材料科学基础复习资料

--3-〔1〕化学位：偏摩尔吉布斯自由能。用表示。化学位确实两组元在各相中的化学位分别相等。A=A=……在自由能—成分曲线上，表现为各曲线间有公切线。固溶体合金的平衡结晶与纯金属结晶的比较：①一样点：根本过程：形核－长大；在一个温度范围内结晶〔〕合金结晶是选分结晶：需成分起伏。3固溶体的不平衡结晶：〔1〕缘由:冷速快(假设液相成分均匀、固相成分不均匀)。〔2〕结晶过程特点：固相成分按平均成分线变化〔但每一时刻符合相图；结晶的温〔3〕成分偏析：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不〔消退：集中退〕成分过冷及其对晶体生长形态的影响〔1〕成分过冷：由成分变化与实际温度分布〔2〕形成：界面溶质浓度从高到低→液相线温度从低到高〔图示：溶质分布曲线→匀晶相图→液相线温度分布曲线→实际温度分布曲线→成分过冷3〕G/R<mC0(1-k0)/Dk0；数：m(液相线斜率),k0;试验可控参数：G(温度梯度),R〔4〕成分过冷对生长形态的影响〔正温度梯度下G胞状－树枝状。成分过冷与固溶体的组织〔1〕热温过冷：液体过冷度完全取决于液体中实际温度的分布。纯金属结晶时的过冷〔结晶过程中熔点不变〔2〕成分过冷：由于结晶过程中液相成分变化而导致熔点变化，从而形成的过冷。合金结晶时存在，由液体中的3成分过冷对固溶体生长形态及组织的影响〔正温度梯度下，G6〔Pb-Sn,Al-Si,Al-Cu,Mg-Si,Al-Mg)溶，且发生共晶反响。共晶组织：共晶转变产物〔是两相混合物。7.共晶组织及其形成机理：多种多样。层片状〔a)、棒状(纤维状)(b)、球状〔c、针状〔d、螺旋状〔e〕等。8.共晶系合金的非平衡凝固和组织〔〕伪共晶：共晶成分四周的非共晶合金所得到缘由：位于共晶点四周的合金成分进展不平衡结晶。伪共晶区具有不同的外形〔对称或偏移〔2〕离异共晶：成分位于共晶线上两端点四周的合金形成的两相分别的共晶组织。①离异共晶：成分位于共晶线上两端点四周的合金得到的两相分别的共晶〔平衡条件、非平衡条件均可形成〕②形成缘由：初晶的量很多，共晶体的α相依附在初晶α上生长，β9.包晶转变：由已结晶出来的肯定成分的固相和剩余液相〔确定成分〕反响生成另一固态有限互溶或完全不溶，且发生包晶反响。包晶组织：包晶转变产物。8－N(N。2〕方向性：在共价晶体中，原子以肯定的角度相邻接，各键之间有确定的方位。共价键材料的特性〔1熔点高、脆性大、构造稳定等特点。〔2〕导电性差：为使电子运动产生电流，必需破坏共价键，需加高温、高压，因此金刚石中碳原子间的共价键格外结实，金刚石是世界上最坚硬的固体。2〕在离子晶体中很难产生可以自由运动的电子，因此，离子晶体都是良好的绝缘体。〔1〕良好延展性：当金属受力变形，原子之间的相互位置发生转变时，金属正离子始终被包围在电子云中，金属键不被破坏〔2〕良好的导电在热的作用下，正离子震荡加剧并传递热量〔4〕金属不透亮：金属中的自由电子可以吸取可见光的能量，被激发、跃迁到较高能级〔5〕金属光泽：当电子跳回到原来能级时，将所吸取的能量重辐射出来。晶体材料的共同特点是：1〕构造有序，物理性质表现为各向异性；2〕具有固定的熔点；3〕晶体的排列状态〔晶体构造〕是由构成原子或分子的几何学外形和键的无固定熔点。数〔uvw)和晶面指数(hkl)之间具有：hu+kv+lw=0时，则该晶向和晶面具有平行关系。15.〔1〕点缺陷：如：空位、间隙原子、置换原子等。点缺陷的形成：空位是一种热平衡缺陷。点缺陷的存在，使得四周其平衡位置，形成弹性应力场。形成点缺陷后，晶体的内能上升，增加的能量称为〔1〕肖脱基空位－离位原子进入其它空位或迁肖脱基空位－离位原子进入其它空位或迁移至晶界或外表。弗兰克尔空位－离位原子进入晶体间隙〔2〕间隙原子：位于晶体点阵间隙的原子〔自间隙原子、异类间隙原子〔3〕置换原子：位于晶体点阵位置的异类原子。〔1〕构造变化：晶格畸变〔子引起晶格膨胀，置换原子可引起收缩或膨胀〔2〕性能变化：物理性能〔如电阻率增大〕〔3〕力学性能〔屈服强度提高〔4〕增大集中系数。晶格畸变。点缺陷四周原子偏离了其平衡位置，形成弹性应力场。形成点缺陷后，晶体的内能上升，增加的能量称为点缺陷形成能。〔2〕线缺陷：在两个方向上尺寸很小，另外一个方向上的尺寸很大的缺陷，主要指位错。位错主要有两种模型：一种为刃型位错，一种为螺型位错。位错对材料的塑置，即产生了点阵畸变。点阵畸变区消灭弹性应力场〔1〕点阵畸变在多余半原子面〔2〕在含有半原子面局部，晶体受压应力；在不含半原子面局部，晶体受拉应力。螺型位错:模型：1〕无多余半原子面；2〕位错线//晶体滑移方向。分类：左螺型位错；右螺型位错。单位位错：柏氏矢量的模等于该晶向上原子间距的位错称为单位位错。不全位错：柏氏矢量的模小于该晶向上原子间距的位错称为不全位错。螺型位错只能是一条直线。3〕位错线不能在晶体内部中断。在晶体内，位借可以自位错的运动有两种根本形式：滑移和攀移．作用在位错上的力F的特征：1〕F力的方向始终垂直于位错线，并指向滑移面上的未滑移区；2〕FτFττ的分力，τ是位错四周原子实际受到的力，F只是作用在位错这种特别组态上的假想力。4〕任意外形的位错线，各点处所受外力Fτb，且力F点处的位错线。位错攀移以后，晶体的体积一般会发生变化，把这类位错运动称为非动。位错的增殖、塞积与交割:位错的交割:的交割的结果在原来是直的位错线上形成一段一个或几个原子间距大小的折线〔割阶，使原来的位错线变长，能量增加，因此交割过程对位错运动具有阻碍作用，使变形过程中产生应变硬化。肖克莱不全位错和弗兰克不全位错。肖克莱不全位错：通过滑移形成〔只能滑移，不能攀移,属可动位错〕弗兰克不全位错：〔只能攀移，不能滑移。属不动位错〕.〔3〕面缺陷：在一个方向上的尺寸很小，另外两个方向上的尺寸很大的缺陷。晶〔包括晶界、亚晶界、孪晶界、相界、堆垛层错等。面缺陷对金属的物理性能、化学性能和力学性能都有着重要影响。晶界：两个空间位向不同的相邻晶粒之间的界面.将两个相邻晶粒的点阵彼此通过晶界向对方延长后，再经过微小的调整后，其中一些阵点将消灭有规律的相互重合。由这些重合阵点构成的点阵称为重合位置的原子占晶体原子的比界面能越低。〔2〕界面上原子集中速度较快〔3〕对位错〔4〕易被氧化和腐蚀。〔5〕原子的混乱排列利于固态相变的形核。过冷现象〔1〕金属的实际开头结晶温度Tn总是低于理论结晶温度Tm的现〔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-Tn.〔1〕金属的纯度越高，过冷度越大〔2〕却速度越快，过冷度越大。冷却曲线的几个特点：1.冷却曲线上消灭温度上升现象.2.纯金属的冷却曲线上消灭“平台”.液态金属在结晶过程中释放的结晶潜热与金属向晶胚的形成受到两个力的作用：结晶的驱动力：在过冷条件下，固相的自由能低低；结晶的阻力：由于晶胚构成的外表，形成外表能，使系统的自由能上升。晶胚形成时总的自由能变化打算着晶胚能否长大。影响非均匀形核的因素:ac外来物质外表形貌：外表下凹有利。d物理方法：振动〔机械振动、电磁振动、音频或超声波振动〕晶核长大的条件.〔是材料凝固的必要条件〕.粗糙界面：垂直长大。光滑界面：横向长大：二维晶核长大、依靠缺陷长大。几种晶体长大机制的比较:1.垂直长大是一种连续长大方式，长大速度快〔如定向凝固；需要过冷度小〔0.01-0.05℃)。2.二维晶核长大不能连续进展，长大速度很慢。3.螺型位错长大是一种连续长大方。但由于只能在台阶侧面生长，长大速度也较慢；需在较大的过冷度〔1-2℃〕下进展。22.晶体的长