整理背诵版固态相变重要简答以及重要名词解释

1、相变部分的重点 金属固态相变1.固态相变的特点：具有确定的形状，较高的切变强度，内部原子按点阵规律排列并且总是不同程度存在着各种分布很不均匀的结构缺陷。（1）. 与液态相变一样，驱动力是新旧两相的自由能差。（2）. 新相与母相界面上原子排列易保持一定的匹配，根本原因在于有力于相变阻力的降低，固态相变产生的相界面的分类：a.共格界面：当界面上的原子所占据的位置恰好是两相点阵共有的位置时，两相在界面上的原子可以一对一的相互匹配，这种界面叫共格界面。b.半共格界面：界面上两相原子部分地保持匹配。c.非共格界面：当两相界面的原子排列差异很大，即错配度很大时，原子间的匹配关系不再维持。（3）.新相与母相

2、之间存在一定的晶体学位相关系当两相界面为共格或半共格时，新相和母相之间必然有一定的位相关系。若两相间没有确定的位相关系，则界面肯定为非共格界面。（4）.新相习惯于在母相的一定晶面上形成固态相变时，新相往往以特定的晶向在母相的特定晶面上形成，这个晶面称为惯习面，晶向为惯习方向，这种现象称为惯习现象，是由于降低界面能和应变能以致减小相变阻力所造成的。（5）.母相晶体缺陷对相变起促进作用。（6）.易于出现过渡相。2. 固态相变的基本类型：按相变过程中的形核与长大的特点分为：扩散型，非扩散型，半扩散型相变。 a.扩散型相变：新相的形核和长大主要依靠原子进行长距离的扩散，或者说依靠相界面的扩散移动进行（

3、非共格的） b.非扩散型相变：新相的成长通过类似塑性变形过程的滑移和孪生那样，孪生切变和转动而进行，相界面共格 c.半扩散型相变：（贝氏体的转变）块状转变。2.马氏体转变特点: 1.马氏体转变是在无扩散的情况下进行的.由于马氏体转变是在较大的过冷度条件下进行的,铁原子,碳原子及其它合金元素活动能力较低,因此点阵重构是由原子集体有规律的近程性的完成. 2.马氏体的转变过程中会在表面产生浮凸3.马氏体转变具有一定的位向关系和惯习面马氏体是在奥氏一定的结晶面上形成的，此面称为惯习面，它在相变过程中不变形，也不转动由于马氏体转变时新相和母相始终保持切变共格性，因此马氏体转变后新相和母相之间存在一定的结

4、晶学位向关系主要在位向关系和西山位向关系4.降温转变及马氏体转变的高速特点马氏体转变是在一定的温度范围内进行的，马氏体转变动力学的主要形式有变温转变和等温转变两种降温形成的马氏体其转变速度极快5.马氏体转变具有可逆性6.合金元素无扩散马氏体力学性能： 1.马氏体最主要的特点就是具有高强度和高硬度。它的强度随着含碳量的升高而升高。 a.含碳量小于0.5%时，马氏体的硬度随着含碳量的增加而急剧增高。 b.含碳量大于0.8%时，硬度下降，这是因为含碳量增加后，残余奥氏体量增加， 从而使钢的硬度有所降低。 2.马氏体的塑性和韧性很差，很脆。马氏体的晶粒越细小，组织的力学性能越好。 3.贝氏体转变特点：

5、钢在珠光体转变温度以下，马氏体转变温度以上的温度范围内过冷奥氏体发生的转变称为贝氏体转变（中温转变）贝氏体也是由铁素体与渗碳体组成的机械混合物贝氏体的组织形态主要是羽毛状和颗粒状贝氏体的性能主要取决于组织形态其各相的形态，分布都影响贝氏体的性能上贝氏体的形成温度较高，铁素体与碳化物分布具有明显的方向性，因此这种组织易产生脆断下贝氏体中铁素体针细小而均匀分布，帮位错密度很高，而且韧性也很好，具有良好的机械混合性能粒状贝氏体的抗拉强度和屈服强度随小岛所占的面积的增多而提高下贝氏体比回火高碳马氏体具有更高的韧性，较低的缺口敏感性和裂纹敏感性（）贝氏体转变是一个形核与长大过程（）贝氏体中铁素体是形成是

6、按马氏体转变机构进行的（）贝氏体中碳化物的分布与形成温度有关（）贝氏体的组织形态具有多样性特点（）贝氏体转变是有扩散性，有共格的转变贝氏体的组织中存在许多的结构贝氏体转变具有不完全性合金元素无扩散贝氏体力学性能： 1.上贝氏体：形成温度高，铁素体粗大，C的过饱和度低；强 度和硬度较高，越靠近贝氏体上限温度，形成的 上贝氏体韧性越差，强度越低。 2.下贝氏体：铁素体细小，分布均匀，在铁素体内沉淀析出大量细小，弥散的碳化物，位错密度很大。强度高，韧性好，缺口敏感性和脆性转折温度低。 4.珠光体转变特点： 过冷奥氏体在温度以下形成的铁素体和渗碳体的机械混合物 共析成分的奥氏体过冷到线至鼻温之间发生的

7、转变称为珠光体转变 珠光体的机械性能主要取决于层片间距的大小层片间距越小其机械性能也越好其强度和硬度也越高同时塑性韧性也有所改善（）珠光体转变是高温转变（）珠光体的转变也具有形核与长大两个过程中高碳钢一般以渗碳体为领先相（）珠光体转变是通过铁碳原子同时扩散来完成的，因属于扩散性相变（）珠光体转变有共格产生（）合金元素通过扩散完成重新分布形成的是两相组织珠光体力学性能： a. 片状珠光体主要取决于珠光体片层的间距，间距越小，珠光体的性能越好：强度和硬度越高，塑性和韧性越好。细化奥氏体的晶粒也可以提高珠光体的强度，改善塑性和韧性。 b.粒状珠光体的性能与渗碳体的颗粒大小有关，颗粒越细小，铁素体的相

8、界面积越大，强度和硬度就越高。 （1）.含碳量相同的时候：粒状与片状两相的相界面少，故粒状强度较低，但塑性和韧性较高。 （2）.抗拉强度相同时：粒状比片状的疲劳强度更高。 （3）.硬度相同时：粒状比片状的综合力学性能好得多，因为粒状不易产生应力集中。 5. 沉淀硬化沉淀硬化（析出强化）：指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。沉淀硬化的机理：沉淀硬化是通过金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）由之脱溶出微粒弥散分布于基体的方式，向晶体内引入高度弥散的质点和不均匀性（偏聚）等大量晶体缺陷，这些缺陷强烈的阻碍位错运动，从而会明显地提

9、高金属强度。6.玻璃化转变:a.无定型物质的玻璃态和液态之间的转变。b.对于聚合物来说是非晶聚合物的玻璃态与高弹态之间的转变。c.玻璃化转变也发生于结晶聚合物的非晶区中。d.发生玻璃化转变的温度称为玻璃化温度，以Tg表示，是高聚物的特征温度。它是e.非晶态热塑性塑料使用温度的上限，是橡胶使用温度的下限。f.玻璃化转变对聚合物性能尤其是力学性能变化很大，非晶聚合物的模量可产生34 个数量级的变化。玻璃化温度通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度，或是玻璃化温度。u 1. 各向异性的概念，产生机理，并描述特点.概念：晶体在不同方向的物理化学特性也不同。

10、 机理：晶体的各向异性即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同。 特点：晶体的各向异性具体表现在晶体不同方向上的弹性膜量、硬度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都是不同的。各向异性作为晶体的一个重要特性具有相当重要的研究价值。 u 2. 非晶固体的概念，晶界，形成机理，核心及其性能.u 概念：物质的原子排列是混乱的，就象一堆钢球的混乱堆积。 u 晶界：非晶中没有晶粒，也就没有晶界的概念。 u 形成机理：u 为了获得非晶态，一般将金属与其他物质混合，当原子尺寸和性质不同的u 几种物质搭配混合后，就形成了

11、合金。 u 这些合金具有两个重要性质： A、合金的成分一般在冶金学上的所谓“共晶”点附近，它们的熔点远低于纯金属。 B、由于原子的种类多了，合金在液体时它们的原子更加难以移动，在冷却时更加难以整齐排列，也就是说更加容易被“冻结”成非晶。 u 核心：非晶态物质内部则没有这种周期性。由于结构不同，非晶态物质具有许多晶态物质所不具备的优良性质。 u 性能：非晶态材料是一类新型的固体材料各种新型非晶态材料由于其优异的机械特性电磁学特性、化学特性、电化学特性及优异的催化活性，已成为一大类发展潜力很大的新材料。 uu 3.高分子在结晶方面的特征（高分子在结晶方面与低分子的异同）u 1.相似性：（1）晶粒尺

12、寸受过冷度的影响。uu （2）高分子的结晶过程包括形核和长大的过程。uu （3）非均匀形核需要的过冷度较均匀形核小。uu （4）高分子的等温结晶转变量也可以用阿弗拉密方程来描述。uuu 2.差异性：高分子结晶具有不完全性，这起因于大分子链结构的特征，影响高分子结晶能力的因素有：u （1）.链的对称性： u （2）.链的规整性：对于主链完全无规则，不具有对称中心的高分子，一般都失去了结晶能力。u （3）.共聚效应：无规共聚通常会破坏链的对称性和规整性，使得结晶能力下降或消失。u （4）.链的柔顺性； u 4.影响高分子柔顺性的主要因素有：u （1）.主链结构的影响：主链的结构对高分子的高柔性的影

13、响起决定性性的作用。u （2）.取代基的影响：取代基的位置极性，沿分子链排布的距离，对称性和取代基的体积等对高分子的柔顺性都有影响。u （3）.交联的影响化学键交联影响单键内旋。uu 5.影响高分子材料变形的因素u （1）.温度；u （2）.应变速率；（T升高，应变速率降低）u （3）.分子的重量；u （4）.结晶度的影响。（交联程度）（结晶度增加，抗拉强度增加，变形困难，结晶度的增加不仅伴随强度的提升，同时材料变脆） uu *结晶度的影响因素：冷却速率和晶体的结构*uu 6.关于陶瓷晶体材料u 结构陶瓷的元素结合力主要为离子键、共价键或离子共价混合键。这些化学键的特点是高的键能和键强，它们赋

14、予结构陶瓷以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损和良好的抗氧化性等基本性能。u 陶瓷晶体结构特点u 陶瓷晶体中大量存在的是离子晶体，由于离子键不具有方向性和饱和性，有利于空间的紧密堆积，堆积方式取决于阴阳离子的电荷和离子半径r的相对大小。u 滑移系数目少，位错结构复杂。u 6.2陶瓷材料变形特点及微观解释u 相对金属和高分子材料而言，脆、难以变形时陶瓷材料的一大特点，因为陶瓷材料是以离子键和共价键构成的。u 对于共价键陶瓷晶体，因为共价键有方向性和饱和性，键能高，并且共价键晶体的位错宽度一般极窄，决定了其难以变形。u 对于离子键结合的陶瓷晶体，离子键要求正负离子相间排列，在外力的作用下，当位错运动一

15、个原子间距时，由于存在巨大的同号离子的库伦电斥力，致使位错沿着垂直或平行于离子键方向很难运动，因此对于离子键多晶陶瓷，往往很脆，且易在晶界形成裂纹，最终导致脆性断裂。uu 7、刃型位错的特征:u 1.刃型位错有一个半原子面u 2.刃型位错可解释为晶体中以滑移区和未滑移区的分界线u 3.滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面，在其它面上不能滑移u 4.晶体中存在刃型位错之后，位错周围的点阵发生弹性畸变， 既有切应变又有正应变u 5.在位错线周围的过渡区每个原子具有较大的平均能量 uu 8、螺型位错的特征: u 1.螺型位错无半原子面，原子错排是呈轴对称的u 2.螺型位错可分为右旋和左旋螺型

16、位错u 3.螺型位错线与滑移矢量平行，因此一定是直线，而且位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直u 4.螺型位错的滑移面不是唯一的凡是包含螺型位错线的滑移面都可以做为它的滑移面u 5.螺型位错线周围点阵也发生畸变，但是只有平行于位错线的切应变而无正应变，不会引起体积的膨胀和收缩u 6.螺型位错周围的点阵畸变随离位错线距离的增加而急剧减少，故它也是包含几个原子宽的线缺陷uu 9、 柏氏矢量及其特征：u a.柏氏矢量是一个反映位错周围点阵畸变积累的物理量矢量的方向表示位错的性质和位错的取向而大小则表示畸变的程度，称为位错强度u b.柏氏矢量的与回路起点及其具体途径无关，只要不和其它位错线相遇，不论

17、回路怎样扩大，缩小或任意移动，由此回路确定的柏氏矢量是唯一的，这一点称为柏氏矢量的守恒性u c.一根位错线有唯一的柏氏矢量位错线在晶体中运动或改变方向时，其柏氏矢量不变u d.若一个柏氏矢量为b的位错可以分解为几个柏氏矢量的位错，则分解后各柏氏矢量之和等于原位错的柏氏矢量若有数个位错线交于一点，则指向结点的各位错线的柏氏矢量之和应等于离开结点的各位错线的柏氏矢量之和u e.位错有连续性不能中断于晶体内部可以形成位错环或终止于晶界等uu 10、晶体中的位错来源：u 1、晶体生长过程中产生位错。其主要来源有：u 由于熔体中杂质原子在凝固过程中不均匀分布使晶体的先后凝固部成分不同，从而点阵常数也有差

18、异，可能形成位错作为过渡；u 由于温度梯度、浓度梯度、机械振动等的影响，致使生长着的晶体偏转或弯曲引起相邻晶块之间有位相差，它们之间就会形成位错；u 晶体生长过程中由于相邻晶粒发生碰撞或因液流冲击，以及冷却时体积变化的热应力等原因会使晶体表面产生台阶或受力变形而形成位错。u 2、由于自高温较快凝固及冷却时晶体内存在大量过饱和空位，空位的聚集能形成位错。u 3、晶体内部的某些界面（如第二相质点、孪晶、晶界等）和微裂纹的附近，由于热应力和组织应力的作用，往往出现应力集中现象，当此应力高至足以使该局部区域发生滑移时，就在该区域产生位错。uu 11、晶界的特性：u (1)晶界处点阵畸变大，存在着晶界能

19、u (2)晶界处原子排列不规则，宏观表现为晶界强度和硬度高于晶内u (3)原子在晶界处的扩散速度比在晶内快，快乐晶界处原子偏u 离平衡位置，具有较高的动能u (4)固态相变时新相易于在晶界处优先形核u (5)由于成分偏析和内吸附现象，晶界处易于富集杂质原子，晶界的熔点较低，在加热过程中容易引起晶界熔化和氧化，导致“过热” 现象的产生u (6)晶界能量较高，原子处理不稳定的状态，由于杂质原子富集，晶界的腐蚀速度较快uu 12、扩散的主要机制:u 包括交换机制,间隙机制,空位机制和晶界扩散及表面扩散.u 1. 交换机制包括直接交换和环形交换两种,扩散的结果是等量扩散.u 2. 间隙机制所需要的扩散

20、激活能较大也会引起较大的晶格畸变,主要包括”推填”和”挤列”.u 3. 空位机制中原子借助于空位进行扩散,空位使原子的扩散更为容易,所需要的扩散激活能更小,空位机制是使扩散出现不等量扩散的主要原因.u 4. 晶界扩散及表面扩散,由于晶界,表面及位错均可视为晶体中的缺陷,使得原子迁移比在完整晶体内容易,导致这些缺陷中的扩散速率大于完整晶体内的扩散速率.因此晶界,表面及位错处有利于原子的扩散.uu 13、金属应力应变与高分子应力应变特点的比较u （1）高分子材料的变形特点：u 聚合物的变形是靠黏性流动而不是单靠滑移产生的，与金属材料相比，高聚物的力学性能对温度和时间的依赖性要强得多。u 很多的高分

21、子材料在塑性变形的时候会出现均匀变形的不稳定性，最常见的是拉伸试验中的细颈现象。uu （2）金属材料的变形特点u 金属的塑性变形一般是通过滑移，因此金属中存在的阻碍位错运动的因素都会影响塑性变形。（固熔强化，细晶强化）u 有些单相固溶体会出现明显的屈服点和应变时效现象。u 多相合金的塑性变形中，第二相的数量，尺寸，形状和分布对合金的塑性变形都有不同的影响。u 一个多晶体是否发生塑性变形，决定于它是否具备有5个独立的滑移系来满足各晶粒变形是相互协调的要求。uu 14、再结晶的特点u A驱动力：再结晶的驱动力是变形金属经回复后未被释放的储存能u B形核：再结晶的形核主要有两种机制，晶界弓出形核机制

22、和亚晶界形核机制u a.对于变形程度较小的金属，其再结晶核心多以晶界弓出方式形核，即应变诱导晶界移动或称为凸出形核机制u b.亚晶形核机制又分为以下几种，亚晶合并机制和亚晶迁移机制，此机制一般是在大的变形度下发生的，依靠亚晶粒的粗化来发展为再结晶核心，亚晶粒本身是在剧烈应变的基体只通过多边化形成的，几乎无位错的低能量地区，它通过消耗周围的能量长大成为再结晶的有效核心，随着形变度过增加会产生更多的亚晶而有利于再结晶形核u C晶粒长大再结晶晶核形成之后，它就借界面的移动而向周围畸变区域长大，界面迁移的推动力是无畸变的新晶粒本身与周围畸变的母体之间的应变能差，晶界总是背离其曲率中心，向着畸变区域推进

23、，直到全部形成无畸变的等轴晶粒为止，再结晶宣告完成uu 15、过冷度对形核率的影响及晶体长大u 一方面过冷度的减小会减小形核功,有利于形核,增加形核率.另一方面,过冷度如果继续增大,但由于温度较低影响到原子的扩散,形核率又会随之而减小.u 临界晶核:u 当液相温度降到熔点以下时,在液相中出现的时聚时散的短程有序的原子集团称为晶胚.在晶胚的长大过程中,液态中原子转为晶态排列降低了体系的自由能.但是表面的增加又会引起表面自由能的增加.因此在晶胚长大过程中驱动力与阻力并存.但是当临界晶胚小于一定尺寸时,会自由熔掉,而大于一定的尺寸的时候则会继续长大形成晶粒.具有一定尺寸的晶胚称为临界晶核.uu 均匀

24、形核:u 晶体在结晶过程中,在液相内部由于热过冷的存在,完合依靠液体内部的晶胚的形核过程称为均匀形核.u 非均匀形核:u 依靠外来杂质或铸型内壁形核的过程称为非均匀形核.u 晶体的长大方式:u 按固液相前沿的界面结构来确定:粗糙界面(小平面界面)和光滑界面(非小平面界面).u 金属与一些低熔化熵的有机化合物其液固界面多为粗糙界面.大多数无机化合物及亚金属,半导体其液固界面为光滑界面.u 粗糙界面一般为连续长大,界面为光滑界面,一般会以二维晶核的方式长大.二维晶核是指一定大小的单分子或单原子薄层.但二维晶核所需要的形核功较大,这种长大方式较为少见.光滑界面一存在螺形位错时一般会借助于螺形位错长大

25、.uu 晶体的生长形态:u 晶体的生长形态主要受到温度梯度的影响.正温度梯度的情况下,固液界u 面一般保持平面生长形态,偶有突起,也会受到液相内高温的影响而熔掉.u 而负温度梯度的情况下,晶体的生长方式一般以树枝晶的方式生长.因为u 负的温度梯度有利于树枝晶的形成及快速长大.uu 16.再结晶与凝固过程结晶的异同 u 相同点：u （1）二者都有形核和长大的过程。（2）温度都是一个很重要的参数. uu 不同点： u （1）.形核和长大的具体过程不一样。 再结晶晶核不是新相， 晶体结构没有变，晶核现存于局部高能量区域内，以多变化形成的亚晶为基础形核。凝固过程是形成新相，包括均匀形核和不均匀形核两种

26、。再结晶晶体长大是借界面的移动而向畸变的区域长大。凝固过程是原子依附在晶体表面，按照晶体表面原子排列要求结合起来的。 u （2）.再结晶的驱动力是变形金属回复后未被释放的储存能。凝固过程的驱动力是过冷度，这是吸收能量的过程。 u （3）.再结晶形成的是无畸变的等轴晶粒 凝固过程形成的组织于温度，冷速和外界因素有关。 u （4）.再结晶是一个显微组织重新改组的过程，凝固结晶是一个相变过程.uu 17.影响疲劳寿命的因素：u 1.平均应力平均应力的增加导致疲劳寿命的降低u 2.表面效应疲劳寿命对表面的状态及表面的形态非常敏感因为大多数导致疲劳失效的裂纹在表面萌生u 3.设计因素:构件的设计能够极大

27、的影响材料的疲劳特点尤其是构件几何形态u 4.表面处理表面的机加工会导致表面出现许多的划痕，这些表面的印痕影响了材料的疲劳寿命，可以通过抛光的方法来降低其影响uu 18. 成分过冷问题:u 成分过冷:u 在合金凝固过程中,由于固液界面前沿熔体中溶质浓度变化引起的熔点u 升高之后的过冷现象叫成分过冷.此时的过冷度叫成分过冷度.即此时的u 结晶温度与理论温度的差值.uu 纯金属结晶过程中,如果固液前方的温度梯度为正值,那么固液界面应该u 曾现平面状成长.温度梯度为负值时,一般为树枝晶生长.但是在固溶体合金凝固时,即使温度梯度为正值时,也经常出现固液界面曾现树枝晶状生长,有时还有胞状生长.造成这一现

28、象的原因是固液界面前方的溶质重新分配,从而产生了成分过冷. uu 成分过冷判据：u 为温度梯度， 为结晶速度为液相线斜率， 为扩散系数， 为溶质分配系数u 成分过冷对晶体生长形状和铸锭组织的影响:u 通过成分过冷，有利于铸件形成树枝晶和胞状晶固溶体合金的铸锭组织一般也是由表面细晶区，柱状晶区和中心粗大等轴晶区所组成为获得性能优良的铸锭，总希望获得全部的等轴晶组织，常采用的方法是进一步加大固液前方的过冷区，当成分过冷度大于形成新晶核所需的过冷度时，就在界面前沿的液相中产生新的晶核，那么大量的新晶核就可限制柱状晶的成长，从而获得发达的等轴晶组织u 成分过冷的控制：u 成分过冷区的大小可以通过温度梯

29、度，晶体长大速度和合金成分来控制u 高分子部分补充（供了解）：u 1. 热塑性塑料在不同的温度下呈现出三种物理状态： u 玻璃态 u Tg是高聚物的重要特征温度，叫玻璃化温度。它不是一个固定的温度值，而是随测试方法和条件不同而变化的。当温度低于Tg时，高聚物是刚硬的，处于玻璃态。 u 高弹态 u 当高聚物温度高于玻璃化温度Tg，低于粘流温度Tf时，存在着一种很难得的物理状态高弹态（也叫橡胶态）。处于高弹态的高聚物有以下重要特性： u 可回复的弹性变形量高达100%1000%，但变形的回复不是瞬时完成的。 u 弹性模量比普通弹性材料小三个数量级，一般只有10kg/cm2的数量级。 u 高弹态高聚

30、物变形时生热，回弹时放热。u 粘流态 u 当温度进一步升高，超过粘流温度Tf时，分子链作为一个整体可以相对滑动，在外力的作用下，聚合物象液体一样粘性流动，形变变得不可逆了，这称为粘流态。uu 2. 高聚物的变形特点u 高聚物的弹性变形 u 轻度交联的高聚物在玻璃化温度以上，具有典型的高弹性，即弹性变形大，弹性模量小，而且随着温度升高而增大。而低于玻璃化温度时，弹性体则又脆又硬； u 高聚物具有高弹性的必要条件是要有柔性链。 uu 高聚物的粘弹性变形 u 对线型无定型高聚物而言，当温度超过Tg时，由于分子键的破坏，聚合物分子的变形呈粘弹性，即由弹性变形和粘性流动两部分组成。当外力去除时，聚合物可

31、逐渐缓慢地恢复到原来形状，在这段温度范围内其弹性模量也是受温度和时间两个因素的共同影响。u 高聚物受力后产生的宏观变形，通过调整内部分子链构象来实现。显然，这种分子链构象的改变需要时间，这就是高分子材料粘弹性特别突出的原因。 uu 线型高聚物的变形特点 u 线型高聚物冷变形时在性能和机制上都有与金属不同的特点。所谓冷变形，对于不易结晶的无定形塑料大约在低于其Tg以下50左右，而对结晶态的塑料则是在晶体相熔点以下。uu 体型高聚物的变形特点 u 热固性塑料因为是刚硬的三维网络结构，分子不易运动，所以在通常拉伸试验时，它们表现出象脆性金属一样的变形特性。但是，在压应力下它们仍能发生大量的塑性变形。

32、第二章 原子结构与化学键金属键金属中的自由电子和金属正离子相互作用所构成键合称为金属键。离子键离子键是由电子转移（失去电子者为阳离子，获得电子者为阴离子）形成的。即正离子和负离子之间由于静电引力所形成的化学键。共价键两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。范德华力分子的一部分带正电荷而另外一部分带负电荷，一部分带正电荷的与另一分子带负电荷的部分以微弱的的经典相吸引而结合在一起，这样的键合称范德华力氢键是一种特殊的分子间作用力。它是由氢原子同时与两个电负性很大而原子半径较小的原子（，等）相结合而产生的具有比一般次价键大的键力，具有饱和性和方向性。氢键在高分子材料中特别重要。

33、电位空间中某一点的电位是把单位正电荷从无限远处（假设此处电位为零）带到该点时所消耗的电能。泡利不相容原理指在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子。量子数表征原子、分子、原子核或亚原子粒子状态和性质的数。强键 弱键化学键是强键，物理键是弱键。化学键：金属键，离子键和共价键；物理键：范德华力和氢键。键能指1.01*105Pa和25摄氏度下（常温常压下），将1mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B所需要的能量（单位为KJ.mol-1）。键能越大，键越牢固，含有该键的分子越稳定。负电人们把用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电称为负电正电人们用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电叫正电价电子指原子核外能与其他原子相互

34、作用形成化学键的电子第三章 金属与陶瓷的结构无定形相对于取向的非晶态，完全无取向的非晶态称无定形。各向异性晶体某些物理和化学性在不同的反方向具有不同的数值称为各向异性。晶格为了描述空间点阵的集合图形，用许多平行的直线将所有阵点连接起来所形成的三维几何构架便称晶格。晶胞具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。体心立方结构晶胞8歌角上各有一个原子而胞中心有一个原子，角上原子为8个晶胞所共有，原子数为2，APF为0.68，配位数为8.面心立方结构晶胞8个角上各有一个原子而六个面上各有一个原子角上原子为8个晶胞所共有，原子数为4，APF为0.74，配位数为12.密排六方结构

35、有两个六方晶胞穿插而成，形状为八面体，上下为两个六角形，六个侧面为长方形，参数 两个六角形边长a上下面间距c c/a=1.633，APF=0.74 原子数=6晶 系根据晶胞的外形，即棱边长度之间的关系和晶轴夹角的情况,将晶体分为七大晶系。配位数与某一原子最邻近且等距离的原子数称为配位数原子堆积因数(APF)（即致密度）晶胞中原子体积占晶胞的体积百分比。晶体结构晶体中实际质点（分子，原子）具体排列情况。晶体物质原子呈规则周期性重复排列形成物质称晶体（长呈有序）晶粒金属或陶瓷多晶体的一个单独晶体。晶界多少物质是晶粒构成的，属于同一固相而位向不同晶粒之间界面称晶界，是一种内界面。晶格常数衡量晶胞大小

36、的晶胞棱边参数称晶格常数。密勒指数为了便于确定和区分晶体中不同方向和晶面，国际上统一用密勒指数标定晶面和晶向指数。第四章 聚合物结构高分子 在当前所论述的聚合体的分子比碳氢化合物分子要大的,通常称为高分子。同质异构具有相同成分的碳氢化合物但具有不同的原子排列顺序的现象称为同质异构。链节组成聚合物链重复单位的原子集合。聚合物由小重复单元（链节）组成的具有高分子量的固体非金属（通常是有机物）物质。单体由一个简单链节组成的分子。均聚物由相同链节组成的链状聚合物。共聚物由两种或多种不同链节组成分子链的聚合物。线型聚合物:组成聚合物的单体是通过首尾相接的方式形成单一链条.支链聚合物:合成聚合物的分子是由

37、侧翼的支链连接在主链上形成的.交联决聚合物:相邻的线性高分子链节之间通过支链连接成一个三维空间的网状交联结构.聚合物晶体聚合物中分子链排列呈周期和重复的原子排列，这样的聚合物称为聚合物晶体。结晶度其中: ：全部为晶体时的密度； : 具有部分晶体聚合物的密度；:完全为非晶时的密度。聚合物可以从完全的非晶到几乎全部的晶体（95%）热塑性聚合物加热熔化成型后可以重新再次加热熔化成型。一般是线型聚合物。热固性聚合物加工成型后不能再受热熔化。一般是体型聚合物。第五章 固体中的缺陷合金由两种及以上元素组成的金属材料。点缺陷一种仅波及一个或数个原子的晶体缺陷。空位一个缺失原子或离子的晶格节点位置。空位扩散一

38、种扩散机制，此时原子的净迁移是从晶格节点位置迁移到相近的空位中。自间隙原子处于自身晶格间隙中的原子或离子。肖脱基空位（缺陷）在离子晶体中的一种缺陷结构，它是由一个阳离子空位和一个阴离子空位组成的空位对。弗仑克尔空位（缺陷）当原子挤入点阵的间隙位置，而在晶体中形成数目相等的空位和间障原子，则称为弗仑克尔空位原子振动材料中原子在其平衡位置附近的振动.一般说来，这种振动与温度相关，温度越高，振动的幅度越大，因此也称为原子热振动。置换固溶体溶质原子取代或代替溶剂原子而形成的固溶体。间隙扩散一种扩散机制，此时原子的运动是从晶格间隙位置迁移到另一个相近的间隙位置。间隙固溶体相对尺寸较小的溶质原子占据溶剂或

39、晶格原子之间间隙位置所形成的固溶体。固溶体包含两种或两种以上元素的均匀单相，固溶体可以以置换固溶体或间隙固溶体的形式存在。固溶体强化由于形成固溶体的合金化过程引起的金属硬化和强化，其机制是异类原子的存在限制了位错的可动性。柏氏矢量表示位错引起晶格畸变程度和方向的矢量。缺陷结构，缺陷组态在陶瓷化合物中，与空位、间隙原子的类型和偏聚有关的缺陷组态。位错晶体材料中的线状缺陷，在其附近，原子发生错排。在外加切应力作用下位错的运动可以导致晶体材料的塑性变形.可能存在的位错类型有刃型位错、螺型位错和混合型位错。螺型位错一种一维线型晶体缺陷，形态上可是描述为当相互平行的相邻晶面之间依次错粘合在一起形成的螺旋

40、型斜面的中心线区域所形成的原子错排组态，螺型位错的柏氏矢量平行与其位错线。混合位错同时含有刃型分量和螺型分量的位错。位错密度在单位体积材料中包含位错的长度，或者说在材料内部任意单位截面上位错线的根数。位错线在显微镜下观察到的某合金的结构特征（例如:晶粒和相的组织结构特征）。刃型位错一种一维线型晶体缺陷，形态上可是描述为晶体中存在的多余半原子面的末端附近区域所形成的原子错排组态，刃型位错的柏氏矢量垂直与其位错线。弗仑克尔缺陷在离子固体中的阳离子-空位对和阳离子-间隙原子对。晶粒金属或陶瓷多晶体中的一个单独的小晶体。晶界把两个相邻具有不同晶体学取向的晶粒分离开的界面。晶粒长大在多晶体材料中晶粒平均

41、尺寸的增加，对大多数材料来说，这需要在一定温度下进行热处理。显微组织刃型位错中多余半原子面边缘的连线，或者螺型位错中错排螺旋的中心轴线。第六章 扩散扩散系数Fick第一定律中，扩散通量和浓度梯度之间的比例系数。其量级表示了原子扩散的速度。菲克第一定律，扩散第一定律扩散通量与浓度梯度成正比例。这种关系被用于描述稳定态扩散。菲克第二定律，扩散第二定律浓度对时间的变化率成正与浓度对距离的二阶导数。这种关系被用于描述非稳定态扩散。稳定态扩散扩散组元既没有净堆积也没有净亏空的扩散过程是稳定态扩散。也可以描述为：扩散通量与时间无关的扩散过程是稳定态扩散。扩散过程中，扩散组元存在净堆积或净亏空的扩散过程是非

42、稳定态扩散。也可以描述为：扩散通量与时间有关的扩散过程是非稳定态扩散。渗碳从周围环境中向铁基合金表面扩散碳，从而使其表面碳浓度提高的工艺过程。激活能（Q）开动某一反应或过程，例如扩散过程，所需要的能量。空位扩散一种扩散机制，这时候原子的净迁移过程是从晶格结点位置移动到邻近的空位中。间隙扩散晶体扩散机制的一种。间隙原子由一个间隙位置迁移至邻近的间隙位置所构成的扩散。自扩散纯金属中的原子迁移过程。互扩散一种金属中的原子向另一种金属中的扩散叫互扩散，又称为杂质扩散。第七章 力学性质工程应力的定义为 = F/A0，这里F是加载在垂直样品横截面的瞬间载荷，单位为牛顿，A0是加载前样品的初始横截面积（单位

43、m2），工程应力单位为MPa。抗弯强度对脆性陶瓷材料来说，抗弯强度即为横向弯曲试验中样品断裂时的应力。硬度硬度是材料抵抗局部塑性形变的量度。塑性形变当材料的形变超出弹性形变发生的范围，其应力将不再与应变成正比，永久的、不可回复的形变发生，即为塑性形变。弹性弹性是指材料在弹性形变中吸收能量的能力。安全应力安全应力是基于材料的屈服强度，它定义为屈服强度除以一个安全因子N，或w=y/N。抗拉强度抗拉强度是指样品可能承受的最大拉伸应力。韧性韧性是指材料在断裂前所能吸收能量的量度真应变真应变T的定义为T=ln(li/l0)，其中l0是样品加载前的初始长度，li是瞬间长度。真应力真应力T定义为形变发生时，

44、载荷F与瞬间横截面积Ai的比值，或者T = F/Ai。屈服金属的屈服是指塑性或者永久形变开始发生的现象。屈服强度屈服强度是指塑性形变开始发生时的应力。第八章 变形和强化机制冷加工、冷变形金属在再结晶温度以下进行的塑性变形临界剪切分切应力使得晶体开始滑移所需要的纯剪切应力，在某一特定滑移面和滑移方向上的分量。位错密度材料单位体积内的位错线的总长度，或者在一个随机切面上的单位面积内切断的位错根数。晶粒长大多晶体材料中晶粒尺寸的增大，对大多数材料来说，晶粒长大只在升高温度加热的时候发生。晶格应变原子相对于它们正常点阵位置的轻微位移，通常是由晶体的缺陷，如位错、间隙原子、杂质原子存在引起的。回复冷塑性

45、变形金属释放其部分应变能的过程叫回复，通常采用热处理的方法。再结晶在冷塑性变形材料的内部生成等轴状新晶粒的过程叫再结晶，通常发生于再结晶退火热处理过程中。再结晶温度对于某种合金，在大约一小时的时间里，完成再结晶所需的最低温度.分切应力一个实际拉或压应力沿某一特定平面和在该平面特定方向上分解得到的切应力分量。滑移位错移动导致的塑性变形或两个相邻原子面的剪切位移。滑移系滑移面和该面上一个滑移方向的组合称为一个滑移系，晶体滑移（如位错的移动）可以沿该系统发生。固溶强化由于合金化形成固溶体而导致的材料硬化和强化，实质在于溶质原子对位错运动的阻碍作用。加工硬化塑性材料于再结晶温度以下进行塑性变形引起的硬

46、度和强度升高现象。第九章 失效冷加工、冷变形金属在再结晶温度以下进行的塑性变形临界剪切分切应力使得晶体开始滑移所需要的纯剪切应力，在某一特定滑移面和滑移方向上的分量。位错密度材料单位体积内的位错线的总长度，或者在一个随机切面上的单位面积内切断的位错根数。晶粒长大多晶体材料中晶粒尺寸的增大，对大多数材料来说，晶粒长大只在升高温度加热的时候发生。晶格应变原子相对于它们正常点阵位置的轻微位移，通常是由晶体的缺陷，如位错、间隙原子、杂质原子存在引起的。回复冷塑性变形金属释放其部分应变能的过程叫回复，通常采用热处理的方法。 再结晶在冷塑性变形材料的内部生成等轴状新晶粒的过程叫再结晶，通常发生于再结晶退火

47、热处理过程中。再结晶温度对于某种合金，在大约一小时的时间里，完成再结晶所需的最低温度.分切应力一个实际拉或压应力沿某一特定平面和在该平面特定方向上分解得到的切应力分量。滑移位错移动导致的塑性变形或两个相邻原子面的剪切位移。滑移系滑移面和该面上一个滑移方向的组合称为一个滑移系，晶体滑移（如位错的移动）可以沿该系统发生。固溶强化由于合金化形成固溶体而导致的材料硬化和强化，实质在于溶质原子对位错运动的阻碍作用。加工硬化塑性材料于再结晶温度以下进行塑性变形引起的硬度和强度升高现象。延性/韧性断裂：一种伴随大量塑性变形的断裂方式。脆性断裂：通过快速裂纹扩展发生断裂，没有明显的宏观变形。穿晶断裂：多晶材料

48、裂纹穿过晶粒扩展而断裂。沿晶断裂多晶材料裂纹沿着晶界扩展而断裂。断裂韧度(Kc)发生裂纹扩展时应力强度因子的临界值。平面应变断裂韧性(KIc)平面应变条件下应力强度因子的临界值（即达到该值时裂纹发生扩展）。冲击功（缺口韧性）标准尺寸及形状的试件受到快速冲击载荷时，断裂过程中所吸收能量的度量。采用摆锤式或悬臂梁式冲击实验来测量该参数。在评定材料的塑性-脆性转变行为方面很重要。延性-脆性转变体心立方合金随着温度的降低表现出从延性到脆性行为的转变。该转变发生的温度范围可以通过摆锤式或悬臂梁式冲击实验来确定。疲劳极限对疲劳而言，最大应力幅值水平，低于该值材料可以承受无限次应力循环而不失效。疲劳强度对应

49、某一特定循环次数，材料能承受而不失效的最大应力水平。表面硬化通过渗碳或渗氮方法使钢件的外表面或“表面”硬化，用于改善耐磨性和抗疲劳性。蠕变承受应力时依赖于时间发生的永久性变形，对大多数材料而言只在高温下重要。腐蚀疲劳由循环应力和化学腐蚀同时作用导致的一类失效。疲劳在相对低的应力水平下，承受交变和循环应力结构的失效。疲劳寿命(Nf )在某一指定应力幅值下，引起疲劳失效的应力循环总数。热疲劳一种疲劳失效类型，循环应力是由于交变热应力引起的。第十章 相图奥氏体具有面心立方晶体结构的-Fe铁，也是碳溶解于-Fe所形成的间隙固溶体。渗碳体铁与碳形成的化合物Fe3C叫做渗碳体，它的含碳量为6.69%.平衡

50、(相)是指体系的一种状态，在此状态下，在无限长的时间内，相的性质保持不变。平衡状态下自由能达到最小值。共晶结构具有共晶成分的液体凝固得到的两相显微结构(组织) 。共晶结构中存在的两相中的某一相。共晶反应随着冷却过程，一个液相等温可逆地转变为两个紧密混合的新固相的反应。共析反应随着冷却过程，一个固相等温可逆地转变为两个紧密混合的新固相的反应。铁素体具有体心立方晶体结构的铁?-Fe，同样碳溶于?-Fe中的间隙固溶体称为铁素体。吉布斯相律多相平衡系统中，系统的自由度数、独立组分数、相数和对系统的平衡状态能够发生影响的外界因素之间的关系：F=C-P+N.过共析合金可得到共析反应的合金体系，此合金中溶质

51、的浓度大于共析成分。亚共析合金可得到共析反应的合金体系，此合金中溶质的浓度小于共析成分。中间固溶体非纯组分的一定成分范围的固溶体或相。金属间化合物具有明确的化学式的两种金属间的化合物。在相图中，它以中间相出现，其存在的成分范围非常窄。三相点二元相图中三相平衡共存的点杠杆规则一种数学表达式，用来计算在两相平衡合金体系中的每一相的相对质量。液相线在二元相图中，液相和液+固相之间的分界线。合金而言，此线上的液态温度是在平衡冷却条件下开始产生固相的温度。珠光体珠光体是奥氏体(奥氏体是碳溶解在Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。，是由铁素体和渗碳体交互形成的层状或片状组成。包

52、晶反应随着冷却过程，一固相和一液相等温可逆转变为具有不同组成的固相的反应。相体系具有相同的物理和化学性质的均匀部分相图用图形来描述相平衡系统的成分、外界条件(例：温度和压力)与相的状态，这种综合图形称为相图。初晶相除了共晶结构之外存在的相。先共析渗碳体过共析钢中与珠光体共存的最初析出的渗碳体。先共析铁素体亚共析钢中与珠光体共存的最初析出的铁素体。固相线在相图中，连接平衡冷却条件下完成凝固或者平衡加热条件下开始熔化之点的轨迹线。溶解度不形成新相的条件下，溶质可溶解在溶剂中的最大浓度。固溶相线在相图中描述固溶度与温度关系的点的轨迹线端部固溶体成分范围处于二元相图中两端的固溶体。第十一章 相变合金钢

53、含有显著的合金元素(除了C和残余的Mn, Si, S和P)浓度的铁合金(或者铁基)。这些合金元素的加入增加力学和耐蚀性能。人工时效通过室温以上的时效，产生的沉淀硬化。贝氏体钢和铸铁中发生的奥氏体的转变产物。珠光体和马氏体转变发生的温度区间产生贝氏体。贝氏体的显微结构由?-铁素体和精细分散的渗碳体组成。粗状珠光体铁素体和渗碳体交替重叠的层距相对厚的珠光体。连续冷却转变图确定成分的钢合金，其温度对时间对数图。用于确定奥氏体材料以确定的速率连续冷却时，开始转变所需要时间。可预测最终的显微结构和力学性能。精细珠光体铁素体和渗碳体交替重叠的层距相对薄的珠光体。玻璃转变温度非晶陶瓷或聚合物的过冷液体冷却转

54、变为刚性玻璃时的温度。等温转变图确定成分的钢合金，其温度对时间对数图。用于确定先前为奥氏体的合金在等温(恒温)热处理条件下开始转变和结束转变需要的时间。动力学有关反应速率及其影响因素的研究。马氏体过饱和碳的亚稳铁相，是奥氏体的无扩散转变产物。自然时效通过室温下的时效，发生的沉淀硬化。 形核相变的第一个步骤。此步骤中形成新相的小晶核，它可以长大。过时效沉淀硬化过程中，超过最大的强度和硬度点的时效。相变组成合金显微组织的相的数量和/或性质发生变化。普通碳钢碳为主要合金元素的铁合金。沉淀硬化金属合金的硬化和强化手段，通过从过饱和固溶体中析出非常小且均匀分散的粒子来实现。有时也称为时效硬化。沉淀硬化处理，人工时效从过饱和固溶体中沉积新相的一种热处理手段。对沉淀硬化而言，称其为人工时效。固溶热处理通过溶解沉淀粒子而