材料科学基础笔记

第一章金属和合金的晶体结构 重点内容 1 1 金属的定义 金属是具有正的电阻温度系数 与其他材料的本质区别 超导材料 的物质 通常具有良好的导电性 导热性 延展性等 外层电子一到两个 金属键 1 2 金属晶体典型结构 材料的原子排列 1 基元在三维空间的规律性排列 长程有序 2 空间点阵 是一个几何概念 它由一维 二维或三维无规则排列的 阵点组成 记住典型的三种 fcc bcc hcp 3 晶胞参数 记住三种典型的晶体结构的参数 原子半径 原子数 配位数和致密度 计算 相的转变问题 体心立方 Fe 松散结构 配位数 8 八面体间隙 位置 面心立方 Ni Al Cu Fe 74 记住 现有材料之中最紧密 的排列方式 配位数 12 正八面体间隙 位置 密排立方 Mg Zn 配位数 12 原子数 6 个 致密度 12 多晶型转变 转变时致密度发生变化 体心到面心 体积增大 4 晶间及晶向的原子密度 不同晶体结构中有不同晶角 不同晶向上的原子排列方式和排列数 目不一样 求晶向及晶面指数 晶带及晶带轴 面年都出题 已知晶面求晶带轴 u1 k1 l1 u2 k2 l2 u v w 米勒指数求法 7 多晶型转变 同素异构 同素异晶 重结晶 二次结晶 计算在 912 Fe 到 Fe 时体积变化率 V V 2Vbcc Vfcc Vfcc 2 4r 3 4r 3 4r 3 8 8 322 1 3 合金相结构 1 合金 组元 相 2 相 固溶体 基本相 包括间隙固溶体和置换固溶体 Al Cu 合金 固溶体的晶体结构和溶剂晶格相同 中间相 金属间化合物 间隙固溶体致密度低 有限固溶体 无限固溶体只能是置换固溶体 3 知道影响固溶体固溶度的因素 第二相 金属化合物 强化 固溶体强化 1 4 金属晶体缺陷 点缺陷 线缺陷 位错 刃型 螺型 柏氏矢量 可以表示位错的大小和方向 位错线和柏氏矢量构成的平面 定义为滑移面 滑移面是晶体结构中的密排面 滑移面和密排面重合时可 以塑性变形 对一个具体材料来说这两个面不一定重合 面缺陷 A 晶界 纯金属 细晶强化理论 s o Kd 1 2 同一种晶体结构内部 位错 形变强化 第六章 B 合金 相界 不同晶体结构 孪晶 硬 脆 片状马氏体 位错 强 韧 板条马氏体 第二章 纯金属结晶 1 凝固 液态 无序态 结晶 液态 有序态 晶体 恒定温度下进行的 平衡结晶温度 熔点 结晶宏观现象 过冷 T 结晶潜热 记住 结晶微观过程 形核 长大 两个过程交替进行 形成多晶体 2 结晶的热力学条件 当 T Tm G GS GL HS HL T SS SL T 0 驱动力 G Lm T Tm 3 形核的方式 均匀形核 G V G S rK 2 Tm Ln T 非均匀形核 主要以这种方式 G 不要求推导 记住 取值 表示的情况 均匀形核率 单位时间内单位体积液体中形成晶核的数量 非均匀形核率 所需的 T 较小 点阵匹配原理 变质处理 震动 搅拌 超声波 4 晶核的长大 光滑界面 5 粗糙界面 5 结论 金属多数为粗糙界面 记住 有机和无机化合物多为光滑界面 半导体材料二者兼有 晶体长大机制 光滑界面 台阶 二维晶核长大机制 螺旋位错长大 机制 粗糙界面 垂直长大机制 长大速度快 液固界面前沿的温度梯度 正的温度梯度下 平面长大 纯金属 对合金来说 由于成分过冷还 有可能以胞状 树枝状 判断和选择 负的温度梯度下 树枝状形态 铸态 晶粒大小的控制 控制过冷度 变质处理 振动 搅拌 晶粒细化的方法 第三章 二元合金和合金的凝固 3 1 相律 记住 f c p 2 系统压力为常数 f c p 1 地球环境下 3 2 匀晶合金 液固两态下 组元能无限固溶 对应于置换固溶体 适于变形成型 固溶体合金 这种合金不适于铸造 结晶过程 形核 长大 形核方式 均匀 非均匀 形核条件 结构 有能量 成分起伏 与纯金属结晶的差异 异分结晶 结晶时结晶出的固相与液相成分不 同 变温结晶 需要在一定的温度范围内结晶 平衡分配系数 KO G CL 特点 扩散控制 该值的含义 平衡结晶偏析程度的大小 不平衡结晶 低合金含量时 晶内偏析 枝晶偏析 KO 原子扩 散系数 冷却速度 扩散退火可以消除 合金的含量高时 用热加工消除 消除铸造时成分不均匀 现象 成分过冷 熔点与成分的关系 记住 P76 图 对应的长 大方式 3 3 共晶相图及合金的结晶 画组织示意图 要标清组织 平衡结晶示 意图 伪共晶 45 钢正火伪共析 由非共晶成分合金所得到的共晶组织 离异共晶 钢中杂质元素 FeS 3 4 包晶 通过包晶转变制耐磨材料 考应用 P90 91 固溶体合金 锻造 共晶合金 铸造 3 7 铸锭组织与缺陷 第五章 5 1 成分三角形概念 直线法则 杠杆定律 5 3 匀晶相图 建立 第六章 金属的塑性变形 1 滑移 塑性变形的主要方式 2 三种常见金属晶体结构的滑移 P148 计算 公式 TK 在理论上解释了为什么单晶体是各向异性 滑移面与外轴夹角 3 滑移的位错机制 主要 孪晶 一般了解 4 多晶体的塑性变形 特点 不同时性 不均匀性 协调性 塑性变形对组织的影响 回复 再结晶 二者区别 变形 中间退火 变形 中间退火 再结晶温度 T K 0 35 0 4 Tm K 再结晶过程中无晶体结构改变只是重新形核长大 不是相变 临界变形度 避免在临界变形度内加热 4 金属热加工 改善铸态组织缺陷 记住一些缺陷的类型 P168 必须的 第七章 钢在加热和冷却时的转变 7 1 概述 钢的临界点 Ac1 加热 Ar1 冷却 Ac3 Ar3 Accm Arcm 7 2 钢加热转变 1 以共析钢为例 加热转变 一般了解 目的 得到成分单一的 A 2 A 形成速度的影响因素 加热温度 原始组织 化学成分 W18Cr4V C 合金元素 3 晶粒度 一般了解 7 3 钢的过冷 A 转变曲线 图 7 16 P S T 三个概念的区别 都是 分解得到的 等温转变可以得到 连续则不能 要得到 必须大于 c 要得到百分百的必须从 s f连续冷却 第八章 回火转变 重点 1 要会说回火转变的过程 A M 回火 碳化合物 饱和 相 回火马氏体 M 复相组织 M 分解第一阶段 回火屈氏体 有良好弹性 回火索氏体 综合性能 2 回火脆性 必须知道 3 合金的时效 基本概念 脱溶 第二相质点强化 时效 固溶处理 时效状态 相同特点 溶解度随温度有很大变化 相变强化 形变强化都是增大缺