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材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)知識點(diǎn)
發(fā)布日期：2018-11-15
作者：株洲三鑫

     科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力，是促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的源源動(dòng)力。材料科學(xué)是研究材料的組織結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、生產(chǎn)流程和使用效能以及它們之間的相互關(guān)系，集物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)等于一體的科學(xué)。材料科學(xué)是一門與工程技術(shù)密不可分的應(yīng)用科學(xué)。材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代，人們把信息、材料和能源作為社會文明的支柱。80年代，隨著高技術(shù)群的興起，又把新材料與信息技術(shù)、生物技術(shù)并列作為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。現(xiàn)代社會，材料已成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和人民生活的重要組成部分。

      材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)知識點(diǎn)如下：


1.晶體--原子按一定方式在三維空間內(nèi)周期性地規(guī)則重復(fù)排列，有固定熔點(diǎn)、各向異性。
2.中間相--兩組元A 和B 組成合金時(shí)，除了形成以A 為基或以B 為基的固溶體外，還可能形成晶體結(jié)構(gòu)與A，B 兩組元均不相同的新相。由于它們在二元相圖上的位置總是位于中間，故通常把這些相稱為中間相。
3.亞穩(wěn)相--亞穩(wěn)相指的是熱力學(xué)上不能穩(wěn)定存在，但在快速冷卻成加熱過程中，由于熱力學(xué)能壘或動(dòng)力學(xué)的因素造成其未能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相而暫時(shí)穩(wěn)定存在的一種相。
4.配位數(shù)--晶體結(jié)構(gòu)中任一原子周圍最近鄰且等距離的原子數(shù)。
5.再結(jié)晶--冷變形后的金屬加熱到一定溫度之后，在原變形組織中重新產(chǎn)生了無畸變的新晶粒，而性能也發(fā)生了明顯的變化并恢復(fù)到變形前的狀態(tài)，這個(gè)過程稱為再結(jié)晶。（指出現(xiàn)無畸變的等軸新晶粒逐步取代變形晶粒的過程）
6.偽共晶--非平衡凝固條件下，某些亞共晶或過共晶成分的合金也能得到全部的共晶組織，這種由非共晶成分的合金得到的共晶組織稱為偽共晶。
7.交滑移--當(dāng)某一螺型位錯(cuò)在原滑移面上運(yùn)動(dòng)受阻時(shí)，有可能從原滑移面轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面上去繼續(xù)滑移，這一過程稱為交滑移。
8.過時(shí)效--鋁合金經(jīng)固溶處理后，在加熱保溫過程中將先后析出GP 區(qū)，θ ”，θ ’，和θ。在開始保溫階段，隨保溫時(shí)間延長，硬度強(qiáng)度上升，當(dāng)保溫時(shí)間過長，將析出θ ’，這時(shí)材料的硬度強(qiáng)度將下降，這種現(xiàn)象稱為過時(shí)效。
9.形變強(qiáng)化--金屬經(jīng)冷塑性變形后，其強(qiáng)度和硬度上升，塑性和韌性下降，這種現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化。
10.固溶強(qiáng)化--由于合金元素（雜質(zhì)）的加入，導(dǎo)致的以金屬為基體的合金的強(qiáng)度得到加強(qiáng)的現(xiàn)象。
硬質(zhì)合金刀片
11.彌散強(qiáng)化--許多材料由兩相或多相構(gòu)成，如果其中一相為細(xì)小的顆粒并彌散分布在材料內(nèi)，則這種材料的強(qiáng)度往往會增加，稱為彌散強(qiáng)化。
12.不全位錯(cuò)--柏氏矢量不等于點(diǎn)陣矢量整數(shù)倍的位錯(cuò)稱為不全位錯(cuò)。
13.擴(kuò)展位錯(cuò)--通常指一個(gè)全位錯(cuò)分解為兩個(gè)不全位錯(cuò)，中間夾著一個(gè)堆垛層錯(cuò)的整個(gè)位錯(cuò)形態(tài)。
14.螺型位錯(cuò)--位錯(cuò)線附近的原子按螺旋形排列的位錯(cuò)稱為螺型位錯(cuò)。
15.包晶轉(zhuǎn)變--在二元相圖中，包晶轉(zhuǎn)變就是已結(jié)晶的固相與剩余液相反應(yīng)形成另一固相的恒溫轉(zhuǎn)變。
16.共晶轉(zhuǎn)變--由一個(gè)液相生成兩個(gè)不同固相的轉(zhuǎn)變。
17.共析轉(zhuǎn)變--由一種固相分解得到其他兩個(gè)不同固相的轉(zhuǎn)變。
18.上坡擴(kuò)散--溶質(zhì)原子從低濃度向高濃度處擴(kuò)散的過程稱為上坡擴(kuò)散。表明擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)位梯度而非濃度梯度。
19.間隙擴(kuò)散--這是原子擴(kuò)散的一種機(jī)制，對于間隙原子來說，由于其尺寸較小，處于晶格間隙中，在擴(kuò)散時(shí)，間隙原子從一個(gè)間隙位置跳到相鄰的另一個(gè)間隙位置，形成原子的移動(dòng)。
20.成分過冷--界面前沿液體中的實(shí)際溫度低于由溶質(zhì)分布所決定的凝固溫度時(shí)產(chǎn)生的過冷。
21.一級相變--凡新舊兩相的化學(xué)位相等，化學(xué)位的一次偏導(dǎo)不相等的相變。
22.二級相變--從相變熱力學(xué)上講，相變前后兩相的自由能（焓）相等，自由能（焓）的一階偏導(dǎo)數(shù)相等，但二階偏導(dǎo)數(shù)不等的相變稱為二級相變，如磁性轉(zhuǎn)變，有序-無序轉(zhuǎn)變，常導(dǎo)-超導(dǎo)轉(zhuǎn)變等。
23.共格相界--如果兩相界面上的所有原子均成一一對應(yīng)的完全匹配關(guān)系,即界面上的原子同時(shí)處于兩相晶格的結(jié)點(diǎn)上,為相鄰兩晶體所共有,這種相界就稱為共格相界。
24.調(diào)幅分解--過飽和固溶體在一定溫度下分解成結(jié)構(gòu)相同、成分不同的兩個(gè)相的過程。
25.回火脆性--淬火鋼在回火過程中，一般情況下隨回火溫度的提高，其塑性、韌性提高，但在特定的回火溫度范圍內(nèi)，反而形成韌性下降的現(xiàn)象稱為回火脆性。對于鋼鐵材料存在第一類和第二類回火脆性。他們的溫度范圍、影響因素和特征不同。
26.再結(jié)晶退火--所謂再結(jié)晶退火工藝，一般是指將冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保溫一段時(shí)間后，緩慢冷卻至室溫的過程。
27.回火索氏體--淬火剛在加熱到400-600℃溫度回火后形成的回火組織，其由等軸狀的鐵素體和細(xì)小的顆粒狀（蠕蟲狀）滲碳體構(gòu)成。
28.有序固溶體--當(dāng)一種組元溶解在另一組元中時(shí)，各組元原子分別占據(jù)各自的布拉維點(diǎn)陣的一種固溶體，形成一種各組元原子有序排列的固溶體，溶質(zhì)在晶格完全有序排列。
29.非均勻形核--新相優(yōu)先在母相中存在的異質(zhì)處形核，即依附于液相中的雜質(zhì)或外來表面形核。
30.馬氏體相變--鋼中加熱至奧氏體后快速淬火所形成的高硬度的針片狀組織的相變過程。
31.貝氏體相變--鋼在珠光體轉(zhuǎn)變溫度以下，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上范圍內(nèi)（550℃-230℃）的轉(zhuǎn)變稱為貝氏體轉(zhuǎn)變。
32.鋁合金的時(shí)效--經(jīng)淬火后的鋁合金強(qiáng)度、硬度隨時(shí)間延長而發(fā)生顯著提高的現(xiàn)象稱之為時(shí)效，也稱鋁合金的時(shí)效。
33.熱彈性馬氏體--馬氏體相變造成彈性應(yīng)變，而當(dāng)外加彈性變性后可以使馬氏體相變產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)變，這種馬氏體稱為熱彈性馬氏體?；蝰R氏體相變由彈性變性來協(xié)調(diào)。這種馬氏體稱為熱彈性馬氏體。
34.柯肯達(dá)爾效應(yīng)--反映了置換原子的擴(kuò)散機(jī)制，兩個(gè)純組元構(gòu)成擴(kuò)散偶，在擴(kuò)散的過程中，界面將向擴(kuò)散速率快的組元一側(cè)移動(dòng)。
35.熱彈性馬氏體相變--當(dāng)馬氏體相變的形狀變化是通過彈性變形來協(xié)調(diào)時(shí)，稱為熱彈性馬氏體相變。
36.非晶體--原子沒有長程的周期排列，無固定的熔點(diǎn)，各向同性等。
37.致密度--晶體結(jié)構(gòu)中原子體積占總體積的百分?jǐn)?shù)。
38.多滑移--當(dāng)外力在幾個(gè)滑移系上的分切應(yīng)力相等并同時(shí)達(dá)到了臨界分切應(yīng)力時(shí)，產(chǎn)生同時(shí)滑移的現(xiàn)象。
39.過冷度--相變過程中冷卻到相變點(diǎn)以下某個(gè)溫度后發(fā)生轉(zhuǎn)變，平衡相變溫度與該實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度之差稱過冷度。
40.間隙相--當(dāng)非金屬（X）和金屬（M）原子半徑的比值rX/rM<0.59 時(shí)，形成的具有簡單晶體結(jié)構(gòu)的相，稱為間隙相。
41.全位錯(cuò)--把柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量或其整數(shù)倍的位錯(cuò)稱為全位錯(cuò)。
42.滑移系--晶體中一個(gè)滑移面及該面上一個(gè)滑移方向的組合稱一個(gè)滑移系。
43.離異共晶--共晶體中的α相依附于初生α相生長，將共晶體中另一相β推到最后凝固的晶界處，從而使共晶體兩組成相相間的組織特點(diǎn)消失，這種兩相分離的共晶體稱為離異共晶。
44.均勻形核--新相晶核是在母相中存在均勻地生長的，即晶核由液相中的一些原子團(tuán)直接形成，不受雜質(zhì)粒子或外表面的影響。
45.刃型位錯(cuò)--晶體中的某一晶面，在其上半部有多余的半排原子面，好像一把刀刃插入晶體中，使這一晶面上下兩部分晶體之間產(chǎn)生了原子錯(cuò)排，稱為刃型位錯(cuò)。
46.細(xì)晶強(qiáng)化--晶粒愈細(xì)小，晶界總長度愈長，對位錯(cuò)滑移的阻礙愈大，材料的屈服強(qiáng)度愈高。晶粒細(xì)化導(dǎo)致晶界的增加，位錯(cuò)的滑移受阻，因此提高了材料的強(qiáng)度。
47.雙交滑移--如果交滑移后的位錯(cuò)再轉(zhuǎn)回和原滑移面平行的滑移面上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，則稱為雙交滑移。
48.單位位錯(cuò)--把柏氏矢量等于單位點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱為單位位錯(cuò)。
49.反應(yīng)擴(kuò)散--伴隨有化學(xué)反應(yīng)而形成新相的擴(kuò)散稱為反應(yīng)擴(kuò)散。
50.晶界偏聚--由于晶內(nèi)與晶界上的畸變能差別或由于空位的存在使得溶質(zhì)原子或雜質(zhì)原子在晶界上的富集現(xiàn)象。
硬質(zhì)合金模具加工
51.柯氏氣團(tuán)--通常把溶質(zhì)原子與位錯(cuò)交互作用后，在位錯(cuò)周圍偏聚的現(xiàn)象稱為氣團(tuán)，是由柯垂?fàn)柺紫忍岢?，又稱柯氏氣團(tuán)。
52.形變織構(gòu)--多晶體形變過程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)的現(xiàn)象叫形變織構(gòu)。
53.點(diǎn)陣畸變--在局部范圍內(nèi)，原子偏離其正常的點(diǎn)陣平衡位置，造成點(diǎn)陣畸變。
54.穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散--在穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程中，擴(kuò)散組元的濃度只隨距離變化，而不隨時(shí)間變化。
55.包析反應(yīng)--由兩個(gè)固相反應(yīng)得到一個(gè)固相的過程為包析反應(yīng)。
56.非共格晶界--當(dāng)兩相在相界處的原子排列相差很大時(shí)，即錯(cuò)配度δ很大時(shí)形成非共格晶界。同大角度晶界相似，可看成由原子不規(guī)則排列的很薄的過渡層構(gòu)成。
57.置換固溶體--當(dāng)溶質(zhì)原子溶入溶劑中形成固溶體時(shí)，溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑點(diǎn)陣的陣點(diǎn)，或者說溶質(zhì)原子置換了溶劑點(diǎn)陣的部分溶劑原子，這種固溶體就稱為置換固溶體。
58.間隙固溶體--溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體稱為間隙固溶體。
59.二次再結(jié)晶--再結(jié)晶結(jié)束后正常長大被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒異常長大的現(xiàn)象。
60.偽共析轉(zhuǎn)變--非平衡轉(zhuǎn)變過程中，處在共析成分點(diǎn)附近的亞共析、過共析合金，轉(zhuǎn)變終了組織全部呈共析組織形態(tài)。
61.肖脫基空位--在個(gè)體中晶體中，當(dāng)某一原子具有足夠大的振動(dòng)能而使振幅增大到一定程度時(shí)，就可能克服周圍原子對它的制約作用，跳離其原來位置，遷移到晶體表面或內(nèi)表面的正常結(jié)點(diǎn)位置上而使晶體內(nèi)部留下空位，稱為肖脫基空位。
62.弗蘭克爾空位--離開平衡位置的原子擠入點(diǎn)陣中的間隙位置，而在晶體中同時(shí)形成相等數(shù)目的空位和間隙原子。
63.非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散--擴(kuò)散組元的濃度不僅隨距離x 變化，也隨時(shí)間變化的擴(kuò)散稱為非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散。
64.時(shí)效--過飽和固溶體后續(xù)在室溫或高于室溫的溶質(zhì)原子脫溶過程。
65.回復(fù)--指新的無畸變晶粒出現(xiàn)之前所產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)和性能變化的階段。
66.相律--相律給出了平衡狀態(tài)下體系中存在的相數(shù)與組元數(shù)及溫度、壓力之間的關(guān)系，可表示為：f=C+P-2,f為體系的自由度數(shù)，C 為體系的組元數(shù)，P 為相數(shù)。
67.合金--兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。
68.孿晶--孿晶是指兩個(gè)晶體（或一個(gè)晶體的兩部分）沿一個(gè)公共晶面構(gòu)成鏡面對稱的位向關(guān)系，這兩個(gè)晶體就稱為孿晶，此公共晶面就稱孿晶面。
69.相圖--描述各相平衡存在條件或共存關(guān)系的圖解，也可稱為平衡時(shí)熱力學(xué)參量的幾何軌跡。
70.孿生--晶體受力后，以產(chǎn)生孿晶的方式進(jìn)行的切變過程叫孿生。
71.晶界--晶界是成分結(jié)構(gòu)相同的同種晶粒間的界面。
72.晶胞--在點(diǎn)陣中取出一個(gè)具有代表性的基本單元（最小平行六面體）作為點(diǎn)陣的組成單元，稱為晶胞。
73.位錯(cuò)--是晶體內(nèi)的一種線缺陷，其特點(diǎn)是沿一條線方向原子有規(guī)律地發(fā)生錯(cuò)排；這種缺陷用一線方向和一個(gè)柏氏矢量共同描述。
74.偏析--合金中化學(xué)成分的不均勻性。
75.金屬鍵--自由電子與原子核之間靜電作用產(chǎn)生的鍵合力。
76.固溶體--是以某一組元為溶劑，在其晶體點(diǎn)陣中溶入其他組元原子（溶劑原子）所形成的均勻混合的固態(tài)溶體，它保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類型。
77.亞晶粒--一個(gè)晶粒中若干個(gè)位相稍有差異的晶粒稱為亞晶粒。
78.亞晶界--相鄰亞晶粒間的界面稱為亞晶界。
79.晶界能--不論是小角度晶界或大角度晶界，這里的原子或多或少地偏離了平衡位置，所以相對于晶體內(nèi)部，晶界處于較高的能量狀態(tài)，高出的那部分能量稱為晶界能，或稱晶界自由能。
80.表面能--表面原子處于不均勻的力場之中，所以其能量大大升高，高出的能量稱為表面自由能（或表面能）。
81.界面能--界面上的原子處在斷鍵狀態(tài)，具有超額能量。平均在界面單位面積上的超額能量叫界面能。
82.淬透性--淬透性指合金淬成馬氏體的能力，主要與臨界冷速有關(guān)，大小用淬透層深度表示。
83.淬硬性--淬硬性指鋼淬火后能達(dá)到的最高硬度，主要與鋼的含碳量有關(guān)。
84.慣習(xí)面--固態(tài)相變時(shí)，新相往往在母相的一定晶面開始形成，這個(gè)晶面稱為慣習(xí)面。
85.索氏體--中溫段珠光體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，由片狀鐵素體滲碳體組成，層片間距較小，片層較薄。
86.珠光體--鐵碳合金共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，是共析鐵素體和共析滲碳體的層片狀混合物。
87.萊氏體--鐵碳相圖共晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，是共晶奧氏體和共晶滲碳體的機(jī)械混合物。
88.柏氏矢量--描述位錯(cuò)特征的一個(gè)重要矢量，它集中反映了位錯(cuò)區(qū)域內(nèi)畸變總量的大小和方向，也使位錯(cuò)掃過后晶體相對滑動(dòng)的量。
89.空間點(diǎn)陣--指幾何點(diǎn)在三維空間作周期性的規(guī)則排列所形成的三維陣列，是人為的對晶體結(jié)構(gòu)的抽象。
90.范德華鍵--由瞬間偶極矩和誘導(dǎo)偶極矩產(chǎn)生的分子間引力所構(gòu)成的物理鍵。
91.位錯(cuò)滑移--在一定應(yīng)力作用下，位錯(cuò)線沿滑移面移動(dòng)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。
92.異質(zhì)形核--晶核在液態(tài)金屬中依靠外來物質(zhì)表面或在溫度不均勻處擇優(yōu)形成。
93.結(jié)構(gòu)起伏--液態(tài)結(jié)構(gòu)的原子排列為長程無序，短程有序，并且短程有序原子團(tuán)不是固定不變的，它是此消彼長，瞬息萬變，尺寸不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象稱為結(jié)構(gòu)起伏。
94.重心法則--處于三相平衡的合金，其成分點(diǎn)必位于共軛三角形的重心位置。
95.應(yīng)變時(shí)效--第一次拉伸后，再立即進(jìn)行第二次拉伸，拉伸曲線上不出現(xiàn)屈服階段。但第一次拉伸后的低碳鋼試樣在室溫下放置一段時(shí)間后，再進(jìn)行第二次拉伸，則拉伸曲線上又會出現(xiàn)屈服階段。不過，再次屈服的強(qiáng)度要高于初次屈服的強(qiáng)度。這個(gè)試驗(yàn)現(xiàn)象就稱為應(yīng)變時(shí)效。
96.枝晶偏析--固溶體在非平衡冷卻條件下，勻晶轉(zhuǎn)變后新得的固溶體晶粒內(nèi)部的成分是不均勻的，先結(jié)晶的內(nèi)核含較多的高熔點(diǎn)的組元原子，后結(jié)晶的外緣含較多的低熔點(diǎn)的組元原子，而通常固溶體晶體以樹枝晶方式長大，這樣，枝干含高熔點(diǎn)組元較多，枝間含低熔點(diǎn)組元原子多，造成同一晶粒內(nèi)部成分的不均勻現(xiàn)象。
97.臨界變形度--給定溫度下金屬發(fā)生再結(jié)晶所需的最小預(yù)先冷變形量。
98.電子化合物--電子化合物是指由主要電子濃度決定其晶體結(jié)構(gòu)的一類化合物，又稱休姆-羅塞里相。凡具有相同的電子濃度，則相的晶體結(jié)構(gòu)類型相同。
99.同質(zhì)異構(gòu)體--化學(xué)組成相同由于熱力學(xué)條件不同而形成的不同晶體結(jié)構(gòu)。
100.再結(jié)晶溫度--形變金屬在一定時(shí)間（一般1h）內(nèi)剛好完成再結(jié)晶的最低溫度。
銅箔分切刀
101.布拉菲點(diǎn)陣--除考慮晶胞外形外，還考慮陣點(diǎn)位置所構(gòu)成的點(diǎn)陣。
102.配位多面體--原子或離子周圍與它直接相鄰結(jié)合的原子或離子的中心連線所構(gòu)成的多面體，稱為原子或離子的配位多面體。
103.施密特因子--亦稱取向因子，為cosΦcosλ, Φ為滑移面與外力F 中心軸的夾角，λ為滑移方向與外力F 的夾角。
104.拓?fù)涿芏严?-由兩種大小不同的金屬原子所構(gòu)成的一類中間相，其中大小原子通過適當(dāng)?shù)呐浜蠘?gòu)成空間利用率和配位數(shù)都很高的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由于這類結(jié)構(gòu)具有拓?fù)涮卣鳎史Q這些相為拓?fù)涿芏严唷?br/>
105.間隙化合物--當(dāng)非金屬（X）和金屬（M）原子半徑的比值rX/rM>0.59 時(shí)，形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的相，通常稱為間隙化合物。
106.大角度晶界--多晶材料中各晶粒之間的晶界稱為大角度晶界，即相鄰晶粒的位相差大于10o的晶界。
107.小角度晶界--相鄰亞晶粒之間的位相差小于10o，這種亞晶粒間的晶界稱為小角度晶界，一般小于2o，可分為傾斜晶界、扭轉(zhuǎn)晶界、重合晶界等。
108.臨界分切應(yīng)力--滑移系開動(dòng)所需的最小分切應(yīng)力；它是一個(gè)定值，與材料本身性質(zhì)有關(guān)，與外力取向無關(guān)。
     材料的廣泛應(yīng)用是材料科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿ΑＴ趯?shí)驗(yàn)室具有優(yōu)越性能的材料，不等于在實(shí)際工作條件下能得到應(yīng)用，必須通過應(yīng)用研究做出判斷，而后采取有效措施進(jìn)行改進(jìn)。材料在制成零部件以后的使用壽命的確定是材料應(yīng)用研究的另一方面，關(guān)系到安全設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)，關(guān)系到有效利用材料和合理選材。材料的應(yīng)用研究還是機(jī)械部件、電子元件失效分析的基礎(chǔ)。通過應(yīng)用研究可以發(fā)現(xiàn)材料中規(guī)律性的東西，從而指導(dǎo)材料的改進(jìn)和發(fā)展。

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