材料科學(xué)基礎(chǔ)考研

1、1)空間點(diǎn)陣-組成晶體的粒子（原子、離子或分子）在三維空間中形成有規(guī)律的某種對(duì)稱排列，如果我們用點(diǎn)來(lái)代表組成晶體的粒子，這些點(diǎn)的空間排列就稱為空間點(diǎn)陣。點(diǎn)陣中的各個(gè)點(diǎn)，稱為陣點(diǎn)。空間點(diǎn)陣是一種數(shù)學(xué)抽象。2)配位數(shù)-晶體學(xué)中，配位數(shù)是晶格中與某一布拉維晶格相距最近的格子個(gè)數(shù)。配位數(shù)與晶體結(jié)構(gòu)或晶胞類型有關(guān)，且決定原子堆積的緊密程度，體心立方晶系中原子配位數(shù)為8。最高的配位數(shù)（面心立方）為12，存在于六方緊密堆積和立方緊密堆積結(jié)構(gòu)中。物質(zhì)中一個(gè)原子或離子周圍最近鄰的等距的原子或離子數(shù)目3)晶帶-晶體中兩個(gè)或兩個(gè)以上互相平行的晶面形成的集合。晶帶中諸晶面必與晶格中與之對(duì)應(yīng)的特定直線點(diǎn)陣組平行，亦必與

2、晶帶中晶面與其他晶面相交形成的諸晶棱平行。4) 擴(kuò)展位錯(cuò)-一個(gè)全位錯(cuò)分解為兩個(gè)不全位錯(cuò)，中間夾著一片層錯(cuò)面的整個(gè)位錯(cuò)組態(tài)。擴(kuò)展位錯(cuò)：一個(gè)全位錯(cuò)分解為兩個(gè)或多個(gè)不全位錯(cuò)，其間以層錯(cuò)帶相聯(lián)，這個(gè)過(guò)程稱為位錯(cuò)的擴(kuò)展，形成的缺陷體系稱為擴(kuò)展位錯(cuò)。5) 相圖-也稱相態(tài)圖、相平衡狀態(tài)圖，是用來(lái)表示相平衡1系統(tǒng)的組成與一些參數(shù)（如溫度、壓力）之間關(guān)系的一種圖。相圖又稱為狀態(tài)圖或平衡圖，它是表示材料系統(tǒng)中相的狀態(tài)與溫度及成分之 間關(guān)系的一種圖形。6)成分過(guò)冷-在固溶體合金凝固時(shí)，在正的溫度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差別，導(dǎo)致固液界面前沿的熔體的溫度低于實(shí)際液相線溫度，從而產(chǎn)生的過(guò)冷稱為

3、成分過(guò)冷。這種過(guò)冷完全是由于界面前沿液相中的成分差別所引起的。溫度梯度增大，成分過(guò)冷減小。成分過(guò)冷必須具備兩個(gè)條件：第一是固液界面前沿溶質(zhì)的富集而引起成分再分配；第二是固液界面前方液相的實(shí)際溫度分布，或溫度分布梯度必須達(dá)到一定的值。所謂固溶體(solid solution)是指溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中而仍保持溶劑類型的合金相。1、置換固溶體：溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格中的結(jié)點(diǎn)位置而形成的固溶體稱置換固溶體。2、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間隙固溶體。兩組元A和B組成合金時(shí)，除了可形成以A為基體或以B為基體的固溶體外(端際固溶體)外，還可能形成晶體結(jié)構(gòu)與A,B兩組元均不相同的新

4、相。由于它們?cè)诙鄨D上的位置總是位于中間，故通常把這些相稱為中間相中間相可以是化合物，也可以是以化合物為基的固溶體(稱為第二類固溶體或二次固溶體)。中間相可用化合物的化學(xué)分子式表示。再結(jié)晶：當(dāng)退火溫度足夠高、時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，在變形金屬或合金的顯微組織中，產(chǎn)生無(wú)應(yīng)變的新晶粒再結(jié)晶核心。新晶粒不斷長(zhǎng)大，直至原來(lái)的變形組織完全消失,金屬或合金的性能也發(fā)生顯著變化,這一過(guò)程稱為再結(jié)晶。過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力也是來(lái)自殘存的形變貯能。與金屬中的固態(tài)相變1類似，再結(jié)晶也有轉(zhuǎn)變?cè)杏冢俳Y(jié)晶前后，金屬的點(diǎn)陣類型無(wú)變化。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶-是指金屬在熱變形過(guò)程中發(fā)生的再結(jié)晶現(xiàn)象.動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的特點(diǎn)是：動(dòng)態(tài)再結(jié)晶要達(dá)到臨界變形量和

5、在較高的變形溫度下才能發(fā)生；與靜態(tài)再結(jié)晶相似，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶易在晶界及亞晶界形核；動(dòng)態(tài)再結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)殪o態(tài)再結(jié)晶時(shí)無(wú)需孕育期；動(dòng)態(tài)再結(jié)晶所需的時(shí)間隨溫度升高而縮短。靜態(tài)再結(jié)晶：變形結(jié)束后發(fā)生的再結(jié)晶。金屬在熱加工后，由于形變使晶粒內(nèi)部存在形變儲(chǔ)存能，使系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，因此在變形隨后的等溫保持過(guò)程中，以變形儲(chǔ)存能為驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)熱活化過(guò)程再結(jié)晶成核和長(zhǎng)大而再生成新的晶粒組織，使系統(tǒng)由高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的低能狀態(tài)，這個(gè)自發(fā)的過(guò)程就是靜態(tài)再結(jié)晶。加工硬化-金屬材料在再結(jié)晶溫度以下塑性變形時(shí)強(qiáng)度和硬度升高，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象。又稱冷作硬化。產(chǎn)生原因是，金屬在塑性變形時(shí)，晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)位錯(cuò)的纏

6、結(jié)，使晶粒拉長(zhǎng)、破碎和纖維化，金屬內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力等。高分子鏈的構(gòu)型是指分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的幾何排列，這種排列是穩(wěn)定的，要改變構(gòu)型，必須通過(guò)化學(xué)鍵的斷裂和重組。構(gòu)型不同的異構(gòu)體有旋光異構(gòu)體、幾何異構(gòu)體和鍵接異構(gòu)體.堆垛層錯(cuò)（stacking fault）是廣義的層狀結(jié)構(gòu)晶格中常見(jiàn)的一種面缺陷。它是晶體結(jié)構(gòu)層正常的周期性重復(fù)堆垛順序在某二層間出現(xiàn)了錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致的沿該層間平面（稱為層錯(cuò)面）兩側(cè)附近原子的錯(cuò)誤排布。晶體內(nèi)部原子是按一定的幾何規(guī)律排列的。為了便于理解，把原子看成是一個(gè)球體，則金屬晶體就是由這些小球有規(guī)律堆積而成的物體。為了形象地表示晶體中原子排列的規(guī)律，可以將原子簡(jiǎn)化

7、成一個(gè)點(diǎn)，用假想的線將這些連接起來(lái)，構(gòu)成有明顯規(guī)律性的空間格架。這種表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶格,晶格這種表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶格。 晶格中直線的交點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。 多數(shù)晶體物質(zhì)是由許多晶粒所組成，屬于同一固相但位向不同的晶粒之間的界面稱為晶界，它是一種內(nèi)界面 晶核-在結(jié)晶過(guò)程中從母相中最初形成的可以穩(wěn)定存在的新相的胚胎。是新晶體生長(zhǎng)的核心。 物相是物質(zhì)中具有特定的物理化學(xué)性質(zhì)的相。l 相與組織組成物的聯(lián)系 ü 相是組織組成物的基礎(chǔ)。任何組織組成物都是由一相或多相組成的。 l 相與組織組成物的區(qū)別 ü 組織組成物是指組成合金顯微組織的獨(dú)立部分。它

8、可以是單相（如：a和b, a和b），也可以是多項(xiàng)混合物（如：共晶體(a+b)）ü 相與相之間的差別主要在結(jié)構(gòu)和成分上。 ü 組織組成物之間的差別主要在形態(tài)上。如a 、 a和共晶 a 的結(jié)構(gòu)成分相同，屬同一個(gè)相，但它們的形態(tài)不同，分屬不同的組織組成物。ü；組織一般系指用肉眼或在顯微鏡下所觀察到的材料內(nèi)部所具有的某種形態(tài)特征或形貌圖像，實(shí)質(zhì)上它是一種或多種相按一定方式相互結(jié)合所構(gòu)成的整體的總稱。因此，相與組織的區(qū)別就是結(jié)構(gòu)與組織的區(qū)別，結(jié)構(gòu)描述的是原子尺度，而組織則指的是顯微尺度?；? 是指在切應(yīng)力的作用下，晶體的一部分沿一定晶面和晶向，相對(duì)于另一部分發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的

9、一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這些晶面和晶向分別被稱為滑移面和滑移方向?；频慕Y(jié)果是大量的原子逐步從一個(gè)穩(wěn)定位置移動(dòng)到另一個(gè)穩(wěn)定的位置，產(chǎn)生宏觀塑性變形。共晶轉(zhuǎn)變-合金系中某一定化學(xué)成分的合金在一定溫度下，同時(shí)由液相中結(jié)晶出兩種不同成分和不同晶體結(jié)構(gòu)的固相的過(guò)程稱為共晶轉(zhuǎn)變。金屬內(nèi)部存在的大量位錯(cuò)線，在刃型位錯(cuò)線附近經(jīng)常會(huì)吸附大量的異類溶質(zhì)原子（大小不同吸附的位置有差別）,形成所謂的“柯氏氣團(tuán)”。轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)發(fā)生濃度低的向濃度高的方向擴(kuò)散，產(chǎn)生成分的偏聚而不是成分的均勻化，這種擴(kuò)散現(xiàn)象通常稱為上坡擴(kuò)散在晶體中，出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)滑移面沿著某個(gè)共同的滑移方向同時(shí)或交替滑移，這種滑移稱為交滑移。交滑移產(chǎn)生的難易程度與晶體

10、的層錯(cuò)能有關(guān)，層錯(cuò)能高的材料易發(fā)生交滑移。 交滑移必須是純螺型位錯(cuò)，因其滑移面不受限制。交滑移對(duì)晶體的塑性變形有重要影響。孿生孿晶的形成過(guò)程。形變孿生即晶體在切應(yīng)力作用下依靠位錯(cuò)沿著孿生面和孿生方向移動(dòng)形成孿晶的切變過(guò)程。孿生變形現(xiàn)象指在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿一定晶面（孿晶面）和一定的晶向（孿生方向）相對(duì)于另一部分作均勻的切變、形成孿晶所產(chǎn)生的變形。孿生和滑移的區(qū)別孿生：半位錯(cuò)或分?jǐn)?shù)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，即位錯(cuò)移動(dòng)距離為柏氏矢量b的分?jǐn)?shù)倍； 滑移：全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，即位錯(cuò)移動(dòng)距離為柏氏矢量b的整數(shù)倍。枝晶偏析-合金以樹(shù)枝狀凝固時(shí)，枝晶干中心部位與枝晶間的溶質(zhì)濃度明顯不同的成分不均勻現(xiàn)象。由于冷

11、卻速度較快，使液相中的原子來(lái)得及擴(kuò)散而固相中的原子來(lái)不及擴(kuò)散。以至于固溶體先結(jié)晶中心和后結(jié)晶部分成分不同，成為晶內(nèi)偏析。而金屬的結(jié)晶多以枝晶方式長(zhǎng)大，所以這種偏析多呈樹(shù)枝狀，先結(jié)晶的枝軸與后結(jié)晶的枝間成分不同，又稱為枝晶偏析。固相線與液相線的水平距離和垂直距離越大，枝晶偏析越嚴(yán)重。鑄鐵的成分越靠近共晶點(diǎn)，偏析越小，反之越大。馬氏體相變-替換原子經(jīng)無(wú)擴(kuò)散切變位移并由此產(chǎn)生形狀改變和表面浮突、呈不變平面特征的、形核、長(zhǎng)大型一級(jí)相變。 致密度是指晶胞中原子本身所占的體積百分?jǐn)?shù)，即晶胞中所包含的原子體積與晶胞體積的比值。二次滲碳體-從奧氏體A中析出的Fe3C稱為二次滲碳體。二次滲碳體在降溫時(shí)因含碳量變

12、化從奧氏體中而沿晶界析出的，多在過(guò)共析鋼中出現(xiàn)，一般都是呈網(wǎng)狀，由于對(duì)性能的影響不利，?？赏ㄟ^(guò)正火來(lái)打斷二次滲碳體網(wǎng)，以改善性能。（1）熱溫過(guò)冷：液體過(guò)冷度完全取決于液體中實(shí)際溫度的分布。純金屬結(jié)晶時(shí)的過(guò)冷（結(jié)晶過(guò)程中熔點(diǎn)不變）。（2）成分過(guò)冷：由于結(jié)晶過(guò)程中液相成分變化而導(dǎo)致熔點(diǎn)變化，從而形成的過(guò)冷。合金結(jié)晶時(shí)存在，由液體中的成分變化及液體中的實(shí)際溫度分布共同決定。3 成分過(guò)冷對(duì)固溶體生長(zhǎng)形態(tài)及組織的影響（正溫度梯度下），G越小，成分過(guò)冷越大生長(zhǎng)形態(tài)：平面狀胞狀樹(shù)枝狀。結(jié)構(gòu)起伏亦稱為“結(jié)構(gòu)漲落”或“相起伏”。液態(tài)金屬?gòu)暮暧^上看是原子作無(wú)規(guī)則排列的非晶體，但其中包含著許多類似晶體結(jié)構(gòu)的、時(shí)大時(shí)

13、小、時(shí)長(zhǎng)時(shí)消的原子有序集團(tuán)，這種現(xiàn)象稱為“結(jié)構(gòu)起伏”。尺寸越小的結(jié)構(gòu)起伏在液體中出現(xiàn)的幾率越大，而且在每一溫度下，結(jié)構(gòu)起伏都有一極限尺寸，溫度越低，該極限尺寸越大。能量起伏-能量起伏是指體系中每個(gè)微小體積所實(shí)際具有的能量，會(huì)偏離體系平均能量水平而瞬時(shí)漲落的現(xiàn)象。成分起伏-在熔融狀態(tài)的合金中,在某一微區(qū)某一瞬時(shí)內(nèi)濃度呈現(xiàn)不同于平均濃度的周期性變化的現(xiàn)象.亦可稱為濃度起伏,成分漲落,濃度漲落等. 高分子化合物由千百個(gè)原子彼此以共價(jià)鍵結(jié)合形成相對(duì)分子質(zhì)量特別大、具有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的化合物。(可分為無(wú)機(jī)高分子化合物和有機(jī)高分子化合物）小角度晶界-相鄰晶粒的位向差小于10º 晶界；亞晶界均屬小角

14、度晶界，一般小于2º ；大角度晶界一相鄰晶粒的位向差大于10º 晶界，多晶體中90以上的晶界屬于此類。 1.奧氏體 碳與合金元素溶解在-fe中的固溶體，2.鐵素體碳與合金元素溶解在a-fe中的固溶體。 3.滲碳體碳與鐵形成的一種化合物。在液態(tài)鐵碳合金中，首先單獨(dú)結(jié)晶的滲碳體（一次滲碳體）為塊狀，角不尖銳，共晶滲碳體呈骨骼狀。過(guò)共析鋼冷卻時(shí)沿acm線析出的碳化物（二次滲碳體）呈網(wǎng)結(jié)狀，共析滲碳體呈片狀。鐵碳合金冷卻到ar1以下時(shí)，由鐵素體中析出滲碳體（三次滲碳體），在二次滲碳體上或晶界處呈不連續(xù)薄片狀。 4.珠光體鐵碳合金中共析反應(yīng)所形成的鐵素體

15、與滲碳體的機(jī)械混合物。 珠光體的片間距離取決于奧氏體分解時(shí)的過(guò)冷度。5.上貝氏體過(guò)飽和針狀鐵素體和滲碳體的混合物，9.馬氏體碳在a-fe中的過(guò)飽和固溶體。 13.萊氏體 奧氏體與滲碳體的共晶混合物。呈樹(shù)枝狀的奧氏體分布在滲碳體的基體上。 1、鐵碳合金：碳鋼和鑄鐵的統(tǒng)稱，都是以鐵和碳為基本組元的合金 2、碳鋼：含碳量為0.0218%2.11%的鐵碳合金 工業(yè)純鐵：含碳量小于0.0218% 共析鋼：含碳量0.77% 亞共析鋼：含碳量0.0218%0.77% 過(guò)共析鋼：含碳量0.77%2.11% 3、鑄鐵：含碳

16、量大于2.11%的鐵碳合金 共晶白口鐵含碳量4.3% 亞共晶白口鐵含碳量2.11%4.3% 過(guò)共晶白口鐵含碳量4.3%6.69% 1、純鐵：純鐵指的是室溫下的-Fe，強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好。 2、碳：碳是非金屬元素，自然界存在的游離的碳有金剛石和石墨，它們是同素異構(gòu)體。 3、碳在鐵碳合金中的存在形式有三種： C與Fe形成金屬化合物，即滲碳體； C以游離態(tài)的石墨存在于合金中。 C溶于Fe的不同晶格中形成固溶體； A. 鐵素體：C溶于-Fe中所形成的間隙固溶體，體心立方晶格，用符號(hào)“F”或“”表示，鐵素體是一種強(qiáng)度和硬度低，而塑性和韌性好的相，鐵素體在室溫下可穩(wěn)定存在。 B. 奧氏體：C溶于-Fe中所形成的間隙固溶體，面心立方