材料科学基础---点阵部分.docx

点阵: 由等同点规则地、周期性重复排列所组成的三维阵列阵点：空间点阵中的点。晶胞（单胞）: 能代表整个空间点阵特征的最小单元体。点阵参数：晶胞中的三个棱边长度a、b、c, 三个棱边夹角、。点阵常数（晶格常数）:晶胞中的三个棱边的长度a、b、c 。晶体结构：组成物质的质点（原子、分子、原子团）依靠一定的结合键结合后，在三维空间规则地、周期性的重复排列。晶向族：空间位向不同，但原子排列情况相同的等同晶向属于一个晶向族。以uvw表示。晶面族: 原子排列和分布规律完全相同，仅空间位向不同的一组晶面属于一个晶面族。用hkl表示。晶带：所有平行于或相交于同一直线的晶面构成一个晶带。晶带轴：晶面相交的棱的直线。晶带定理：当晶带轴的指数为uvw,晶带有任何一个晶面指数（hkL），因为二者互相平行，必然具有下列关系：hukvlw0配位数（CN）：晶体结构中，与任一原子最近邻且等距离的原子数。致密度：单位体积晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比。合金相: 在金属中加入其它金属或非金属元素组成合金，合金组元间交互作用会形成具有一定结构和一定成分的合金相中间相: 相图中间位置，都是化合物，晶体结构和组成它们的组元不相同。固溶体: 以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入溶质原子所形成的均匀混合的固态溶体。置换固溶体: 溶质原子置换了溶剂原子位置而形成的固溶体。影响置换固溶体固溶度的因素: 1.晶体结构2.尺寸因素3.电负性效应（化学亲和力）4电负性：指元素的原子在化学反应或形成合金时，能够得到电子成为负离子的能力。原子价：形成合金时，每个原子平均贡献出来的公有电子数。间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙中形成的固溶体。点阵常数变化: 溶质原子引起点阵畸变，使固溶体的点阵常数变化。固溶强化：固溶体中随溶质含量的增加，固溶体的强度、硬度增加的现象。固溶强化的原因：溶质的溶入产生点阵畸变。中间相（金属间化合物）：合金中各组元发生化学的相互作用，形成晶体结构不同于纯组元，在相图上处于中间位置的新相。间隙相（简单间隙相）：非金属的原子半径(rX)与金属的原子半径(rM)之比小于0.59时形成的具有简单结构的金属化合物。间隙化合物（复杂间隙相）：rX/rM0.59时形成的具有复杂结构的金属化合物。晶体缺陷分类：1、点缺陷2、线缺陷3、面缺陷刃型位错：晶体因滑移而出现的多余半原子面，相当于插入晶体并终止于滑移面上的刀刃。位错线：多余半原子面与滑移面的交线刃位错类型：正刃型位错：多余半原子面位于滑移面上部的刃位错。负刃型位错：多余半原子面位于滑移面下部的刃位错。混合位错：滑移矢量（外力）既不平行也不垂直于位错线，而与位错线交成任意角度的位错。刃位错：位错线与柏氏矢量相垂直的位错。刃位错特点：柏氏矢量垂直于位错线；柏氏矢量平行于外力。螺型位错：柏氏矢量平行于位错线的位错。螺位错特点：柏氏矢量平行于位错线；柏氏矢量平行于外力。柏氏矢量：是一个反映位错周围点阵畸变总垒积的物理量。矢量的方向：表示位错的性质与位错运动导致晶体滑移的取向；该矢量的模：表示畸变程度（位错的强度）。滑移面：滑移面是由位错线与柏氏矢量共同决定的平面。滑移：在切应力作用下，晶体中的位错沿滑移面的运动。攀移：刃位错在垂直于滑移面的方向发生的上下运动。运动位错的交割：不同滑移面上运动位错相遇发生相互截割的过程。割阶：形成的曲折线段不在位错所在的滑移面上。扭折：形成的曲折线段处于位错所在的滑移面上。位错的应变能：单位长度位错所储存的畸变能。位错密度：单位体积晶体中所包含位错线的总长度。Frand-Read位错源：交滑移：两个或两个以上的不同滑移面，同时或交替向相同的滑移方向进行的滑移。双交滑移：螺位错经交滑移后再转回到与原滑移面平行的晶面上继续滑移的过程。单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错。全位错：柏氏矢量等于点阵矢量整数倍的位错。不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错。部分位错：柏氏矢量小于点阵矢量的位错。堆垛层错：实际晶体结构中密排面的正常堆垛顺序发生的局部错乱。层错能：产生单位面积层错所需要的能量不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错。小角度晶界：相邻晶粒位向差小于10的晶界；亚晶界均属于小角度晶界，一般小于2大角度晶界：相邻晶粒位向差大于10的晶界；多晶体中的晶界大多属于此类。孪晶：晶体的一部分以某一面为对称面与另一部分呈镜面对称的一对晶体。 扩散第一定律（Fike第一定律）：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量(扩散通量)，与该截面处的浓度梯度成正比。该规律称为菲克第一定律， J：扩散通量，表示扩散物质流过单位截面的速度， D：比例常数为扩散系数，是反映扩散能力和决定扩散过程的物理量，是单位浓度梯度时的扩散通量，单位为cm2s；：体积浓度单位为g/cm3，原子数/cm3，Kg/m3。单位体积物质中扩散物质的重量或原子数。d/dx：沿X轴的浓度梯度，指向浓度增加的方向。负号：由于扩散方向与浓度梯度方向相反，式中加以负号。表示扩散由高浓度处向低浓度的方向进行。扩散第一定律的适用范围：稳态扩散。即在一定区域内，浓度不随时间变化。扩散第二定律（Fike第二定律）：以浓度为因变量，以距离X和时间t为自变量的偏微分方程（范围：非稳态扩散过程）柯肯达尔效应：置换互溶组元所构成的扩散偶中，由于两种原子以不同速度相对扩散，扩散通量不相等，造成标记面漂移的现象。相平衡：系统中同时共存的各相长时间不互相转化。凝固：由液体变为固体的过程。结晶：液态金属变为固态金属的过程就是结晶。过冷：金属在理论结晶温度以下仍保持液体的现象。过冷度：理论结晶温度Tm与实际结晶温度T之差。T=Tm-T临界晶核半径：长大和消失几率相等的晶坯的尺寸。形核率: 单位时间内，在单位体积中形成晶核的数目。 N=Kexp(-G*/Kt)*exp(-Q/kT)其中K为比例常数；G*为形核功；Q为原子越过液，固相界面的扩散激活能；k为玻尔兹曼常熟；T为热力学温度。出现峰值，原因是在过冷度较小时，形核率主要受形核率因子控制，随着过冷度增加，所需的临界形核半径减小，因此形核率迅速增加，并达到最大值；随后当过冷度继续增大时，尽管所需的临界晶核半径继续减小，但由于原子在较低温度下难以扩散，此时，形核率受扩散的几率因子所控制，即过峰值后，随温度的降低，形核率随之减小。形核方式：均匀形核（自发形核）：新相的晶核在母相中不依附任何外来物而形成。非均匀形核（非自发形核）：新相核心依附于液体内存在的杂质或容器表面形成。晶体长大：形核后液相原子移到固相的量大于固相原子移到液相中的量，液固界面向液相中迁移的现象。晶体长大机制：a连续长大b二维晶核c借螺型位错长大；纯金属的生长形态，在dT/dZ0时，呈平面状，界面与液相等温而平行，在dT/dZ0呈树枝状。消除枝晶偏析的办法：扩散退火（高温下、长时间保温），使原子充分扩散均匀。影响枝晶偏析的因素：（1）冷却速度：冷速快，原子难以扩散均匀，偏析严重。（2）偏析元素的扩散能力：扩散能力强，偏析程度减弱。（3）结晶区间大小：区间大，偏析严重。伪共晶：由非共晶合金所获得的全部共晶组织。离异共晶:失去共晶组织特征的两粗大晶粒的混合体。偏晶转变：一个液相恒温下转变为一个新的液相和一个固相。铁素体（或F）：碳原子溶入体心立方铁的八面体间隙中形成的间隙固溶体。高温铁素体（-Fe）：在1394以上，碳溶入-Fe中形成的固溶体，仅在高温下存在，最多溶0.09 %C。奥氏体: 碳原子溶入面心立方铁的八面体间隙中形成的间隙固溶体。渗碳体:铁与碳形成的稳定化合物珠光体：铁素体和渗碳体的整合组织。过冷：由于成分变化而在界面前沿液体中出现的过冷。影响成分过冷的因素：合金本身，外界条件共