材料科学基础最全名词解释(3)

本站小编 免费考研网/2015-12-07


肖脱基空位:在个体中晶体中,当某一原子具有足够大的振动能而使振幅增大到一定程度时,就可能克服周围原子对它的制约作用,跳离其原来位置,迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上而使晶体内部留下空位,称为肖脱基空位。
形变织构:多晶体形变过程中出现的晶体学取向择优的现象叫形变织构。
形变强化:由塑性变形引起的材料强度、硬度升高的现象。
相:是指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。
相图:描述各相平衡存在条件或共存关系的图解,也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。
相界面:属于不同结构的两相之间的分界面。
相律:相律给出了平衡状态下体系中存在的相数与组元数及温度、压力之间的关系,可表示为:F=C+P-2,F为体系的自由度数,C 为体系的组元数,P 为相数。
线膨胀系数:固体物质的温度每改变1℃时,其长度的变化和它在0℃时长度之比。
匀晶反应:这种从液相中结晶出单一固相的转变称为匀晶转变或匀晶反应。
有序固溶体:当一种组元溶解在另一组元中时,各组元原子分别占据各自的布拉维点阵的一种固溶体,形成一种各组元原子有序排列的固溶体,溶质在晶格完全有序排列。
有限固溶体:在一定的条件下,溶质组元在固溶体中的浓度有一定的限度,超过这个限度就不再溶解了;。这一限度称为溶解度或固溶度,这种固溶体就称为有限固溶体。大部分固溶体都属于有限固溶体。
亚晶粒:一个晶粒中若干个位相稍有差异的晶粒称为亚晶粒。
亚晶界:相邻亚晶粒间的界面称为亚晶界。
应变时效:第一次拉伸后,再立即进行第二次拉伸,拉伸曲线上不出现屈服阶段。但第一次拉伸后的低碳钢试样在室温下放置一段时间后,再进行第二次拉伸,则拉伸曲线上又会出现屈服阶段。不过,再次屈服的强度要高于初次屈服的强度。这个试验现象就称为应变时效。
异质形核:晶核在液态金属中依靠外来物质表面或在温度不均匀处择优形成。
亚稳相:亚稳相指的是热力学上不能稳定存在,但在快速冷却成加热过程中,由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。
元素周期律:元素的外层电子结构随着原子序数(核中带正电荷的质子数)的递增而呈周期性的变化规律。
杨氏模量:材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其比例系数称为杨氏模量。
原子堆垛因子:在晶体结构中原子占据的体积与可利用的总体积的比率
阵点、结点:构成空间点阵的每个点。
中间相:两组元A 和B 组成合金时,除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外,还可能形成晶体结构与A,B 两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总是位于中间,故通常把这些相称为中间相。
致密度:晶体结构中原子体积占总体积的百分数。
置换固溶体:当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时,溶质原子占据溶剂点阵的阵点,或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子,这种固溶体就称为置换固溶体。
再结晶:冷变形后的金属加热到一定温度之后,在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒,而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态,这个过程称为再结晶。(指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程)
再结晶温度:形变金属在一定时间(一般1h)内刚好完成再结晶的最低温度。
再结晶退火:所谓再结晶退火工艺,一般是指将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上,保温一段时间后,缓慢冷却至室温的过程。
再结晶的形核率是指单位时间、单位体积内形成的再结晶核心的数目,一般用N表示;晶核一旦形成便会继续长大至相邻晶粒彼此相遇,长大速率用G表示。
再结晶织构:再结晶退火后形成的织构。退火可将形变织构消除,也可形成新织构。
珠光体:铁碳合金共析转变的产物,是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。
重心法则:处于三相平衡的合金,其成分点必位于共轭三角形的重心位置。
枝晶偏析:固溶体在非平衡冷却条件下,匀晶转变后新得的固溶体晶粒内部的成分是不均匀的,先结晶的内核含较多的高熔点的组元原子,后结晶的外缘含较多的低熔点的组元原子,而通常固溶体晶体以树枝晶方式长大,这样,枝干含高熔点组元较多,枝间含低熔点组元原子多,造成同一晶粒内部成分的不均匀现象。
正偏析:溶质浓度由锭表面向中心逐渐增加的不均匀分布称为正偏析,它是宏观偏析的一种。这种偏析通过扩散退火也难以消除。
直线法则:在一定温度下三组元材料两相平衡时,材料的成分点和其两个平衡相的成分点必然位于成分三角形内的一条直线上,该规律称为直线法则或三点共线法则
重心法则:成分为R的三元合金在某一温度下,分解成α,β,γ三个相,则R的成分点必定位于△αβγ的重心位置上。
Pauli不相容原理:在一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子,即不可能有四个量子数都相同的两个原子。
Hund规则:在同一亚层中的各个能级中,电子的排布尽可能分占不同的能级,而且自旋方向相同。
晶粒的长大:正常长大,异常长大。
正常长大:大多数晶粒几乎同时长大,晶粒长大的驱动力是降低其界面能,晶粒界面的不同曲率是造成界面迁移的直接原因,界面总是向曲率中心的方向移动。
异常长大(不连续晶粒长大、二次再结晶):少数晶粒突发性不均匀长大,使晶粒之间尺寸差别显著增大,直至这些迅速长大的晶粒完全相互接触为止。
塑性变形的方式:主要通过滑移和孪生、还有扭折。
滑移是通过滑移面上的位错的运动来实现的。
孪生与滑移的主要区别
1  孪生通过晶格切变使晶格位向改变,使变形部分与未变形
部分呈镜面对称;而滑移不引起晶格位向改变。
2  孪生时,相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距;而滑移时滑移面两侧晶体的相对位移量是原子间距的整数倍。
3  孪生所需要的切应力比滑移大得多,变形速度大得多
回复阶段退火的作用: 提高扩散  促进位错运动  释放内应变能
回复退火产生的结果: 电阻率下降  硬度、强度下降不多  降低内应力
结构起伏与能量起伏是对应的。
粗糙界面长大机制:连续长大,晶体沿界面的法线方向向液相中生长。这种长大方式叫做垂直长大,或连续长大。
1原子间的一次结合键共有几种?各自的特点如何?
(1)    金属键:绝大多数金属,基本特点是电子的共有化。
(2)    离子键:大多数盐类、碱类和金属化合物,基本特点是离子为结合单位。
(3)    共价键:亚金属、聚合物和无机非金属,主要特点是共用电子对。
2比较说明间隙固溶体、间隙化合物
间隙固溶体:于溶剂晶格间隙而形成的固溶体成为间隙固溶体。当溶质原子半径很小,使溶质与溶剂的原子半径差Δr > 41%时可形成间隙固溶体,通常引起晶格畸变,为有限固溶体;同纯金属相比,会产生固溶强化;导致物理、化学性能的变化。
间隙化合物:非金属元素和金属元素的原子半径比值大于0.59时,形成具有复杂晶体结构的相称为间隙化合物。如Fe3C、Cr7C3,Fe3W3C等。间隙化合物中原子间结合建为共价键和金属键,其熔点和硬度均较高(但不如间隙相)。
3分析纯金属生长形态与温度梯度的关系
纯金属生长形态是指晶体宏观长大时界面的形貌。界面形貌取决于前沿液体中的温度分布。
(1)    平面状长大:当液体具有正温度梯度时,晶体以平直界面方式推移长大。
(2)    树枝状长大:当液体具有负温度梯度时,晶体以枝晶方式长大。
4铁素体与奥氏体的根本区别在于晶体结构不同,前者为BCC,后者为FCC。
5回复和再结晶过程中材料性能的变化
强度与硬度:回复时变化小,再结晶时明显减小
电阻:回复时明显下降
内应力:回复时宏观消失,再结晶时微观再消失
亚晶粒尺寸:回复时前期小后期大
6什么叫临界晶核半径?它的物理意义?
答案: 临界晶核半径是指ΔG为最大值时的晶核半径。
r<rc 时, ΔGs占优势,故ΔG>0,晶核不能自动形成。
r>rc 时, ΔGv占优势,故ΔG<0,晶核可以自动形成,并可以稳定生长。
7比较刃型位错和螺型位错的异同。为什么只有螺位错可以发生交滑移而刃位错却不能?
答案: (1)相同:线缺陷、应力场、畸变能;
不同:位错线与柏氏矢量的相对位向、应力场的性质、运动方式。
(2)螺位错的柏氏矢量与位错线平行,因此包含位错线的所有晶面都可以是螺位错的滑移面,因此当螺位错滑移受阻时,他可以在另外一个晶面上进行滑移。
而刃位错的柏氏矢量与位错线垂直,他的滑移面就只有由位错线和柏氏矢量构成的平面,所以他只能在这个面上滑移,故不能发生交滑移。
8原子扩散的驱动力是    浓度梯度
9.晶体材料在力的作用下,主要表现为:  线弹性变形 、非线弹性变形、均匀塑性变形、非均匀塑性变形、断裂五个过程。
10.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征,即浓度不随时间变化
11马氏体是C在α-Fe中的过饱和间隙式固溶体。具有 体心立方   点阵。马氏体相变属于位移型无扩散相变。
12固态相变按热力学可分为一级相变、二级相变,按原子迁移方式可分为扩散型、切变型,按相变方式可分为有核相变、无核相变。
13在点阵中选取晶胞的原则有哪些?反映对称性;相等的棱和角最多;直角最多;体积最小。
14简述柏氏矢量的物理意义与应用。代表位错;判断位错类型;表示晶体滑移的方向与大小;守+恒性及其推论。
15二元相图中有哪些几何规律?相区接触法则;三相区是一条水平线…;三相区中间是由它们中相同的相组成的两相区;单相区边界线的延长线进入相邻的两相区。
16材料结晶的必要条件有哪些?过冷;结构起伏;能量起伏;成分起伏(合金)。
17细化材料铸态晶粒的措施有哪些?提高过冷度;变质处理;振动与搅拌。
18简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。
(1) 伪共晶-非共晶合金得到的完全共晶组织; 条件: 冷却速度快, 合金成分位于共晶点附件.(2) 不平衡共晶-共晶线以外的合金得到的共晶组织; 条件: 冷却速度快, 合金成分位于共晶线以外端点附近..(3) 离异共晶-两相分离的共晶组织; 条件: 不平衡条件下, 合金成分位于共晶线以外端点附近;平衡条件下, 合金成分位于共晶线以内端点附近.
19晶体中的滑移系与其塑性有何关系?(1) 一般滑移系越多,塑性越好;(2) 与滑移面密排程度和滑移方向个数有关;(3) 与同时开动的滑移系数目有关.
20马氏体高强度高硬度的主要原因是什么?固溶强化; 细晶强化; 相变强化.
21哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷,为什么?点缺陷. 因为在一定浓度点缺陷存在的情况下晶体的能力可达到最低状态.
Q试论材料强化的主要方法及其原理。
固溶强化. 原理:晶格畸变、柯氏气团,阻碍位错运动;方法:固溶处理、淬火等。
细晶强化:原理:晶界对位错滑移的阻碍作用。方法:变质处理、退火等。
弥散强化:原理:第二相离子对位错的阻碍作用;方法:形成第二硬质相如球化退火、变质处理等。
相变强化:原理:新相为高强相或新相对位错的阻碍。方法:淬火等。
加工硬化;原理:形成高密度位错等。方法:冷变形等。

1柏氏矢量的确定方法,如何利用柏氏矢量和位错线来判断位错的类型?
答:首先在位错线周围作一逆时针回路,然后在无位错的晶格内作同样的回路,该回路必不闭合,连接终点与起点即为柏氏矢量. 位错线与柏氏矢量垂直的是刃型位错,平行的是螺型位错.
2简要说明成分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。
答: 固溶体凝固时,由于溶质原子在界面前沿液相中的分布发生变化而形成的过冷.
3为什么晶粒细化既能提高强度,也能改善塑性和韧性?
答: 晶粒细化减小晶粒尺寸,增加界面面积,而晶界阻碍位错运动,提高强度; 晶粒数量增加,塑性变形分布更为均匀,塑性提高; 晶界多阻碍裂纹扩展,改善韧性.

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