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固体中的结合键分为：离子键、共价键、金属键三种化学键，分子键、氢键物理键。键能大小：离子键、共价键、金属键、分子键、氢键工程材料分为：金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料复合材料：由两种或两种以上固体物质组成的材料。复合材料的性能是组成它的任何单一材料所不具备的。树脂基复合材料、金属基复合材料。晶体：原子（分子）在三维空间按一定规律作周期性排列的固体。金属中的晶体结构：体心立方（bcc）、面心立方（fcc）、密排立方（hcp）前两种属于立方晶体，后一种属于六方晶系。体心立方致密度：k=0.68 面心立方、密排立方致密度：k=0.74晶体缺陷类型：点缺陷：在空间三维方向的尺寸很小，相当于原子数量级。如空位，间隙原子。线缺陷：在两个方向上的尺寸很小，另一个方向上的尺寸很大。如各种类型的位错。面缺陷：一个方向上的尺寸很小，两个方向上的尺寸很大。如晶界、相界。柏氏矢量：一个可以揭示位错本质并能描述位错行为的矢量。对刃型位错，柏氏矢量与位错线互相垂直，这是刃型位错的重要特征。位错的运动分为滑移和攀移。滑移：位错线沿滑移面的移动，任何类型的位错均可进行滑移攀移：位错垂直于滑移面的移动，只有刃型位错才进行攀移。晶体结构条件：柏氏矢量必须连结晶体中的一个原子平衡位置到另一个平衡位置能量条件：柏氏矢量必须使位错处于最低能量。在某种晶体结构中，如从结构条件看柏氏矢量可取很多，但从能量条件看，能量越低，位错越稳定，故柏氏矢量越小越好，因此实际晶体中存在的位错其柏氏矢量只有少数几个。根据层错的形成方式不同，面心立方晶体有两种不全位错：肖克莱、弗兰克不全位错共价晶体和离子晶体中都含有位错。与金属相比，共价晶体和离子晶体中固有的位错，特别是可动的位错很少；金属在变形时可大量增殖位错，而共价晶体和离子晶体由于结合力很强，位错运动时点阵阻力很大，这些都是导致其变形比金属困难。相从结构上可以分为：固熔体、化合物、陶瓷晶体相、玻璃相、分子相。不同元素的原子尺寸、化学亲和力、电子浓度、晶体结构等因素对固熔度（摩尔分数）有影响固熔体的硬度、强度往往高于组成它的各组元，而塑性较低，这种现象叫做固熔强化熔质和熔剂原子尺寸相差越大或固熔度越小，固熔强化越显著。影响金属间化合物因素：电负性、电子浓度、原子尺寸。对应的化合物：正常价化合物、电子化合物、间隙化合物。晶体构造：晶体相、气相、玻璃相陶瓷晶体中重要的两类结构：氧化物结构、硅酸盐结构共同点：1、结合键主要是离子键，或含有一定比例的共价键 2、有确定的成分，可以用准确的分子式表示 3、具有典型的非金属性质分子相：固体中分子的聚集状态，它决定了分子固体的微观结构常用的聚合反应：加聚反应、缩聚反应过冷现象与过冷度纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为过冷。实际开始结晶温度 与理论结晶温度 之间的温度差 ，称为过冷度。过冷度越大，实际开始结晶温度越低。金属的过冷度并不是一个恒定值，而是受金属中的杂质和冷却速度的影响。金属越纯，过冷度越大；冷却速度越快，过冷度越大。金属要结晶，必须过冷，不过冷就不能结晶。过冷是结晶的必要条件过冷度越大，形核数目越多，结晶后的晶粒就越小，铸件的机械性能越高。金属结晶的热力学条件：液体中这些不断变换着的近程有序原子集团与那些无序原子形成的动态平衡。高温下原子热运动剧烈，近程有序原子团只能维持短暂时间即消散，而新的原子集团又同时出现，时聚时散，此起彼伏。这种结构的不稳定现象称为结构起伏。结构起伏现象是液态金属结构的特征之一，它是产生晶核的基础过冷是金属结晶的必要条件，因为只有过冷才能造成固态金属自由能低于液态自由能的条件，也只有过冷才能使液态金属中短程规则排列结构成为晶胚。能量起伏：液体金属中微观区域自由能的变化也和其中的结构起伏类似，处于能量起伏的动态平衡中。均匀形核：在过冷液态金属中，依靠结构起伏形成大于临界晶核的晶胚，同时必须从能量起伏中获得形核功，才能形成稳定的晶核。结构起伏与能量起伏是均匀形核的必要条件，同时，均匀形核还必须在一定的过冷条件下进行。因为在一定过冷度下，才有相当于临界晶核大小的晶胚涌现。且晶胚的最大尺寸也与过冷度有关，它随过冷度的增大而增大。细化晶粒：适当增大过冷度、变质处理、附加震动与搅拌晶核与固体杂质的结构很接近，它们之间符合点阵匹配原则：结构相似，原子间距大小相当。其相似和相当程度越大，促进形核的作用越显著。工业中在浇铸前加入“形核剂”，就是增加非均匀形核的形核率，已达到细化晶粒的目的。晶体长大机制：垂直长大方式、横向长大方式：二维晶核台阶生长机制、晶体缺陷台阶生长机制在一个系统中，具有同一聚集状态的均匀部分成为相，不同相之间有明显的界面分开。固熔体的凝固过程与金属凝固过程特点比较：1、 固熔体合金凝固时结晶出来的固相成分与原液相成分不同，所以固熔体凝固形核时，除了需要能量起伏和结构起伏，还需要成分起伏，因而固熔体凝固形核比纯金属困难。2、 固熔体凝固需要一定的温度范围，在此温度范围的每一温度下，只能凝固出来一定数量的固相。即固熔体凝固必须依赖于异类原子的互相扩散，这就需要时间，所以凝固速率比纯金属慢。固熔体不平衡结晶时，由于从液体中先后结晶出来的固相成分不同，使得一个晶粒内部化学成分不均匀，这种现象是晶内偏析。固熔体一般都以树枝状方式结晶，树枝的晶轴含高熔点组元较多，而晶枝间含较低熔点组元较多，故把晶内偏析称为枝晶偏析。热温过冷：纯金属结晶时熔点不变，液体的过冷度完全取决于实际温度的分布。固熔体合金结晶时，一定条件下，熔质原子在液-固界面前沿液相内的分布会发生变化，液相的熔点也随着变化，使过冷度深入液相内部，这种由于液相成分改变而形成的过冷叫做成分过冷。稳定化合物：具有固定熔点，在熔点以下保持固有的结构而不发生分解。 铁的同素异形转变：45钢冷却结晶过程：L L+A A A+F F+PT12钢结晶过程：L L+A A A+ P+P158 159 149 P215铸锭的晶粒组织由三个区域组成：细晶粒区、柱状晶粒区、等轴晶粒区扩散研究：1、扩散速率及其宏观规律 2、扩散微观机理，即扩散过程中原子的具体迁移方式菲克第一定律：可直接用于处理稳态扩散问题，浓度分布不随时间变化。菲克第二定律：扩散机制：间隙机制、空位机制、其他扩散机制上坡扩散：由浓度低处向浓度高处扩散的现象扩散的驱动力不是浓度梯度而是化学位梯度。塑性变形的目的：改变材料的外形与尺寸、改变组织改变性能临界分切应力 的大小取决于金属的本性，与外力无关。金属的纯度、变形速度、温度、金属的加工、热处理都对切应力有影响。交滑移：在晶体中，出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移。实际上晶体的滑移是通过位错运动实现的。晶体在滑移时，并不是滑移面上的全部原子同时移动，只有位错线中心附近的少数原子移动很小的距离，因此所需的应力要比晶体作刚性滑移低得多。孪生变形：在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和一定的晶向相对于另一部分作均匀的切变所产生的变形。晶粒越细，在一定体积内的晶粒数目越多，则在同样变形量下，变形分散在更多的晶粒内，变形较均匀，且每个晶粒中塞积的位错少，因应力集中引起的开裂机会少，有可能在断裂之前承受较大的变形量，即表现出较高的塑性。细晶粒金属中，裂纹不易萌生，也不易传播，因而在断裂过程中吸收了更多的能量，表现出较高的韧性。细晶强化是实际生产中获得良好强、韧性的重要强化方法。固熔强化实质：熔质原子与位错的弹性交互作用，电交互作用，化学交互作用。柯氏气团：熔质原子与位错弹性交互作用的结果，使熔质原子趋于聚集在位错的周围，以减小畸变，降低体系的能量，使体系更加稳定。变形结构：在多晶材料的塑性变性中，随变形度的增加，多晶体中原先任意取向的各个晶粒发生转动，从而使取向趋于一致，形成择优取向。应变硬化：随着形变量的增加，金属的强度，硬度上升，塑性，韧性下降。组织随加热温度变化： 回复、再结晶、晶粒长大力学性能变化：在回复阶段，强度、硬度、塑性等力学性能变化不大。再结晶阶段，随温度升高，强度、硬度下降，塑性急剧升高。晶粒长大阶段，强度、硬度继续下降，塑性在晶粒粗化不十分严重，仍有继续升高趋势，晶粒粗化严重时，塑性也下降。对回复导致的性能变化的解释：电阻率的下降显著是由于空位的减少和位错应变能的降低，内应力的降低主要是由于晶体弹性应变能的基本消除，硬度和强度下降不多是由于位错密度下降不大的缘故。影响再结晶因素：退火温度、变形程度、原始晶粒尺寸、微量熔质原子、分散相粒子热变形引起的组织、性能变化：改善铸造状态的组织缺陷、热变形形成流线，出现各向异性、形成带