材料科學(xué)基礎(chǔ)基本概念和名詞解釋.doc

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晶體缺陷單晶體：是指在整個(gè)晶體內(nèi)部原子都按照周期性的規(guī)則排列。多晶體：是指在晶體內(nèi)每個(gè)局部區(qū)域里原子按周期性的規(guī)則排列，但不同局部區(qū)域之間原子的排列方向并不相同，因此多晶體也可看成由許多取向不同的小單晶體（晶粒）組成點(diǎn)缺陷（Point defects）：最簡(jiǎn)單的晶體缺陷，在結(jié)點(diǎn)上或鄰近的微觀區(qū)域內(nèi)偏離晶體結(jié)構(gòu)的正常排列。在空間三維方向上的尺寸都很小，約為一個(gè)、幾個(gè)原子間距，又稱零維缺陷。包括空位vacancies、間隙原子interstitial atoms、雜質(zhì)impurities、溶質(zhì)原子solutes等。線缺陷（Linear defects）：在一個(gè)方向上的缺陷擴(kuò)展很大，其它兩個(gè)方向上尺寸很小，也稱為一維缺陷。主要為位錯(cuò)dislocations。面缺陷（Planar defects）：在兩個(gè)方向上的缺陷擴(kuò)展很大，其它一個(gè)方向上尺寸很小，也稱為二維缺陷。包括晶界grain boundaries、相界phase boundaries、孿晶界twin boundaries、堆垛層錯(cuò)stacking faults等。晶體中點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上的原子以其平衡位置為中心作熱振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)能足夠大時(shí)，將克服周圍原子的制約，跳離原來的位置，使得點(diǎn)陣中形成空結(jié)點(diǎn)，稱為空位vacancies 肖脫基（Schottky）空位：遷移到晶體表面或內(nèi)表面的正常結(jié)點(diǎn)位置，使晶體內(nèi)部留下空位。弗蘭克爾（Frenkel）缺陷：擠入間隙位置，在晶體中形成數(shù)目相等的空位和間隙原子。晶格畸變：點(diǎn)缺陷破壞了原子的平衡狀態(tài)，使晶格發(fā)生扭曲，稱晶格畸變。從而使強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降；電阻升高，密度減小等。熱平衡缺陷：由于熱起伏促使原子脫離點(diǎn)陣位置而形成的點(diǎn)缺陷稱為熱平衡缺陷（thermal equilibrium defects），這是晶體內(nèi)原子的熱運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部條件決定的。過飽和的點(diǎn)缺陷：通過改變外部條件形成點(diǎn)缺陷，包括高溫淬火、冷變形加工、高能粒子輻照等，這時(shí)的點(diǎn)缺陷濃度超過了平衡濃度，稱為過飽和的點(diǎn)缺陷(supersaturated point defects) 。位錯(cuò)：當(dāng)晶格中一部分晶體相對(duì)于另一部分晶體發(fā)生局部滑移時(shí)，滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界線稱作位錯(cuò)刃型位錯(cuò)：當(dāng)一個(gè)完整晶體某晶面以上的某處多出半個(gè)原子面，該晶面象刀刃一樣切入晶體，這個(gè)多余原子面的邊緣就是刃型位錯(cuò)。刃型位錯(cuò)線可以理解為已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的分界線，它不一定是直線螺型位錯(cuò)：位錯(cuò)附近的原子是按螺旋形排列的。螺型位錯(cuò)的位錯(cuò)線與滑移矢量平行，因此一定是直線混合位錯(cuò)：一種更為普遍的位錯(cuò)形式，其滑移矢量既不平行也不垂直于位錯(cuò)線，而與位錯(cuò)線相交成任意角度?？煽醋魇侨行臀诲e(cuò)和螺型位錯(cuò)的混合形式。柏氏矢量 b: 用于表征不同類型位錯(cuò)的特征的一個(gè)物理參量，是決定晶格偏離方向與大小的向量，可揭示位錯(cuò)的本質(zhì)。位錯(cuò)的滑移（守恒運(yùn)動(dòng)）：在外加切應(yīng)力作用下，位錯(cuò)中心附近的原子沿柏氏矢量b方向在滑移面上不斷作少量位移（小于一個(gè)原子間距）而逐步實(shí)現(xiàn)。 交滑移：由于螺型位錯(cuò)可有多個(gè)滑移面，螺型位錯(cuò)在原滑移面上運(yùn)動(dòng)受阻時(shí)，可轉(zhuǎn)移到與之相交的另一個(gè)滑移面上繼續(xù)滑移。如果交滑移后的位錯(cuò)再轉(zhuǎn)回到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。 位錯(cuò)滑移的特點(diǎn)1) 刃型位錯(cuò)滑移的切應(yīng)力方向與位錯(cuò)線垂直，而螺型位錯(cuò)滑移的切應(yīng)力方向與位錯(cuò)線平行； 2) 無論刃型位錯(cuò)還是螺型位錯(cuò)，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)方向總是與位錯(cuò)線垂直的；（伯氏矢量方向代表晶體的滑移方向） 3) 刃型位錯(cuò)引起的晶體的滑移方向與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向一致，而螺型位錯(cuò)引起的晶體的滑移方向與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向垂直； 4) 位錯(cuò)滑移的切應(yīng)力方向與柏氏矢量一致；位錯(cuò)滑移后，滑移面兩側(cè)晶體的相對(duì)位移與柏氏矢量一致。5) 對(duì)螺型位錯(cuò)，如果在原滑移面上運(yùn)動(dòng)受阻時(shí)，有可能轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面上繼續(xù)滑移，這稱為交滑移 (雙交滑移）派-納力：晶體滑移需克服晶體點(diǎn)陣對(duì)位錯(cuò)的阻力，即點(diǎn)陣阻力位錯(cuò)的攀移（非守恒運(yùn)動(dòng)）：刃型位錯(cuò)在垂直于滑移面方向上的運(yùn)動(dòng)，主要是通過原子或空位的擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)的（滑移過程基本不涉及原子的擴(kuò)散）。位錯(cuò)在某一滑移面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)穿過滑移面的其它位錯(cuò)（林位錯(cuò)）的交割。包括扭折和割階。扭折：位錯(cuò)交割形成的曲折線段在位錯(cuò)的滑移面上時(shí)，稱為扭折。割階：若該曲折線段垂直于位錯(cuò)的滑移面時(shí)，稱為割階。 位錯(cuò)交割的特點(diǎn)1) 運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)交割后，在位錯(cuò)線上可能產(chǎn)生一個(gè)扭折或割階，其大小和方向取決于另一位錯(cuò)的柏氏矢量，但具有原位錯(cuò)線的柏氏矢量(指扭折或割階的長(zhǎng)度和方向)2) 所有的割階都是刃型位錯(cuò)，而扭折可以是刃型也可是螺型的。 3) 扭折與原位錯(cuò)線在同一滑移面上，可隨位錯(cuò)線一道運(yùn)動(dòng)，幾乎不產(chǎn)生阻力，且在線張力的作用下易于消失；4）割階與原位錯(cuò)不在同一滑移面上，只能通過攀移運(yùn)動(dòng)，所以割階是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙- 割階硬化 位錯(cuò)的應(yīng)變能：位錯(cuò)周圍點(diǎn)陣畸變引起的彈性應(yīng)力場(chǎng)，導(dǎo)致晶體能量的增加，稱為位錯(cuò)的應(yīng)變能或位錯(cuò)的能量。 位錯(cuò)密度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)所包含的位錯(cuò)線總長(zhǎng)度。 = L / V (cm-2)一般，位錯(cuò)密度也定義為單位面積所見到的位錯(cuò)數(shù)目 = n / A (cm-2) 單位位錯(cuò) Unit dislocation：柏氏矢量等于單位點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)全位錯(cuò) Perfect dislocation：柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量或其整數(shù)倍的位錯(cuò)，全位錯(cuò)滑移后晶體原子排列不變不全位錯(cuò) Imperfect dislocation：柏氏矢量不等于點(diǎn)陣矢量整數(shù)倍的位錯(cuò)，不全位錯(cuò)滑移后晶體原子排列規(guī)律變化部分位錯(cuò) Partial dislocation：柏氏矢量小于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò) 堆垛層錯(cuò)：實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，密排面的正常堆垛順序有可能遭到破壞和錯(cuò)排，稱為堆垛層錯(cuò)，簡(jiǎn)稱層錯(cuò)。位錯(cuò)反應(yīng)：位錯(cuò)線之間可以合并或分解，稱為位錯(cuò)反應(yīng)界面interface：通常包含幾個(gè)原子層厚的區(qū)域，其原子排列及化學(xué)成分不同于晶體內(nèi)部，可視為二維結(jié)構(gòu)分布，也稱為晶體的面缺陷。包括：外表面和內(nèi)界面外表面：指固體材料與氣體或液體的分界面。它與摩擦、吸附、腐蝕、催化、光學(xué)、微電子等密切相關(guān)。 內(nèi)界面：分為 晶粒界面、亞晶界、孿晶界、層錯(cuò)、相界面等。 表面能：晶體表面單位面積自由能的增加，可理解為晶體表面產(chǎn)生單位面積新表面所作的功 = dW/ds 小角度晶界：（Low-angle grain boundary）相鄰晶粒的位相差小于10亞晶界一般為2左右。對(duì)稱傾斜晶界：(symmetric tilt boundary) 晶界兩側(cè)晶體互相傾斜 晶界的界面對(duì)于兩個(gè)晶粒是對(duì)稱的，其晶界視為一列平行的刃型位錯(cuò)組成。大角度晶界：（High-angle grain boundary） 相鄰晶粒的位相差大于10 重合位置點(diǎn)陣：當(dāng)兩個(gè)相鄰晶粒的位相差為某一值時(shí)，若設(shè)想兩晶粒的點(diǎn)陣彼此通過晶界向?qū)Ψ窖由?，則其中一些原子將出現(xiàn)有規(guī)律的相互重合。由這些原子重合位置所組成的比原來晶體點(diǎn)陣大的新點(diǎn)陣，稱為重合位置點(diǎn)陣。 晶界特性1）晶粒的長(zhǎng)大和晶界的平直化能減少晶界面積和晶界能，在適當(dāng)?shù)臏囟认率且粋€(gè)自發(fā)的過程；須原子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)2) 晶界處原子排列不規(guī)則，常溫下對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，宏觀上表現(xiàn)出提高強(qiáng)度和硬度；而高溫下晶界由于起粘滯性，易使晶粒間滑動(dòng)； 3) 晶界處有較多的缺陷，如空穴、位錯(cuò)等，具有較高的動(dòng)能，原子擴(kuò)散速度比晶內(nèi)高；4) 固態(tài)相變時(shí)，由于晶界能量高且原子擴(kuò)散容易，所以新相易在晶界處形核； 5) 由于成分偏析和內(nèi)吸附現(xiàn)象，晶界容易富集雜質(zhì)原子，晶界熔點(diǎn)低，加熱時(shí)易導(dǎo)致晶界先熔化；過熱 6）由于晶界能量較高、原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，以及晶界富集雜質(zhì)原子的緣故，晶界腐蝕比晶內(nèi)腐蝕速率快。 孿晶 Twins：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(duì)稱的位相關(guān)系，這兩個(gè)晶體稱為孿晶；這一公共晶面稱為孿晶面(孿晶界) Twin plane (boundary)。 相界：具有不同結(jié)構(gòu)的兩相之間的分界面稱為“相界” 非共格界面(non-coherent interface)：當(dāng)兩相鄰晶體在界面處的晶面間距相差很大時(shí)，這種相界與大角度晶界相似，可看成是由原子不規(guī)則排列的薄過渡層構(gòu)成 變形塑性變形的方式：主要通過滑移和孿生、還有扭折。滑移是指晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分發(fā)生滑動(dòng)位移的現(xiàn)象。滑移帶：滑移線的集合構(gòu)成滑移帶，滑移帶是由更細(xì)的滑移線所組成，滑移系：一個(gè)滑移面和其上的一個(gè)滑移方向構(gòu)成一個(gè)滑移系臨界切應(yīng)力：滑移只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生，產(chǎn)生滑移的最小切應(yīng)力稱臨界切應(yīng)力?；剖峭ㄟ^滑移面上的位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的孿生是指晶體的一部分沿一定晶面和晶向相對(duì)于另一部分所發(fā)生的切變。發(fā)生切變的部分稱孿生帶或?qū)\晶，沿其發(fā)生孿生的晶面稱孿生面孿生與滑移的主要區(qū)別1 孿生通過晶格切變使晶格位向改變，使變形部分與未變形部分呈鏡面對(duì)稱；而滑移不引起晶格位向改變。2 孿生時(shí)，相鄰原子面的相對(duì)位移量小于一個(gè)原子間距；而滑移時(shí)滑移面兩側(cè)晶體的相對(duì)位移量是原子間距的整數(shù)倍。3 孿生所需要的切應(yīng)力比滑移大得多，變形速度大得多退火孿晶：由于相變過程中原子重新排列時(shí)發(fā)生錯(cuò)排而產(chǎn)生的，稱退火孿晶位錯(cuò)的塞積：當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到晶界附近時(shí)，受到晶界的阻礙而堆積起來,稱位錯(cuò)的塞積細(xì)晶強(qiáng)化：通過細(xì)化晶粒來同時(shí)提高金屬的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性的方法稱細(xì)晶強(qiáng)化因?yàn)榫ЯＴ郊?xì)，單位體積內(nèi)晶粒數(shù)目越多，參與變形的晶粒數(shù)目也越多，變形越均勻，使在斷裂前發(fā)生較大的塑性變形。強(qiáng)度和塑性同時(shí)增加,金屬在斷裂前消耗的功也越大，因而其韌性也比較好。固溶強(qiáng)化：隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降，稱固溶強(qiáng)化原因：由于溶質(zhì)原子與位錯(cuò)相互作用的結(jié)果，溶質(zhì)原子不僅使晶格發(fā)生畸變，而且易被吸附在位錯(cuò)附近形成柯氏氣團(tuán)，使位錯(cuò)被釘扎住，位錯(cuò)要脫釘，則必須增加外力，從而使變形抗力提高柯氏Cotrell氣團(tuán)溶質(zhì)原子的偏聚現(xiàn)象。在位錯(cuò)線附近存在溶質(zhì)原子偏聚，位錯(cuò)的滑移受到約束和釘扎作用，塑性變形難度增加，金屬材料的強(qiáng)度增加。彌散強(qiáng)化：當(dāng)在晶內(nèi)呈顆粒狀彌散分布時(shí)，第二相顆粒越細(xì)，分布越均勻，合金的強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性略有下降，這種強(qiáng)化方法稱彌散強(qiáng)化或沉淀強(qiáng)化。原因：由于硬的顆粒不易被切變，因而阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，提高了變形抗力加工硬化：隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱加工硬化原因：隨變形量增加, 位錯(cuò)密度增加，由于位錯(cuò)之間的交互作用(堆積、纏結(jié))，使得位錯(cuò)難以繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，從而使變形抗力增加；這是最本質(zhì)的原因形變織構(gòu)：由于晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)塑性變形達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)使絕大部分晶粒的某一位向與變形方向趨于一致，這種現(xiàn)象稱形變織構(gòu)或擇優(yōu)取向。內(nèi)應(yīng)力是指平衡于金屬內(nèi)部的應(yīng)力。是由于金屬受力時(shí), 內(nèi)部變形不均勻而引起的。金屬發(fā)生塑性變形時(shí),外力所做的功大部分轉(zhuǎn)化為熱能，只有10%轉(zhuǎn)化為內(nèi)應(yīng)力殘留于金屬中. 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)recovery：是指新的無畸變晶粒出現(xiàn)前所產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)和性能變化的階段。金屬中的點(diǎn)缺陷及位錯(cuò)近距離遷移而引起的晶內(nèi)某些變化。如空位與其他缺陷合并、同一滑移面上的異號(hào)位錯(cuò)相遇合并而使缺陷數(shù)量減少等。再結(jié)晶recrystallization：是指出現(xiàn)無畸變的等軸新晶粒逐步取代變形晶粒的過程。在開始階段，在畸變較大的區(qū)域里產(chǎn)生新的無畸變的晶粒核心，即再結(jié)晶的形核過程；然后通過逐漸消耗周圍變形晶粒而長(zhǎng)大，轉(zhuǎn)變成為新的等軸晶，直至冷變形晶粒完全消失。晶粒長(zhǎng)大grain growth：是指再結(jié)晶結(jié)束后晶粒的長(zhǎng)大過程，在晶界界面能的驅(qū)動(dòng)下，新晶粒會(huì)發(fā)生合并長(zhǎng)大，最終達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的尺寸多邊形化：由于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)使其由冷塑性變形時(shí)的無序狀態(tài)變?yōu)榇怪狈植?，形成亞晶界，這一過程稱多邊形化 去應(yīng)力退火：利用回復(fù)現(xiàn)象將冷變形金屬低溫加熱，既穩(wěn)定組織又保留加工硬化，這種熱處理方法稱去應(yīng)力退火回復(fù)階段退火的作用： 提高擴(kuò)散 促進(jìn)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) 釋放內(nèi)應(yīng)變能回復(fù)退火產(chǎn)生的結(jié)果： 電阻率下降 硬度、強(qiáng)度下降不多 降低內(nèi)應(yīng)力再結(jié)晶的形核率是指單位時(shí)間、單位體積內(nèi)形成的再結(jié)晶核心的數(shù)目，一般用N表示；晶核一旦形成便會(huì)繼續(xù)長(zhǎng)大至相鄰晶粒彼此相遇，長(zhǎng)大速率用G表示再結(jié)晶溫度：再結(jié)晶不是一個(gè)恒溫過程，它是自某一溫度開始，在一個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)進(jìn)行的過程，發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度稱再結(jié)晶溫度。再結(jié)晶退火：把消除加工硬化的熱處理稱為再結(jié)晶退火晶粒的長(zhǎng)大：正常長(zhǎng)大，異常長(zhǎng)大。正常長(zhǎng)大：大多數(shù)晶粒幾乎同時(shí)長(zhǎng)大，晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是降低其界面能，晶粒界面的不同曲率是造成界面遷移的直接原因，界面總是向曲率中心的方向移動(dòng)。異常長(zhǎng)大（不連續(xù)晶粒長(zhǎng)大、二次再結(jié)晶）：少數(shù)晶粒突發(fā)性不均勻長(zhǎng)大，使晶粒之間尺寸差別顯著增大，直至這些迅速長(zhǎng)大的晶粒完全相互接觸為止。退火孿晶:再結(jié)晶退火后出現(xiàn)的孿晶。是由于再結(jié)晶過程中因晶界遷移出現(xiàn)層錯(cuò)形成的再結(jié)晶織構(gòu):再結(jié)晶退火后形成的織構(gòu)。退火可將形變織構(gòu)消除，也可形成新織構(gòu)低于再結(jié)晶溫度的加工變形稱為冷加工高于再結(jié)晶溫度的加工變形稱為熱加工熱加工：在加工變形的同時(shí)產(chǎn)生加工硬化和動(dòng)態(tài)回復(fù)與再結(jié)晶，并且熱加工產(chǎn)生的加工硬化很快被回復(fù)再結(jié)晶產(chǎn)生的軟化所抵消，所以熱加工體現(xiàn)不出加工硬化現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)回復(fù)：在塑變過程中發(fā)生的回復(fù)。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：在塑變過程中發(fā)生的再結(jié)晶。 特點(diǎn)：反復(fù)形核，有限長(zhǎng)大，晶粒較細(xì)。 包含亞晶粒，位錯(cuò)密度較高，強(qiáng)度硬度高。超塑性：某些材料在特定變形條件下呈現(xiàn)的特別大的延伸率材料的凝固結(jié)構(gòu)起伏（Structural undulation）：液態(tài)金屬中存在著原子排列規(guī)則（有序）的小區(qū)域（原子集團(tuán)），但是不穩(wěn)定，存在原子重新聚集clustering，此起彼伏。能量起伏（Energy undulation）：造成結(jié)構(gòu)起伏的原因是液態(tài)金屬中存在著能量起伏，能量低的地方形成cluster，遇到能量高峰又散開成無序狀態(tài)。結(jié)構(gòu)起伏與能量起伏是對(duì)應(yīng)的。過冷：結(jié)晶只有在T0以下的實(shí)際結(jié)晶溫度下才能進(jìn)行，這種現(xiàn)象稱為過冷過冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差T稱過冷度 T= T0 T1均勻形核：是指新相晶核在母相中均勻地生成，即晶核由液相中的一些cluster直接形成，不受雜質(zhì)粒子或外表面的影響非均勻形核：是指新相優(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，也稱異質(zhì)形核。臨界形核功：形成臨界晶核所需的能量G*稱為臨界形核功。形核率N：是指在單位時(shí)間內(nèi)，單位體積的金屬液體中形成的晶核數(shù)光滑界面：是指固相表面為基本完整的原子密排面，固液兩相截然分開，從微觀上看界面是光滑的，但是從宏觀來看，界面呈鋸齒狀的折線。粗糙界面：在微觀上高低不平、粗糙，存在幾個(gè)原子厚度的過渡層，但是宏觀上看，界面反而是平直的。過冷度：晶體長(zhǎng)大也需要一定的過冷度。長(zhǎng)大所需的界面過冷度稱為動(dòng)態(tài)過冷度，用Tk表示。粗糙界面長(zhǎng)大機(jī)制：連續(xù)長(zhǎng)大，晶體沿界面的法線方向向液相中生長(zhǎng)。這種長(zhǎng)大方式叫做垂直長(zhǎng)大(vertical growth)，或連續(xù)長(zhǎng)大 粗糙界面光滑界面晶體長(zhǎng)大機(jī)制：二維形核 借螺型位錯(cuò)長(zhǎng)大成分起伏：材料內(nèi)因原子的熱運(yùn)動(dòng)引起微區(qū)中成分瞬間偏離溶液的平均成分，出現(xiàn)起伏平衡分配系數(shù)k0：平衡凝固時(shí)固相的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)wS（成分）和液相溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)wL（成分）之比。 正偏析：溶質(zhì)濃度由錠表面向中心逐漸增加的不均勻分布稱為正偏析，它是宏觀偏析的一種。這種偏析通過擴(kuò)散退火也難以消除區(qū)域熔煉：原始質(zhì)量濃度為0，凝固前端部分的溶質(zhì)濃度不斷下降（k01），后端部分不斷富集，使前端溶質(zhì)減少而得到提純，也叫區(qū)域提純成分過冷：在合金凝固過程中，由于液相中溶質(zhì)分布發(fā)生變化而改變了凝固溫度。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，稱為成分過冷鑄錠（件）的缺陷：鑄造缺陷的類型較多，常見的有縮孔、氣孔、疏松、偏析、夾渣、白點(diǎn)等縮孔：大多數(shù)液態(tài)金屬的密度比固態(tài)的小，因此結(jié)晶時(shí)發(fā)生體積收縮。金屬收縮后，如果沒有液態(tài)金屬繼續(xù)補(bǔ)充的話，就會(huì)出現(xiàn)收縮孔洞，稱之為縮孔偏析:鑄錠中各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。分為：宏觀偏析和顯微偏析平衡凝固：指凝固過程中的每個(gè)階段都能達(dá)到平衡，即在相變過程中有充分的時(shí)間進(jìn)行組元間的擴(kuò)散。枝晶偏析：在一個(gè)枝晶范圍內(nèi)或一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象稱做枝晶偏析相圖相律：確定在平衡條件下，一個(gè)系統(tǒng)的組成物的組元數(shù)、相數(shù)、和自由度數(shù)之間的關(guān)系規(guī)律。F = C P + 2勻晶反應(yīng)：這種從液相中結(jié)晶出單一固相的轉(zhuǎn)變稱為勻晶轉(zhuǎn)變或勻晶反應(yīng) isomorphous reaction。L a 共晶轉(zhuǎn)變：在一定溫度下，由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)成分和結(jié)構(gòu)都不相同的新固相的轉(zhuǎn)變稱作共晶轉(zhuǎn)變偏晶轉(zhuǎn)變：是一個(gè)液相L1分解出一個(gè)固相和另一成分的液相L2的轉(zhuǎn)變。有可能產(chǎn)生偏晶轉(zhuǎn)變的二元系往往在液態(tài)時(shí)兩組元只能部分溶解，或幾乎不溶解共析反應(yīng)：是指在一定溫度下，由一定成分的固相同時(shí)析出兩個(gè)成分和結(jié)構(gòu)完全不同的新固相的過程。共析轉(zhuǎn)變也是固態(tài)相變包析轉(zhuǎn)變：兩個(gè)一定成分的固相（、 ）在恒溫（T）下轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)新的固相（ ）的恒溫反應(yīng)。包析轉(zhuǎn)變與包晶轉(zhuǎn)變的相圖特征類似，只是包析轉(zhuǎn)變中沒有液相，只有固相。 熔晶轉(zhuǎn)變：是一個(gè)固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)固相和一個(gè)液相的恒溫轉(zhuǎn)變。之所以稱為熔晶轉(zhuǎn)變，是因?yàn)楣滔嘣跍囟认陆禃r(shí)可以部分熔化。合晶轉(zhuǎn)變是由兩個(gè)成分不同的液相L1和L2相互作用形成一個(gè)固相，即 L1 + L2 b 直接從液相中結(jié)晶出的固相稱一次相或初生相。已有固相析出的新固相稱二次相或次生相擴(kuò)散退火：生產(chǎn)上常將鑄件加熱到固相線以下100-200長(zhǎng)時(shí)間保溫，以使原子充分?jǐn)U散、成分均勻，消除枝晶偏析，這種熱處理工藝稱做擴(kuò)散退火偽共晶：非平衡凝固時(shí)，成分在共晶點(diǎn)附近的非共晶成分合金也可能得到100%的共晶組織，這樣的共晶組織稱為偽共晶當(dāng)合金的成分離共晶點(diǎn)很遠(yuǎn)時(shí)，非平衡凝固，形成的共晶組織數(shù)量很少，通常共晶體中的離異共晶：相依附于初生相生長(zhǎng)，將共晶體中另一相推到最后凝固的晶界處，即相單獨(dú)地分布相的晶粒邊界上。這種兩相分離的共晶組織叫做離異共晶包晶轉(zhuǎn)變（包晶反應(yīng) Peritectic reaction）：一個(gè)液相(L)與一個(gè)固相( )在恒溫(TD)下生成另一個(gè)固相()的轉(zhuǎn)變。表達(dá)式如下：LC + P D 含碳量為0.0218% 2.11%的稱鋼，含碳量為 2.11% 6.69%的稱鑄鐵碳在-Fe中的固溶體稱鐵素體, 用F 或 表示。碳在-Fe中的固溶體稱 -鐵素體，稱高溫鐵素體，用 表示。都是BCC間隙固溶體奧氏體:碳在 -Fe中的固溶體稱奧氏體。用A或 表示。是面心立方晶格的間隙固溶體萊氏體：共晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是奧氏體與滲碳體的機(jī)械混合物，稱為萊氏體，用符號(hào)Ld表示珠光體：共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，稱為珠光體從鐵素體中析出的滲碳體稱三次滲碳體，用Fe3C直線法則：在一定溫度下三組元材料兩相平衡時(shí)，材料的成分點(diǎn)和其兩個(gè)平衡相的成分點(diǎn)必然位于成分三角形內(nèi)的一條直線上，該規(guī)律稱為直線法則或三點(diǎn)共線法則重心法則：成分為R的三元合金在某一溫度下,分解成,三個(gè)相,則R的成分點(diǎn)必定位于的重心位置上第二章 固體結(jié)構(gòu)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?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。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)。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。36、非晶體:原子沒有長(zhǎng)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)。40、間隙相:當(dāng)非金屬（X）和金屬（M）原子半徑的比值rX/rM0.59 時(shí)，形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的相， 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10的晶界。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。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。第三章 晶體缺陷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。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(huì)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)。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。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。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(zhǎng)度愈長(zhǎng)，對(duì)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)。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。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(duì)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。71、晶界:晶界是成分結(jié)構(gòu)相同的同種晶粒間的界面。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。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(duì)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(chǎng)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。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(duì)滑動(dòng)的量。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)。107、小角度晶界:相鄰亞晶粒之間的位相差小于10，這種亞晶粒間的晶界稱為小角度晶界，一般小于2，可分為傾斜晶界、扭轉(zhuǎn)晶界、重合晶界等。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。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(duì)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。第四章 擴(kuò)散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(duì)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)。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)。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。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。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。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。23、共格相界：如果兩相界面上的所有原子均成一一對(duì)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。第五章 塑性變形與再結(jié)晶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。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）9加工硬化: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)象稱為加工硬化。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。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)。59、二次再結(jié)晶:再結(jié)晶結(jié)束后正常長(zhǎng)大被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。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。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(huì)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。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。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。103、施密特因子:亦稱取向因子，為coscos, 為滑移面與外力F 中心軸的夾角，為滑移方向與外力F 的夾角。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)。第六章 凝固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。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。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。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。43、離異共晶:共晶體中的相依附于初生相生長(zhǎng)，將共晶體中另一相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(zhǎng)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。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)。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。74、偏析:合金中化學(xué)成分的不均勻性。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(zhǎng)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(zhǎng)，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。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(zhǎng)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。第七章 相圖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。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)。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)。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)。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。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。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。