向的四重轴或四重反轴；

三方晶系：和六方晶系一样具有四个结晶轴，唯一高次轴方向的三重轴或三重反轴；

斜方晶系：(正交晶系)三个互相垂直但是互不相等的结晶轴，三个结晶轴分别相当于三个互相垂直的二次轴。

单斜晶系：三个互不相等的结晶轴。

三斜晶系：三个互不相等且互相斜交的结晶轴。

14个空间点阵：简立方(cp)、体心立方(ci)、面心立方(cf)、简六方(hp)、简四方(tp)、体心四方(ti)、r心六方(hr)、简正交(op)、c心正交(oc)、体心正交(oi)、面心正交(of)、简单斜(mp)、c心单斜(mc)和简三斜(ap)

3、什么是液晶及其物理性能？

液晶，是一种在一定温度范围内呈现既不同于固态、液态，又不同于气态的特殊物质态，它既具有各向异性的晶体所特有的双折射性，又具有液体的流动性。一般可分热致液晶和溶致液晶两类。因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。

液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。同时具有两种物质的液晶，是以分子间力量组合的，它们的特殊光学性质，又对电磁场敏感，极有实用价值。

物理性能：当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。

从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为substrates，中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。

在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。

4、简述马氏体组织的形成及其对性能的影响。

形成：马氏体由奥氏体急速冷却（淬火）形成，这种情况下奥氏体中固溶的碳原子没有时间扩散出晶胞。当奥氏体到达马氏体转变温度（ms）时，马氏体转变开始产生，母相奥氏体组织开始不稳定。

在ms以下某温度保持不变时，少部分的奥氏体组织迅速转变，但不会继续。只有当温度进一步降低，更多的奥氏体才转变为马氏体。最后，温度到达马氏体转变结束温度mf，马氏体转变结束。

马氏体还可以在压力作用下形成，这种方法通常用在硬化陶瓷上（氧化钇、氧化锆）和特殊的钢种（高强度、高延展性的钢）。因此，马氏体转变可以通过热量。

和压力两种方法进行。

马氏体和奥氏体的不同在于，马氏体是体心正方结构，奥氏体是面心立方结构。奥氏体向马氏体转变仅需很少的能量，因为这种转变是无扩散位移型的，仅仅是迅速和微小的原子重排。马氏体的密度低于奥氏体，所以转变后体积会膨胀。

相对于转变带来的体积改变，这种变化引起的切应力、拉应力更需要重视。

马氏体在fe-c相图中没有出现，因为它不是一种平衡组织。平衡组织的形成需要很慢的冷却速度和足够时间的扩散，而马氏体是在非常快的冷却速度下形成的。由于化学反应（向平衡态转变）温度高时会加快，马氏体在加热情况下很容易分解。

这个过程叫做回火。在某些合金中，加入合金元素会减少这种马氏体分解。比如，加入合金元素钨，形成碳化物强化机体。

由于淬火过程难以控制，很多淬火工艺通过淬火后获得过量的马氏体，然后通过回火去减少马氏体含量，直到获得合适的组织，从而达到性能要求。马氏体太多将使钢变脆，马氏体太少会使钢变软。

性能：众所周知，马氏体是强化钢件的重要手段，而且一般认为，马氏体是一种硬而脆的组织，尤其是高碳片状马氏体。要想提高淬火钢的塑性和韧性，必须用提高回火温度的方法，牺牲部分强度而换取韧性，就是说强度和塑性很难兼得。

但是近年来的研究工作表明，这种观点只是适用于片状马氏体，而板条状马氏体不是这样，板条状马氏体不但具有很高的强度而且具有良好的塑性和韧性，同时还具有低的脆性转变温度，其缺口敏感性和过载敏感性都较低。