材料科学基础总结

1、材料基础一、名词解释1、塑形变形：2、滑移：晶体一部分相对另一部分沿着特定的晶面和晶向发生的平移滑动。滑移后再晶体 表面留下滑移台阶，且晶体滑移是不均匀的。3、滑移带：单晶体进行塑性变形后，在光学显微镜下，发现抛光表面有许多线条，称为滑 移带。4、滑移线：组成滑移带的相互平行的小台阶。5、滑移系：一个滑移面和其上的一个滑移方向组成一个滑移系，表示晶体滑移是可能采取 的一个空间方向。滑移系越多，晶体的塑形越好。6、单滑移：当只有一组滑移系处于最有利的取向时，分切应力最大，便进行单系滑移。7、多滑移：至少有两组滑移系的分切应力同时达到临界值，同时或交替进行滑移的过程。8、交滑移： 至少两个滑移面沿

2、着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，这种滑移叫交滑移。（会出现曲折或波纹状滑移带 最易发生交滑移的是体心立方晶体 纯螺旋位错）9、孪生变形：在切应力作用下，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。 （相邻晶面的相对位移量相等）10、孪晶：孪生后，均匀切变区的取向发生改变，与未切变区构成镜面对称，形成孪晶。11、晶体的孪晶面和孪生方向： 体心， 112【 111】，面心立方 111【112-】，密排六方 101-2 【1-011】。12、软取向， 硬取向： 分切应力最大时次取向是软取向；当外力与滑移面平行或垂直时，晶体无法滑移，这种取向称为硬取向。13、几何软

3、化、硬化： 在拉伸时， 随着晶体的取向的变化， 滑移面的法向与外力轴的夹角越 来越远离 45 度时滑移变得困难的这种现象是几个硬化； 当夹角越来愈接近 45 度，使滑移越 来越容易进行的现象叫做几何软化。14、细晶强化： 晶体中， 用细化晶粒来提高材料强度的方法为细晶强化。也能改善晶体的塑形和韧性。15、固熔强化： 当合金由单相固熔体构成时， 随熔质原子含量的增加， 其塑性变形抗力大大 提高，表现为强度，硬度的不断增加，塑性、韧性的不断下降，的这种现象称为固熔强化。（单相）16、（多相）沉淀强化、时效强化：相变热处理17、（多相）弥散强化：粉末冶金18、纤维组织：随变形量的增加， 晶粒沿变形方

4、向被拉长扁平晶粒， 变形量很大时， 各晶粒 一不能分辨而成为一片如纤维状的条纹称为纤维组织。19、带状组织 :当金属中组织不均匀，如有枝晶偏析或夹杂物时，塑性变形会使这些区域伸 长，在热加工后或随后的热处理中会出现带状组织。20、变形织构：多晶体材料中，岁变形度的增加，多晶体中原先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。丝织构【 * 】平行于线轴，板织构 * 【 * 】平 行于扎制方向。21、制耳： 用有织构的扎制板材深冲成型零件时， 出来工件边缘不齐，壁厚不均的现象。将会因为板材各方向变形能不同， 使深冲22、应变硬化、 加工硬化： 金属塑性变形过程中， 随着变形量的增加

5、， 金属强度， 硬度上升， 塑性、韧性下降的现象。作用：变形均匀，均衡负载，增加安全性，提高强度23、冷拉： 试样在拉断前卸载， 或因试样因被拉断二自动卸载， 则拉伸中产生的大变形除少 量可恢复外，大部分变形将保留下来的过程。24、剪切带： 材料的缺陷或裂缝处， 聚合物的屈服变形以剪切滑移的方式进行， 因滑移局限 于某一局部，故而形成具有高剪切应变、双折射率高的薄层的带状条纹。25、银纹： 聚合物在玻璃态拉伸时， 出现的类似于微小的裂纹而不是裂纹， 因反光线看上去 银光闪闪肉眼可见的微细凹槽。 （局部屈服和冷拉造成的）26、陶瓷晶体一般由共价键和离子键结合而成。27、回复与再结晶：28、回复（

6、驰豫过程） ：冷变形金属加热时，尚未发生光学显微组织变化前的微观结构性能 的变化过程。 （第一、二类应力，弹性畸变能） （低温，中温，高温）29、多变化： 因温度较高， 位错可以被充分激活， 使同号刃型位错沿着垂直于滑移面的方向 拍成小角晶界的过程。 （来自应变能的下降）30、去应力退火（回复退火） ：冷变形金属经回复后使得内应力得到很大程度的消除，同时 又能保持冷变形的硬化效果的工艺。 作用：降低内应力， 避免工件开裂或变形，并提高其耐 蚀性。31、再结晶： 冷变形金属在足够够高的温度下加热时， 通过新晶粒的形核及长大， 以无畸变 的等轴晶粒取代变形晶粒的过程。 （第三类应力消失，显微组织彻

7、底改组，变形储存能充分 释放，性能显著变化） （点阵畸变是驱动力）32、再结晶温度：冷变形金属开始进行再结晶的最低温度。33、工业再结晶温度：经过较大变形量 70%的金属，在 1 小时内能够完成再结晶的最低温 度。34、临界变形度：当变形 2%-8%时，再结晶后的晶粒后的晶粒特别粗大的变形度。35、晶粒后长大：再结晶后，继续升温或延长保温时间，都会使晶粒继续长大。（晶粒长大后的界面能差，自发过程）36、正常长大：大多数晶粒长大速度相差不大，几乎是均匀长大的37、异常长大（二次再结晶） ：少数晶粒突发性的、迅速的粗化，使晶粒之间的额尺寸差别 显著增大，不均匀长大。 （各向异性）38、再结晶退火，

8、 ：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保温一段时间后，缓慢冷却 至室温的过程。作用：软化冷变形金属，或冷变形后细化晶粒，改善显微组织。39、退火孪晶：不易产生形变的孪晶的面心立方金属，经再结晶退火后出现的孪晶。（共格孪晶、完整孪晶，非共格孪晶）40、再结晶织构： 冷变形金属在再结晶中形成具有择优取向的晶粒。 （择优形核、 择优生长）41、金属热变形：金属在再结晶温度以上的加工变形工艺42、流线：在热变形中， 某些偏析、 夹杂物、第二相等将随着织构变形而伸长， 沿边形方向， 晶粒发生再结晶，形成新等轴晶粒，而夹杂物等 仍沿变形方向呈纤维状分布。43、带状组织：热变形后亚共析钢中的铁素体和珠光

9、体呈条带状分布。44、固态相变：固态物质在温度、压力、电场、磁场改变时，从一种组织结构会转变成另一 种组织结构。 （驱动力是新相和母相得自由能差）45、惯习面：固态相变时，新相往往在母相得一定晶面族上形成的晶面。46、非均匀形核： 在母相中的晶界、位错、 空位等晶体缺陷外的形。 晶体缺陷造成的能量升 高可使晶核形成能降低。47、脱溶转变： 从过饱和固溶体中析出一个成分不同的新相或形成溶质原子富集的亚稳定去 过度相的过程。 （固溶度变化的相图，从单相区进入两相区都会发生脱溶沉淀）48、调幅分解： 过饱和固熔体在一定温度下分解结构相同、成分不同两个相的过程。 其是通过上坡扩散的来实现成分变化的。4

10、9、协同型相变： 以切变进行相变过程中， 参与转变的所有原子运动是协同一致的， 相邻原 子的相对位置不对。50、烧结： 压制成型后的粉状物料在低于熔点的高温作用下，通过培体间颗粒相互粘结和物质传递，气孔排除，体积收缩，强度提高，逐渐变成具有一定的几何形状和坚固整个过程。51、烧成：在多相系统里产生一系列的物理和化学变化， 在一定范围内烧制成致密体的过程。52、固态烧结：完全是固体颗粒之间的高温固结过程。53、液态烧结：有液相参与的烧结过程。54、晶粒生长： 无应变的材料在热处理时， 平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下， 连续增 大的过程。55、初次再结晶：在已发生塑性变形的基质中，出现新生的无

11、应变晶粒的成核和长大过程。56、二次再结晶：是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。57、上坡扩散：58、塞积：59、晶格畸变：60、纤维组织：二、简述题1、滑移面总是晶体的密排面，而滑移也总是密排方向。这是因为密排面之间的距离最大， 面与面之间的结合力比较小， 滑移的阻力小故易滑动。 而沿密排方向原子密度大， 原子从原 始位置到达新的平衡位置所需要移动的距离小，阻力也小。2、每一种晶格类型的金属都具有特定的滑移系， 例如面心立方金属的滑移系有 12 个，密排 六方有 3 个滑移系，体心立方有 48 个，不具有突出的最密排面。3、滑移与孪生的异同： 孪生： 一部分晶体均匀切变；滑移： 不均匀

12、， 只集中在一些滑移面上进行； 变形与闻变形部分成镜面对称，位向发生变化； 位向未变； 临界分切应力高于滑移； 应力 -应变曲线，两者也不同； 孪生对塑性变形的贡献比滑移的小； 孪生因局部切变可达较大数量，经抛光后可见浮凸，浮凸可重新抛光去掉， 浸湿后 依然可以见到孪晶，而滑移变形后的试样经抛光后滑移带消失。4、多晶体塑性变形特点：一是变形受到晶界的阻碍和位向不同的晶粒的影响，二是任何一 个晶粒的塑变都受到相邻晶粒的约束，需协同变形保持材料的连续性。未来满足协调变行， 每个晶粒至少需要 5 个独立的滑移系。 因为塑性变形体积不变， 所以要 5 个独立的滑移系同 时启动。5、影响固熔强化因素：

13、熔质原子的不同，引起的强化效果不同，原子浓度越高，强化作用越大，但不保持 线性关系，低浓度效应更为显著。 熔质原子与基体原子尺寸相差越大，强化效果越大。 间隙固溶体的熔质元素比形成电子书相差越大，则固溶体强化作用越强。6、固熔强化的实质：熔质原子与位错的弹性交互作用，电交互作用和化学交互作用。7、外力做功剩余在金属中储存能：一、残余应力（弹性应变） ，包括宏观内应力（第一类） 和微观内应力（第二类） ；二、点阵畸变（第三类） ，占储存能的 80%-90%，是回复和再结晶 的驱动力。8、加工硬化的三个阶段：一易滑移阶段，二线性硬化阶段，三抛物线硬化阶段。9、聚合物的变形强烈的依赖于温度和时间，表

14、现为黏弹性。10、回复、再结晶、长大：11、回复现象的解释： 电阻率降低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警惕弹性应变 能的基本消除；硬度和强度的下降不多是因为位错密度的下降不大的缘故。12、回复动力学的特点：没有孕育期，开始变化速率慢，随后慢，长时间保温时间后，性能 十分缓慢地趋于平衡值。13、再结晶的形核及长大： 晶界突出形核高畸变能晶粒； 亚晶形核机制大角晶界。 晶界 移动的驱动力是相邻晶粒的畸变能差， 背向曲率中心， 得到无畸变的等轴晶粒逐渐消耗掉变 形晶粒并相互排接触。再结晶过程结束。14、再结晶与相变的区别： 前者是形核长大过程并使组织形态发生彻底改变，其转变

15、动力学也有固态相变特征，其点 阵结构类型和成分都未改变，不是相变，没有确定的转变温度。15、晶粒长大方式：大角度，晶界迁移，晶粒互相吞食。向曲率中心迁移。16、 晶粒的稳定形态：晶界边成平直状，p=0,晶界迁移停止。二维三晶粒交汇处夹角为120 度，变数 =6，稳定； 6 具有长大趋势 ;6 具有消失趋势。 (大晶粒吞噬小晶粒晶界向曲 率中心迁移)17、异常长大 的原因：存在使大多数晶粒边界比较稳定或被定扎而只有少数晶粒边界易迁移：1) 存在细小的、弥散的第二相粒子。对晶界有钉扎作用。2) 一次再结晶后若有织构，有小角晶界，迁移率小，比较稳定。3) 金属板面较薄，在加热条件能出现热蚀沟，能钉扎

16、晶界。4) 再结晶后局部区域不均匀的现象。18、二次再结晶的危害： 会会形成非常大的晶粒及很不均匀的组织， 不仅会降低材料的强度 和塑性、 韧性， 还会降低再次冷加工工件的表面粗糙度。 但是利用好这劣势也可以转变为优 点，硅钢片，改善磁性性能。19、热变形的实质 :加工硬化和动态软化同时进行，形变硬化为动态软化所抵消因而不显示 硬化作用。 动态软化包括动态回复和动再结晶。 热变形结束后， 高温下还会发生静态回复和 静态再结晶。20、动态回复：发生多变化，形成亚晶；回复过程中，变形晶粒不发生再结晶，故仍呈纤维 状，可保留和等轴亚晶的组织。之后可发生静态再结晶。21、 动态再结晶； 形成新的大角度

17、晶界及随后移动的方式进行的。具有反复形核和反复生长 的特点。得到等轴晶粒组织，晶粒较小， 其大小取决于应变速率和变形的温度。比静态再结 晶组织有较高的强度和硬度。22、热变形引起的而变化：1) 改善铸造状态的组织缺陷，致密性、机械性能、塑性、韧性提高2) 形成流线型，出现各向异性，稳定性高。流线与零件工艺受到的最大拉力的方向一致。 在零件内部呈封闭式的。3) 形成带状组织，各向异性。影响与流线类似。 但是会破坏材料的切削能力，应避免和消除。 一是在两相区变形， 二是减少夹渣元素含量， 三是采用高温扩散退火，消除元素偏析。23、固态相变基本变化：晶体结构的变化；化学成分的变化；有序程序的变化。2

18、4、只有结构的转变：多形性转变，马氏体；只有成分的转变：调幅转变；都有的转变：共析转变，脱溶转变。25、固态相变中新旧两相之间总是会形成界面的，有共格的界面， 半共格界面， 非共格界面。（错配度3表示，共格为 S 0.05，半共格0.053 0.25）26、 界面能可以分成应变能（畸变能）和化学能（表面能）。固态相变时的应变能和表面能成为相变的阻力， 共格和半共格新相晶核形成时的相变阻力主要是应变能，而非共格新相晶核形成时的相变阻力主要是表面能固态。27、固态相变的形核：均匀形核和非均匀形核28、纯粹协同型相变的特征：1）存在着均匀应变而产生的形状改变，2）母相与新相之间有一定的晶体学位向关系3）母相与新相的成分不同4）界面移动太快，可接近声速。三、试卷例题4什么是多滑移、交滑移？其滑移线形貌有和特征，如何区别？（ 3 分）1、什么是同素异构转变（即多晶型性转变）?简述纯铁的同素异构转变过程。（6 分） 4什么是晶粒度？工业生产中采用哪种等级标准评定晶粒？简单举出控制晶粒 度的方法？（ 4 分）5、什么是再结晶，一次再结晶，什么是二次再结晶，静态再结晶？这几者有什么区别。（6分）6、孪生变形的显微组织具有什么特点。 （3 分）2、HALL-