电子科技大学能源学院材料科学与工程导论知识点整理

1、推动力 固相液相烧结：系统表面能的降低，表面能大于烧结体的晶界能 初次再结晶：基质塑性变形所增加的能量 二次再结晶：晶界过剩的界面能（回复）再结晶：变形金属回复后未被释放的能量 晶粒长大：总界面能降低定义解释： 烧结：粉末在一定气氛，在低于主要成分熔点的温度加热得到具有一定组织和性能的材料。 物质传递：流动传质： 在表面张力的作用下通过变形和流动实现物质传递 粘性（定向） 塑性（滑移） 扩散传质：借助浓度梯度实现物质迁移 气相传质：高能阶凸出蒸发，低能阶凹处凝结，接触面积增大。溶解沉淀：有液相参与溶解固体，小颗粒表面能大溶解度大。 初次再结晶：从塑性变形的具有应变的基质中长出无应变晶粒的成核长

2、大过程。 晶粒长大：烧结中后期，一些晶粒长大， 一些缩小消失， 平均晶粒尺寸变大， 晶界移动结果。 二次再结晶：少数大晶粒的尺寸异常增加，结果个别晶粒尺寸增加。回复再结晶： 新的无畸变晶粒出现前的亚结构阶段， 无畸变等轴晶粒逐步取代变形晶粒过程。 动态回复和再结晶：提高变形的温度，使金属在变形同时回复和再结晶 蠕变：在某温度和恒定压力下发生的缓慢连续塑性流变现象。超塑性：一定条件热加工，延伸率大幅提高的均匀塑性变形，且不发生缩颈现象的特性。 退火：将组织偏离平衡态的金属加热到适当温度， 保持一段时间后缓慢冷却达到平衡态组织 的热处理工艺。能量最低原理：电子排布能量最低，优先占据能量低的轨道。

3、泡利不相容原理：一个原子不能有两个状态相同的两个电子。 洪德规则：同一压层各个能级优先占据不同能级，自旋方向相同。柔性：高分子链能够改变其构像的性质柯肯达尔效应： 两种原子扩散界面因为互相扩散且速率不同而移向扩散速率大的方向的现象 包申格效应：预先加载少量塑性变形（小于4%），同向加载升高，反向加载降低。弹性后效：应变滞后于外加应力，并和时间有关的现象 弹性滞后：应变落后于应力，两线不重合的封闭回线。肖特基缺陷：原子离开平衡位置迁移到表面的结点位置，晶体内部留下空位。 弗伦克尔缺陷： 原子离开平衡位置挤入点阵的间隙， 晶体内留下数目相等的空位和间隙原子。 位错：晶体材料内部微观缺陷，局部排列不

4、规则。伯氏矢量意义： 反映位错周围点阵畸变总积累的物理量， 方向表示位错运动导致晶体滑移的 方向，模表示畸变的程度，即位错的强度。割阶与扭折： 位错线部分先滑移形成的曲折线段在位错的滑移面上时为扭折， 垂直于位错的 滑移面为割阶。影响因素： 二次再结晶对材料性能的影响： 个别晶粒异常长大使得气孔排除不了， 致密化停止， 晶界上 有应力存在使内部容易出现隐裂纹，继续烧结则会膨胀裂开，使得机械电学性能下降 。液相烧结：1. 湿润性 液相对固相颗粒的表面湿润性对致密化和性能影响极大。湿润角小于 902. 溶解度 溶解度提高可以改善湿润性， 增加液相数量， 有利于液相传质， 冷却析出填补间 隙增大均匀

5、性。3. 液相数量 不超过烧结体 35%。烧结 :主要因素：1. 温度升高，尺寸增加。2. 时间增加，促使烧结完成。烧结后期可能出现二次再结晶。3. 减少颗粒度，增加表面能，促进烧结。间接因素：1. 活性物料，提高活性加速烧结。2. 添加物： 一与烧结物形成固溶体，晶格畸变得到活化，则可降低温度加速烧结。Al2O3 加 Cr Ti二阻止晶型转变 氧化物在烧结时可能晶型转变，体积效应致密化困难，加入添加物抑制晶型转变，促进烧结ZrO2加入MgO CaO三抑制晶粒长大，抑制二次再结晶引起的异常晶粒长大出现的反致密化。 四产生液相 促进颗粒重排和传质过程，可在较低温下烧结促进烧结。3. 气氛影响 物

6、理） 烧结后期气孔变小压力变大逐渐抵消表面张力作用，除了空位扩散， 气体溶解扩散起重要作用。 化学） 与烧结物反应， 正离子空位增加， 扩散增加， 促进烧结。4. 压力影响 成型压力和烧结外压，使接触紧密面积增大，促进烧结。再结晶：1. 变形程度增加，开始烧结温度TR下降，等温退火再结晶速度增加。2. 原始尺寸 细小则变形抗力大，TR下降，形核率和长大速度增加有利于结晶。3. 微量溶质原子 有促进有阻碍，总体阻碍，TR上升。4. 第二相粒子 尺寸大间距宽促进，尺寸小密集阻碍。5. 退火工艺参数 加热过快过慢 TR 上升，变形程度和保温时间一定，温度越高速度越快； 延长保温时间TR下降。扩散：1

7、. 温度越高，原子热激活能越大，扩散系数越大。2. 固溶体类型：不同类型原子扩散机制不同，间隙速度大于置换。3. 晶体结构： 1）致密度 2）溶解度 3）对称性4. 晶体缺陷： 界面表面的位错等缺陷起快速通道作用， 点阵畸变大能量大易跃迁， 扩散激 活能小。5. 化学成分：自扩散激活能与熔点体积有关，扩散系数与浓度有关，第三组元。6. 压力增加激活能。7. 应力提供原子扩散的驱动力。电子电导：1. 温度 高温声子散射 低温杂质离子散射 温度对浓度影响对电导率起决定作用2. 杂质缺陷 掺杂不同电性能不同，阴阳离子空位，间隙离子。离子电导：1. 温度 载流子浓度和迁移率成正比 高温固有离子电导 低

8、温杂质离子电导2. 晶体结构 结合能大离子电价高结构紧密的电导率低3. 晶格缺陷 电子载流子浓度小，晶格缺陷浓度大且参与电导才具有离子电导特性。动态回复应力与应变曲线：1. 微应变阶段：应力增加很快，加工硬化开始。2. 均匀变形阶段：开始均匀塑性变形，硬化作用增强，动态回复增加，软化作用增强抵消 硬化，斜率下降趋于水平。3. 稳态流变阶段：变形产生的硬化与动态回复的软化达到动态平衡，保持水平。动态再结晶1. 加工硬化阶段：应力随应变上升快，加工硬化。2. 动态结晶开始阶段：达到临界值开始动态结晶，软化作用下降，当软化超过硬化，应力 随应变增加而下降3. 稳定流变阶段 :动态平衡，波动由位错密度

9、变化慢引起超导材料：三个特征参数：临界温度磁场电流密度 三个效应：零电阻、迈斯纳、隧道 物理本质： 库伯电子通过格波相互作用， 库伯电子对动量相当产生零电阻， 材料变为超导态 后电子结为库伯对，能量降低2A （能隙）。快离子导体：电导率 ，活化能 。导电机理：热缺陷 +杂质离子 导电离子特点：离子半径小，电价低成离子键，库伦力小易迁移。结构特点：1. 晶格特点：不运动离子成骨架提供迁移轨道，迁移离子亚晶格，空位多2. 离子迁移成快离子条件：大量缺陷，亚晶格结构，层网状结构3. 通道类型：一维同一指向，二维面上迁移，三维各向同性4. 正负离子载流子导电薄膜：1. 基本要求：导电性、粘附性、大电流密度、欧姆接触、耐高温、成本低2. 种类：金（附着力差）银铜铝（氧化）铝抗电迁移能力弱，脱焊 复合膜（导电性差）I1 1 2 3I 2 ( 1 2 2 3I 3 1 2 3吴刚老师必考考点：1.