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化学元素（elements） 化学元素，简称元素，是化学元素周期表中的基本组成，现有113种元素，其中原子序数从93到113号的元素是人造元素。物质(matter) 物质是客观实在，且能被人们通过某种方式感知和了解的东西,是元素的载体。材料(materials)材料是能为人类经济地、用于制造有用物品的物质。超导(Superconduct)物质在某个温度下电阻为零的现象为超导，我们称具有超导性质的材料为超导体。材料科学(materials science)材料科学是一门科学，它从事于材料本质的发现、分析方面的研究，它的目的在于提供材料结构的统一描绘，或给出模型，并解释这种结构与材料的性能之间的关系。材料工程(materials engineering)材料工程属技术的范畴，目的在于采用经济的、而又能为社会所接受的生产工艺、加工工艺控制材料的结构、性能和形状以达到使用要求。材料科学与工程(materials science and engineering)材料科学与工程是研究有关材料的成份、结构和制造工艺与其性能和使用性能间相互关系的知识及这些知识的应用，是一门应用基础科学。材料的成份、结构，制造工艺，性能及使用性能被认为是材料科学与工程的四个基本要素。成份(composition)成分是指材料的化学组成及其所占比例。组织、结构(morphology 、 structure)组织结构是表示材料微观特征的。组织是相的形态、分布的图象，其中用肉眼和放大镜观察到的为宏观组织，用显微镜观察到的为显微组织，用电子显微镜观察到的为电子显微组织。结构是指材料中原子或分子的排列方式。性能（property）性能是指材料所具有的性质与效用。工艺 (process)工艺是将原材料或半成品加工成产品的方法、技术等。使用性能(performance)材料在具体的使用条件和环境下所表现出来的行为。 电负性 ( electro negativity ) 周期表中各元素的原子吸引电子能力的一种相对标度为电负性，又称负电性。元素的电负性愈大,吸引电子的倾向愈大,非金属性也愈强。电负性的定义和计算方法有多种,每一种方法的电负性数值都不同,比较有代表性的有3种:LC鲍林提出的标度。根据热化学数据和分子的键能,指定氟的电负性为3.98,计算其他元素的相对电负性。RS密立根从电离势和电子亲合能计算的绝对电负性。AL阿莱提出的建立在核和成键原子的电子静电作用基础上的电负性。利用电负性值时,必须是同一套数值进行比较。 元素的电负性值(鲍林标度) 元素电负性 氢2.20 钪1.36 锂0.98 钛1.54 钠0.93 钒1.63 钾0.82 铬1.66 铷0.82 锰1.55 铯0.79 铁1.83 铍1.57 钴1.88 镁1.31 镍1.91 钙1.00 铜1.90 锶0.95 锌1.65 钡0.89 硼2.04 铝1.61 砷2.18 镓1.81 锑2.05 铟1.78 铋2.02 铊2.04 氧3.44 碳2.55 硫2.58 硅1.90 硒2.55 锗2.01 氟3.98 锡1.96 氯3.16 铅2.33 溴2.96 氮3.04 碘2.66 磷2.19 晶体 (crystal) 微粒(原子、分子或离子) 在空间呈三维周期性规则排列的固体。自然界的物质有3种存在形态,即气体、液体和固体, 固体物质又有晶体和非晶态之分,例如玻璃是非晶态物质。固体物质中绝大多数都是晶体,如金属、合金、硅酸盐,大多数无机化合物和一些有机化合物,甚至植物纤维都是晶体。有些晶体具有规则的多面体外形,如水晶,称为单晶体;有些则没有规则整齐的外形,如金属,整个固体是由许多取向随机的微小单晶颗粒组合而成,这样的固体称为多晶体。 晶体的一切性质无不与其内部结构有三维周期性这个特征密切相关,如晶体具有固定的熔点、各向异性、对称性、能使X射线发生衍射。固体物质是否为晶体,一般用X射线衍射法予以鉴定。另外，晶体还具有对称性。 准晶 （Quasicrystal） 准晶是同时具有长程准周期平移性和非晶体学旋转对称性的固态有序相。准周期性和非晶体学对称性构成了准晶结构的核心特征。非晶（amorphism）与晶体不同，非晶体原子排列是短程有序、长程无序，固体的性能是各向同性的。液晶（liquid crystal）液晶态是介于三维有序晶态与无序晶态之间的一种中间态。在热力学上是稳定的，它既具有液体的易流动性，又具有晶体的双折射等各向异性的特征。处于液晶态的物质，其分子排列存在位置上的无序性，但在取向上仍有一维或二维的长程有序性，因此液晶又可称为“位置无序晶体”或“取向有序液体”。液晶材料都是有机化合物，有小分子也有高分子，其数量已近万种，通常将其分为二大类，热致液晶和溶致液晶。热致液晶只在一定温度范围内呈现液晶态，即这种物质的晶体在加热熔化形成各向同性的液体之前形成液晶相。热致液晶又有许多类型，主要有向列型、近晶型和胆甾型。溶致液晶是一种只有在溶于某种溶质中才呈现液晶态的物质。基元(element)组成晶体的原子、离子、分子或原子团统称称为晶体的基本结构单元，简称基元。点阵(lattice)晶体基元周期性排列的点的集合，它就称为“晶格”（或点阵），这些点被称为格点。因此，可以说晶体的结构是由组成晶体的基元加上空间点阵来决定的。晶胞(crystal cell)晶胞是晶体的基本结构单位。反映晶体结构三维周期性的晶格将晶体划分为一个个彼此互相并置而等同的平行六面体,即为晶胞。晶胞包括两个要素:一是晶胞的大小、型式;另一是晶胞的内容,前者主要指晶胞参数的大小,即平行六面体的边长a 、b、c和夹角、的大小, 以及与晶胞对应的空间点阵型式,即属于简单格子P还是带心格子I、F或C等;后者主要指晶胞中有哪些原子、离子以及它们在晶胞中的分布位置等。面心立方结构（fccface-centered-cubic），体心立方结构（bccbody-centered-cubic）和密排六方结构（hcphexagonal close-packed）金属所具有的典型晶体结构为面心立方结构（fcc）（图2-27），体心立方结构（bcc）（图2-28）和密排六方结构（hcp）（图2-29），皆属于立方结构晶系。具有面心立方结构的常见金属有: -Fe 、Al、Ni、Cu、Ag、Au、Pt，等具有体心立方结构的常见金属有：-Ti、V、Cr、-Fe、-Zr、Nb、Mo、Ta、W等具有密排六方结构的常见金属有：-Ti、-Zr、Co、Mg、Zn等硅酸盐结构(silicate structure)硅酸盐结构是一种共价晶体的结构，硅酸盐的基本结构单元就是 四面体(图2-33)，硅原子位于氧原子四面体间隙中，每个氧原子外层只有7个电子，为-1价，还能和其他金属离子键合，其中Si的配位数是4，氧的配位数是2，Si-O-Si的结合键间键角接近145。这种硅氧四面体可以孤立地在结构中存在，如镁橄榄石Mg2SiO4 ，锆英石ZrSiO4等；也可以通过其顶点互相连接；除可以连成骨架状外，还可以连成链状和层状（图2-34）。莫莱石就是链状硅酸盐，高岭土和滑石则是层状硅酸盐。离子晶体结构(ion crystal structure)离子晶体是由正负离子通过离子键，按一定方式堆积起来而形成的，也就是说，离子晶体的基元是离子而不是原子了，这些离子化合物的晶体结构必须确保电中性，而又能使不同尺寸的离子有效地堆积在一起。多数盐类，碱类（金属氢氧化物）及金属氧化物都形成离子晶体。周期性(periodicity)对空间点阵，可以看成是由几何点沿空间三个不共面的方向各按一定距离无限重复地平移构成（图2-20），每个方向的一定平移距离称为该点阵在该方向的周期，故周期性也可以称之为平移对称性。理想晶体的内部结构是组成晶体的原子、分子或原子团等在三维空间中有规则地周期性重复排列，这种周期性排列是晶体最基本的特点，也是研究晶体各种物理性质的重要基础。对称性(symmetry) 晶体的对称性是指晶体经过某种几何变换（平移、旋转等操作）仍能恢复原状的特性。致密度(堆积因子)（Packing factor）原子体积占总体积的百分数。若以一个晶胞来计算，致密度就是晶胞中原子体积与晶胞体积之比，即k=nv/V，其中v为单个原子的体积 ，V为晶胞体积，n为一个晶胞中的原子数。离子半径（ionic radius） 离子半径是反映 离子大小的一个物理量。离子可近似视为球体,离子半径的导出以正、负离子半径之和等于 离子键 键长这一原理为基础,从大量X射线晶体结构分析实测键长值中推引出离子半径。离子半径的大小主要取决于离子所带电荷和离子本身的电子分布,但还要受离子化合物结构型式(如配位数等)的影响。 间隙原子(interstice)脱位原子有可能挤入格点的间隙位置，形成间隙原子。刃位错、螺位错(edge dislocation、screw dislocation) 晶体中由于滑移或晶体失配,原子或离子排列的点阵结构发生畸变的线型缺陷轨道称为位错线,简称位错(dislocation)。晶体中位错的基本类型为刃型位错和螺型位错。图2-47是刃型位错模型，可以看到，与完整晶格相比，它多了一个半原子面，而且这个半原子面象个劈一样，楔入完整晶体，终止于晶体中，面的边缘是一条线，这条线周围若干个原子距离内的原子的规则排列遭到破坏，这就形成了刃位错。如果让晶体中的一部分在切应力作用下滑移，如图2-47所示，可以发现，发生滑移与未发生滑移的交界处也是一条直线，其附近原子的规则排列也被破坏了，如图2-48所示，这些原子呈螺旋状分布，称这种位错为螺型位错。晶界（grain boundary） 不同取向的晶粒之间的界面。孪晶界(twin boundary) 孪晶间的界面叫孪晶界，其界面两侧的原子排列成镜面对称。相(phase) 相是指系统中的物质结构均匀的部分。气体在平衡条件下，不论有多少组分，都是均匀的，因此气相只有一种，固体内部就比较复杂了，在固体材料中，具有同样聚集状态，同样原子排列特征性质,并以界面相互隔开的均匀组成部分称之为“相”。相可以是单质，也可以是化合物。材料的性能与各组成相的性质、形态、分布和数量直接有关。组织(morphology) 组织是相的形态、分布的图象，其中用肉眼和放大镜观察到的为宏观组织，用显微镜观察到的为显微组织，用电子显微镜观察到的为电子显微组织。相图 （phase diagram） 平衡状态下物系的组分、物相和外界条件间相互关系的几何描述,也称状态图或平衡图。凝聚体系的相图多数是恒压下的温度-组分关系图。匀晶相图(somorphous)这种相图的特点是两组元不但在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶。结晶时，都是从液相中结晶出单相固溶体。我们把从液相结晶出单相固溶体的结晶过程称为匀晶转变。具有这类相图的二元合金系有Cu-Ni、Ag-Au、Fe-Ni、Cr-Mo、Cu-Au等，有些硅酸盐材料如镁橄榄石(Mg2 SiO4)-铁橄榄石(Fe2SiO2)等也具有此类特征。共晶反应（eutectic reaction）在共晶相图上有单相区。两单相区之间为双相区。另外还都有一条水平线，如Pb-Sn相图上MEN，这表示在水平线所对应的这个特定温度下有三相共存。E点是二条液相线AE和BE的交点，在E点的上方是液相，其下方是、二相共存区。这说明，相当于E点成份的液相在冷却至三相共存线的温度时，会同时结晶出成份为M的相和成份为N的相，这种反应可以写成如下形式： 这种由某一成份液相在恒温下同时结晶出二个成份不同的固相的反应称为共晶反应，发生共晶反应的温度TE为共晶温度，成份为E点的合金为共晶合金。共晶组织为相和相的机械混合物，它们通常呈层片状相间分布。共晶相图（eutectic phase diagram） 两组元在液态无限互溶，固态有限互溶或完全不互溶，冷却过程中发生共晶反应的相图为共晶相图。具有共晶相图的合金系有Pb-Sn、Al-Si、Pb-Bi等，一些硝酸盐也具有共晶相图。包晶反应（peritectic reaction） 包晶反应是由一固定成份的液相和一固定成份的固相相互作用生成另一个固定成份的固相,其反应式可表示为 ，包晶反应的产物是单相固溶体。包晶相图 (peritectic phase diagram)两组元在液态无限固溶，固态下有限互溶（或不互溶）并发生包晶反应的二元系相图称为包晶相图，Pb-Ag就形成包晶相图，陶瓷ZrO2-CaO也形成包晶相图。在包晶相图上也存在单相区、双相区、三相区，也是只有在特定的温度下才能三相共存。Fe-C相图(Fe-C phase diagram)Fe-C相图是Fe-C合金的二元相图，是材料科学尤其是金属热处理最重要的相图之一。共析反应 （eutectoid reaction）共析反应是由一固定成份的固相在特定温度下同时析出两种固相的反应,其反应式可表示为 ，共析反应的产物是两种固相的机械混合物。铁素体 (ferrite)铁或其内固溶有一种或数种其他元素所形成的、晶体点阵为体心立方的固溶体。奥氏体 （austenite） 铁内固溶有碳和或其他元素的、晶体结构为面心立方的固溶体。它是以英国冶金学家R.Austen的名字命名的。珠光体 (pearlite) 本意是奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的产物，其立体形态为铁素体薄层和碳化物（包括渗碳体）薄层交替重叠的层状复相物。广义则包括过冷奥氏体发生珠光体转变所形成的层状复相物。这种组织是以其金相形态酷似珍珠母甲壳外表面的光泽而得名。固溶体 （solid solution）固态条件下,一种组分(溶剂)内 “溶解”了其他组分(溶质)而形成的单一、均匀的晶态固体。固溶体有置换型(替位型)和间隙型(填隙型)两种：溶质原子位于溶剂晶格中某些结点位置时形成置换型固溶体；溶质原子位于溶剂晶格中某些间隙位置时形成间隙型固溶体。 弹性(elastic property)弹性是反映晶格中原子在外力作用下自平衡位置产生可逆位移的力学性能之一。塑性（plasticity）塑性是指材料断裂前发生塑性变形的能力。延伸率(percentage of elongation)延伸率指的是试样拉断后标距的伸长和原始标距的百分比。断面收缩率（percentage reduction of area）断面收缩率是试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。强度（strength）强度是材料或物件经得起变形的能力。屈服强度（yield strength） 屈服强度是试样在拉伸过程中，开始产生塑性变形所须的应力。通常用标距部分残余伸长达到原标距长度的规定数值时之力除以原横截面积所得的应力来表示，一般取残余应变0.2%。抗拉强度（tensile strength） 抗拉强度是在拉伸试验中，试样所能承受的最大负荷除以原横截面积所得的应力值。韧性（toughness）韧性是材料在外力作用下,在塑性形变过程中吸收能量的能力。吸收能量愈大,韧性愈好。断裂韧性fracture toughness断裂韧性是断裂力学中，量度裂纹扩展阻力的主要指标之一，它反映具有裂纹的材料对外界作用的一种抵抗能力。硬度（hardness） 硬度是指材料表面上不大的体积内抵抗变形或破裂的能力。布式硬度 (Brinell hardness )用一定直径的球体（钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的表面压痕直径计算的一种压痕硬度值。 洛式硬度（Rockwell hardness）在初始试验力及总试验力先后作用下，将压头（金刚石圆锥或钢球） 压入试样表面，经规定保持时间后卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量计算的一种压痕硬度值。维式硬度（Vickers hardness）将相对面夹角为136的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力（49.03980.7N）压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的压痕对角线长度计算的一种压痕硬度值显微硬度(microhardness)显微硬度主要用于确定很薄的材料、细金属丝、小型精密零件(如钟表和仪表 零件)的硬度,测定淬硬表面的硬度变化率,研究小面积内硬度的变化以及在金相 学中研究金属中不同相体的硬度等。测量方法与维氏硬度基本相同,但载荷很小,以克力计数;压痕的特征尺寸也很小,需要用读数显微镜测出,故得名。固溶强化(solid solution strengthening)在纯金属中加入溶质原子（间隙型或置换型）形成固溶合金（或多相合金中的基体相），将显著提高屈服强度，此即为固溶强化。形变强化(strain strengthening)从图3-2的应力应变曲线上可以看出， 材料屈服以后，随着塑性变形量的增加，所需的应力是不断增加的，这种现象叫形变强化，也叫加工硬化。形变强化是金属强化的 重要方法之一,它能为金属材料的应用提供安全保证,也是某些 金属塑性加工 工艺所必须具备的条件，如拔制。晶界强化(grain size strengthening)随着晶粒细化，晶界所占体积增加，金属的强度和塑性是同时提高的。这种强化工艺称为晶界强化。弥散强化(第二相强化)(dispersion strengthening)所谓第二相强化是指在金属基体（通常是固溶体）中还存在另外的一个或几个相，这些相的存在使金属的强度得到提高。择优取向（preferred orientation） 在一般多晶体中,每个晶粒有不同于相邻晶粒的结晶学取向,从整体看,所有晶粒的取向是任意分布的。但某些情况下,晶体的晶粒在不同程度上围绕某些特殊的取向排列,就称为择优取向或简称织构。 再结晶（recrystallization）金属塑性变形后，被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒这种现象称为再结晶。再结晶温度（recrystallization temperature）再结晶温度是开始产生再结晶现象的最低温度。对纯金属，再结晶温度约为.Tm，式中Tm为金属的熔点。热处理（heat treatment） 热处理是对固体金属或合金进行加热、保温和冷却处理以便得到所需性质的一种加工工艺。其原理是利用扩散、晶核化、沉积和晶体增长等现象，使金属或合金的组织发生变化，进而获得均匀的或改性的机械和物理性质。扩散型相变、非扩散型相变(transformation involving diffusion、diffusionless transformation)根据冷却速度的不同，存在着二大类固态相变，一类是相变时存在原子扩散，为扩散型相变，如珠光体、贝氏体转变；还有一类是不存在原子的扩散，但原子也发生了重排，为非扩散型相变，如马氏体相变。马氏体（martensite）马氏体是高温相以很快的速度冷却，以非扩散转变形成的产物。钢在高温奥氏体化后淬火得到马氏体。贝氏体（bainite）贝氏体是在奥氏体化后被过冷到珠光体转变温度区间以下，马氏体转变温度区间以上这一中温区间（所谓“贝氏体转变温度区间”）转变而成的由铁素体及其内分布着弥散的碳化物所形成的亚稳组织。退火(annealing)将组织偏离平衡态的钢加热到适当温度,保温一段时间,然后缓慢冷却(炉冷)以获得接近平衡态组织的热处理工艺叫退火正火(normalizing)将钢件加热到Ac3以上30-50，保温后取出在空气中冷却，这是正火淬火（quenching）将钢件加热到奥氏体化温度并保温后，急冷（油冷或水冷）至室温，从而使奥氏体变成马氏体的处理为淬火。回火（tempering）回火指将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度,保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。回火的作用在于:提高组织稳定性,使工件在使用过程中不再发生组织转变,从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。消除内应力,以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。调整材料的力学性能以满足使用要求。 时效（ageing）时效是指合金经固溶处理或冷塑性变形后，在室温或一定温度保温，以达到沉淀硬化目的的工艺。人工时效（artifical aging）人工时效是在高于室温以上，通过过饱和固溶体中可溶组分的脱溶，使合金强化的热处理。自然时效（natural aging）自然时效是在室温下，通过过饱和固溶体中可溶组分自发的脱溶，使合金强化的处理。控制轧制(controlled rolling)把金属材料压力加工和热处理工艺相结合，同时利用形变强化与相变强化的一种形变热处理工艺。铝-锂合金(Al-Li alloy)铝-锂合金是一种新型铝合金材料,具有较高的强度和弹性模量,是航空航天工业理想的结构材料,用于飞机上,可减轻飞机重量816%。铝锂合金还具有良好的抗辐照特性和较高的电阻率,经受中子辐照后残留放射性低,可用作核聚变装置中的真空容器。此外,铝锂合金在一定温度和应变速率下具有很好的超塑性,可用以制造超塑性/扩散焊接结构,应用于航空和车辆等各个领域。紫铜(red copper) 紫铜即纯铜。黄铜(brass)黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金。青铜(bronze)最早使用的青铜是Cu-Sn合金，现在把除黄铜以外的铜合金都称为青铜。型钛合金 ( - titanium alloy)金属钛有两种异构体，一种是密排六方结构的相，是低温稳定相；另一种是体心立方结构的相，是高温稳定相。成分中含有相稳定元素，在室温稳定状态基本为相的钛合金为型钛合金。型钛合金 ( - titanium alloy)成分中含有相稳定元素，在室温稳定状态基本为 相的钛合金为型钛合金。+型钛合金（+ titanium alloy）成分中含有较多的 稳定剂，在室温稳定状态由 及 相所组成的钛合金为+型钛合金。 钛铝化合物为基的钛合金(Ti-Al intermetallic compound)钛铝化合物是指Ti3Al,TiAl,TiAl3这些金属间化合物。钛铝化合物为基的钛合金是一种新型钛合金。钛铝化合物为基的高温钛合金与普通钛合金及镍基高温合金比较，高温性能明显优于普通钛合金，已与镍基高温合金相近。熔点melting point熔点是固体熔化的温度。老化(aging)材料在环境作用下逐步失效的过程。复合材料（composite materials）复合材料是由两种或两种以上的组分材料通过适当的制备工艺复合在一起的新材料，其既保留原组分材料的特性，又具有原单一组分材料所无法获得的或更优异的特性。基体（matrix）复合材料中占主要组分的材料称为基体。增强材料（reinforced materials）增强材料是复合材料的重要组成部分，相对基体而言，主要起到增强作用。复合材料中的增强材料就其形态而言，主要有纤维及其织物、晶须和颗粒。就其组成的性质而言又可分为有机增强材料、金属增强材料和无机非金属增强材料（见图3-80）。混合法则（Rule of Mixtures）在复合材料中，在已知各组分材料的力学性能、物理性能的情况下，复合材料的力学性能（如强度、弹性模量）和物理性能（密度、电导率、热导率、热膨胀系数等）主要取决于组成复合材料的材料组分的体积百分比（vol.%），可用下式表示：式中Pc 表示复合材料的某性能，如强度、弹性模量、密度、电导率、热导率、热膨胀系数等；Pi 表示各组分材料的对应复合材料的某性能；V表示组成复合材料各组分的体积百分比（vol.%）；下标i表示组成复合材料的组分数（包括基体、若干增强材料）。上式称之为混合法则。复合材料增韧机制(toughening meehanism of composite materials)复合材料在受冲击载荷时材料发生破坏（断裂），其韧性大小取决于材料吸收冲击能量大小和抵抗裂纹扩展的能力。以纤维增强复合材料为例，主要有纤维的拔出、纤维与基体的脱粘、纤维搭桥等增韧机制。除了上述增韧机制外，在颗粒、短纤维和晶须增强复合材料中，由于增强材料的存在，阻碍了裂纹在基体中的扩展，在增韧方面，还存在有裂纹偏转、微裂纹增韧等机制。此外，在陶瓷基复合材料中，利用氧化锆的相变产生的体积效应，引起基体产生微裂纹，从而增加陶瓷基复合材料的韧性，这种方法称之为相变增韧机制。复合材料中界面作用(interface effect of composite materials)在复合材料中，界面往往起到把载荷由基体传递到纤维的传递作用。此外，复合材料的界面还起到诱导作用、阻断作用、散射及吸收作用等。为了保证界面的作用，纤维与基体之间要有一定的粘结，并且两者之间的结合与增强材料及基体的性质有关。除此之外，复合材料界面的结合方式、界面结构和性质会直接影响和控制复合材料的性能。功能材料（functional materials）功能材料是与结构材料相对应的另一大类材料，主要利用材料的光学、电学、磁学等性能。一次功能(primary function)当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于同一种形式时，材料仅起能量传递的作用，材料的此种功能为一次功能。二次功能(secondary function)当向材料输入的能量和从材料输出的能量不属于同一种形式时，材料起能量转换作用，材料的此种功能为二次功能。导电性（conductivity）导电性是评价材料所具有的传导电流的性质。电阻率 （electric resistivity）电阻率是单位横截面积、单位长度的物质的电阻值，表征材料对电流的阻碍能力的物理量。电导率 （conductivity）电导率是电阻率的倒数，表征材料导电能力的物理量。材料生产工艺(material production technics)材料的生产工艺就是把天然原料（包括初级人造原料）经过物理和化学变化而变成工程上有用的原材料的工艺技术，如钢铁厂冶炼生产钢材、化工厂合成塑料颗粒的过程。 材料加工工艺(material process technics)材料的加工就是把材料制备成具有一定形状尺寸和性能的制品的过程。主要指材料的成形加工、内部组织结构的控制以及表面处理等，如制罐厂把薄金属带制造成易拉罐、塑料厂生产出塑料制品的过程。工艺性能(process properties)通常指材料可被加工的能力，也称加工性能。根据特定的制造方法要求，材料的加工性能包括可焊接性、可铸造性、可切削性、可成型性和可变形性等等。它是材料能否大量工业应用的一个重要因素。冶 金(metallurgy)金属材料一般从矿石中提取，往往涉及到冶炼过程，因此金属材料的生产通称为冶金。根据工艺特点的不同可分为：火法冶金、湿法冶金、电冶金以及粉末冶金等。火法冶金(fire metallurgy)火法冶金是指利用高温（超过金属熔点温度）从矿物中提取金属或其他化合物的方法，典型的例子是钢铁材料的冶炼。湿法冶金( wet metallurgy) 利用溶剂，借助于氧化、还原、中和、水解、络合等化学作用，对原料中金属进行提取和分离，得到金属或其化合物的过程，称为湿法冶金。其优点是环境污染少，并且能提炼低品位的矿石，但成本较高。主要用于生产锌、氧化铝、氧化铀及一些稀有金属。电冶金(electricity metallurgy)电冶金是指应用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精炼金属的冶金过程，一般仅指电解（电化学）冶金，包括水溶液电解和熔盐电解冶金。电冶金通常用于获得高纯度金属，如高纯铝、镁、钠等金属的生产。粉末冶金(powder metallurgy)把原料粉末在固态条件下压制成型，通过加热烧结的方式得到制品的过程称粉末冶金。与陶瓷产品的生产工艺非常相近。多用于制造切削用的硬质合金（碳化钨、碳化钛等难熔碳化物的混合物）刀头，钨、铌、钽、钛等高熔点致密合金零件等。单晶制备(single crystal making)单晶材料的制备关键使是避免多余晶核的形成，保证唯一晶核的长大，因此，要求材料纯度高，凝固过程过冷度低。目前单晶制备已发展成为一种重要的专门技术。按照单晶材料原子的来源，可以分为液相法、气相法和固相法，其中液相法应用较多，如单晶硅的制备。铸 造(casting)铸造是将金属材料由液态直接凝固成型的一种通用方法，即将熔融金属浇注到型腔内，凝固后得到一定形状的铸件。成本低廉，能大批制造出内腔形状复杂的零件，但铸件的机械性能较差。压力加工(pressure process)对固态金属施加外力，通过塑性变形得到一定形状尺寸和性能的制品的过程就是压力加工。根据加工方式的不同，压力加工可分为锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压等过程。压力加工的一个重要特点是可改善金属材料的机械性能，可以提高材料的强度和韧性。根据加工温度的不同，通常分为热加工和冷加工。热加工(thermo-process)热加工是指在再结晶温度以上进行的加工过程（再结晶温度可近似用熔点的0.4倍来估计（以绝对温度表示），如纯铁为450）。锻造和热轧就是典型的热加工。热加工可以改善材料的内部组织结构，缺点是表面的氧化不可避免，影响表面质量，同时尺寸精度也较低，常常用于成形毛坯。冷加工(cold work)冷加工是指低于再结晶温度下进行的加工过程。由于温度较低，冷加工过程不能产生回复和再结晶现象。冷加工过程中工件将不断受到加工硬化，使工件成形同时也得到强化。冷加工可以获得较精密的尺寸和良好的表面质量，多用于加工比较薄的产品。焊 接(weld)焊接是使两个分离的固态物质借助于原子间结合力而连接在一起的连接方法，通过压结、熔合、扩散、合金化、再结晶等现象，而使金属零件永久地结合。焊接是一种高速高效的连接方法，广泛地用于制造桥梁、船舶、车辆、压力容器、建筑物等大型工程结构。焊接过程对材料的影响很大，是一个很重要的工艺过程。包括电弧焊、气焊、气体保护焊、电渣焊、压力焊和钎焊等等。切削加工(cutting process)切削加工是指利用各种刀具，单纯改变零件的外形和尺寸的物理加工过程。切削加工一般不引起材料内部组织和性能的变化（少量的加工硬化除外），可提高零件尺寸精度和表面光洁度，或者获得其它手段不易得到的特殊的形状。金属的切削加工可分为车、铣、刨、钻和磨五种基本的方法。切削过程生产效率较低，成本较高。注射成型（注塑）(inject forming)利用注塑机将熔化的塑料快速注入闭合的模具内，使之冷却固化，开模得到定型的塑料制品的方法。注塑过程包括加料、塑化、注射、冷却和脱模等工序。挤出成型（挤塑）(pressing forming)）利用挤出机，借助柱塞或螺杆的挤压作用，使受热熔化的塑料连续通过口模成型的过程。挤塑主要用于生产各种热塑性的塑料板材、棒材、管材、异型材、薄膜、电缆护层等，具有生产效率高、用途广、适应性强等特点。模压成型（压塑）(coining forming)将原料放入加热的模具型腔内，加压加热使塑料发生交联化学反应而固化，得到塑料制品的过程。模压通常在油压机或水压机上进行，整个工艺包括：加料、闭模、排气、固化、脱模和清理模具等工序。吹制成型（吹塑）(blow-moulding forming)吹塑类似于吹制玻璃器皿，是制造塑料中空制品或薄膜等的常用工艺。通常是把挤塑、注塑得到的管状坯料，加热软化，置于对开的模具中，将压缩空气通入使其吹胀，紧紧贴于模具的内壁，冷却后脱模即得到制品。浇铸成型（铸塑）(casting forming)类似于金属的铸造，将处于流动状态的高分子材料注入特定的模具，使之固化并得到与模具型腔一致的制品的过程。其特点是铸模的成本低，可以把塑料与其它材料包封在一起，但生产效率低，尺寸精度差。浇铸成型还可以用于橡胶制品的生产。压延成型(drawing forming)压延成型是生产橡胶片材（胶片）的主要成型方法，类似于金属材料的轧制。压延成型就是使材料在相对旋转的加热辊之间被压延，而连续形成一定厚度和宽度的薄板材的过程。压延之后可以趁热通过压花辊，得到压花薄膜。 表面改性(surface modification)为获得材料表面与内部不同的性能，可以借助许多特殊方法改变材料表面的化学成分、物理结构和相应的性能，或者获得新的薄膜材料，这就是表面改性。表面改性包括：离子注入、离子束沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、等离子体化学气相沉积和激光表面改性等等。离子注入(ion injecting)离子注入就是在真空中把气体或固体蒸汽源离子化，通过加速后把离子直接注入到固体材料表面，从而改变材料表面（包括近表面数十到数千埃的深度）的成分和结构，达到改善性能之目的。物理气相沉积(physical vapor diposition)用热蒸发或电子束、激光束轰击靶材等方式产生气相物质，在真空中向基片表面沉积形成薄膜的过程称为物理气相沉积。包括：蒸发镀膜、溅射沉积和离子镀膜等物理方法。化学气相沉积(chemical vapor diposition) 利用气态物质在固体表面上进行化学反应，生成固态沉积物的过程，称为化学气相沉积。包括常压化学气相沉积、低压化学气相沉积、激光化学气相沉积、金属有机化合物化学气相沉积和等离子体化学气相沉积等。 激光表面改性(laser surface improving)利用激光产生的热量对工件表面进行处理的过程就是激光表面改性。激光表面改性包括：激光相变硬化、激光表面熔融、激光涂敷、激光表面合金化等。其优点是：非接触式的处理，热变形小；可以局部加热，能量密度高，处理时间短，可以在线加工，能精确控制处理条件，便于自动化过程。缺点是：设备费用较贵，成本高；处理效率低，不适宜大面积处理等等。金属雾化喷射沉积(Spray atomization and deposition of Metals)金属雾化喷射沉积是指将金属熔化成液态后，雾化为熔滴颗粒，然后直接沉积在具有一定形状的收集器上，从而获得大块整体致密度接近理论密度的金属实体的过程。 金属半固态加工(semi-solid processing)在金属凝固过程中，进行剧烈搅拌，或控制固-液态温度区间，得到一种液态金属母液中均匀地悬浮着一定固相组分的固-液混合浆料，这种浆料具有某种流变特性，可以方便地进行成型加工。利用这种金属浆料加工成型的方法，称为金属的半固态加工。半固态加工的主要流程包括：金属浆料制备、半固态铸造、半固态压力加工等。自蔓延高温合成技术(self-propagation hige-temperature synthesizing technology)自蔓延高温合成技术也称燃烧合成，是一种利用化学反应（燃烧）本身放热制备材料的新技术。其过程为把原料按一定比例混合成型，然后通过点火引燃，使其局部发生燃烧反应，并得到所需要的反应产物。同时，燃烧反应放出的热量足以使其它部分原料逐步燃烧，使整个坯料完全发生反应，获得具有所需的一定成分和结构的材料。失效（failure）所谓失效就是产品失去了规定的功能，而这规定的功能是指国家有关法规、质量标准以及合同规定的对产品适用、安全和其他特性的要求。失效分析( failure analysis)失效分析就是判断失效产品的失效模式、查找产品的失效机理和原因，提出预防再失效的对策这样一系列的技术活动和管理活动。失效分析的对象是失效产品及其相关的失效过程，因此它是一种全过程全方位的分析。失效模式 (failure mode)失效模式是指失效的外在宏观表现形式、过程规律和失效机理。失效机理( failure mechanism)失效机理是指失效的物理、化学变化的本质和微观过程。既要分析微观上原子、分子尺度和结构的变化，也要涉及宏观的性能。根据机械失效过程中材料发生变化的物理、化学的本质不同和过程特征的差异，可作如下分类：变形、断裂、磨损、腐蚀等，对于具体的失效问题，往往是几种不同的材料变化机理引起的。淬透性（hardenability）淬透性表示奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力，其大小是用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度来表示的。淬透性是钢的重要工艺性能。是选材和确定热处理工艺的重要依据。脆性断裂（brittle fracture）脆性断裂是几乎不伴随塑性变形而形成脆性断口（断裂面通常与拉应力垂直，宏观上由具有光泽的亮面组成）的断裂。脆性断裂一般包括沿晶脆性断裂、解理断裂、准解理断裂、疲劳断裂、腐蚀疲劳断裂、应力腐蚀断裂、氢脆断裂等。塑性断裂(ductile fracture)与脆性断裂不同，塑性断裂是材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂方式。穿晶断裂(transgranular fracture)/font穿晶断裂又称晶内断裂，裂纹穿过晶粒内部。沿晶断裂(intergranular fracture)沿晶断裂又称晶间断裂，它是多晶体沿不同取向晶粒间晶界分离的现象。疲劳断裂（fatigue fracture）疲劳断裂指金属在循环载荷作用下产生疲劳裂纹萌生和扩展而导致的断裂，其断口在宏观上由疲劳源、扩展区和最后破断区三个区域构成，在微观上可出现疲劳条纹。解理断裂（cleavage fracture）解理断裂是金属在正应力作用下，由于原子结合键破坏而造成的沿一定的晶体学平面（即解理面）快速分离的过程，是一种脆性断裂。准解理断裂(quasicleavage)准解理断裂是介于解理断裂和韧窝断裂之间一种过渡断裂形式，准解理的形成过程是首先在许多不同部位同时产生许多解理裂纹核，然后按解理方式扩展成解理小刻面，最后以塑性方式撕裂，与相邻的解理小刻面相连，形成撕裂岭。韧窝断口(dimple fracture)韧窝是金属塑性断裂的主要微观特征。它是材料在微区范围内塑性变形产生的显微空洞，经形核、长大、聚集最后相互连接而导致断裂后，在断口表面上所留下的痕迹。韧窝的大小包括平均直径和深度。影响韧窝大小的主要因素从材料方面讲为第二相的大小、密度、基体的塑性变形能力、形变硬化指数等，从外界条件讲与应力大小和加载速率有关。一般在断裂条件相同时，韧窝尺寸越大，表示材料的塑性越好。纤维区，放射区，剪切唇(radiation region,fibrous region,shear lip)金属断裂的宏观断口通常可分为三个宏观特征区，即中间的纤维区，然后是放射区和剪切唇区，这就是所谓的断口宏观特征三要素。纤维区的宏观平面与拉伸应力轴垂直，呈粗糙的纤维状，断裂从这一区