材料科学基础(2023秋)

辽宁工业大学 陈扬 齐义辉

目录

  • 1 材料的结构
    • 1.1 空间点阵与晶体结构
    • 1.2 晶向指数与晶面指数
    • 1.3 晶带与晶面间距
    • 1.4 晶体的极射赤面投影图
    • 1.5 三种典型的金属晶体结构
    • 1.6 晶体的原子堆垛方式和间隙
    • 1.7 离子晶体与共价晶体的结构
    • 1.8 固溶体
    • 1.9 中间相
  • 2 晶体中的缺陷
    • 2.1 点缺陷
    • 2.2 位错的特征
    • 2.3 位错的运动与交割
    • 2.4 位错的应力场与应变能
    • 2.5 作用在位错线上的力与位错间的交互作用力
    • 2.6 位错的生成与增殖
    • 2.7 实际晶体中的位错与位错反应
    • 2.8 小角度晶界和大角度晶界
    • 2.9 孪晶界与相界
  • 3 材料中的扩散
    • 3.1 扩散第一定律
    • 3.2 扩散第二定律及误差解
    • 3.3 扩散机制与柯肯达尔效应
    • 3.4 原子跳跃和扩散系数
    • 3.5 影响扩散的因素
    • 3.6 反应扩散
  • 4 单组元相图及纯金属的结晶
    • 4.1 单组元相图的热力学与相平衡
    • 4.2 液态金属的结构与结晶的热力学条件
    • 4.3 形核
    • 4.4 晶体长大与凝固组织
    • 4.5 凝固理论的应用
  • 5 二元相图及合金的凝固
    • 5.1 匀晶相图与固溶体凝固
    • 5.2 共晶相图及其合金凝固
    • 5.3 包晶相图及其合金凝固
    • 5.4 其他类型的二元相图
    • 5.5 钢的凝固过程及平衡组织
    • 5.6 铸铁的凝固过程及平衡组织
    • 5.7 固溶体的正常凝固
    • 5.8 成分过冷与固溶体的生长形态
    • 5.9 共晶体的形核与生长
    • 5.10 合金铸锭(件)的组织与缺陷
  • 6 晶体的塑性变形
    • 6.1 滑移
    • 6.2 Schmid定律及其应用
    • 6.3 派-纳力
    • 6.4 孪生
    • 6.5 多晶体的塑性变形
    • 6.6 固溶体的塑性变形
    • 6.7 弥散强化
    • 6.8 冷变形金属的组织和性能
  • 7 回复与再结晶
    • 7.1 冷变形金属加热时的组织性能变化
    • 7.2 回复
    • 7.3 再结晶形核机制
    • 7.4 再结晶动力学
    • 7.5 再结晶温度及影响因素
    • 7.6 再结晶后的晶粒尺寸
    • 7.7 正常晶粒长大
    • 7.8 再结晶织构与二次再结晶
  • 8 三元相图
    • 8.1 三元相图基础
    • 8.2 均晶相图
    • 8.3 固态互不溶解的三元共晶相图
    • 8.4 固态有限互溶的三元共晶相图
    • 8.5 三相平衡和四相平衡
空间点阵与晶体结构
  • 1 内容
  • 2 练习
  • 3 案例
  • 4 扩展学习


空间点阵与晶体结构

1. 空间点阵和晶胞 
(1)空间点阵
晶体结构:晶体中实际质点(原子、离子或分子)的具体排列情况。
          组成各种类型的排列,无限种。
空间点阵(Space Lattice):在空间由点排列成的无限阵列,其中每一个点都和其它所有的点具有相同的环境,这种点的排列就称为空间点阵。简称点阵,14种(是晶体中质点排列的几何学抽象,用来描述晶体结构的周期性和对称性,每个阵点的环境相同,只有14种。)
相同环境:几何环境和物质环境。



(2)晶  胞
——点阵中能保持点阵特征的最基本单元(平行六面体)叫晶胞。 
整个空间点阵可由晶胞作三维的重复堆砌而构成。
晶胞的选取原则: 
①晶胞几何形状能够充分反映空间点阵的对称性; 
②平行六面体内相等的棱和角的数目最多; 
③当棱间呈直角时,直角数目应最多; 
④满足上述条件,晶胞体积应最小。


2. 晶系与布拉菲点阵
晶系:根据晶胞形状特征,将空间点阵划分为七种类型,即七个晶系。 
布拉菲点阵:根据晶胞形状及阵点的分布特征,将空间点阵划分为十四种点阵,即布拉菲点阵(Bravais lattice)。


七种晶系与十四种布拉菲点阵

3. 点阵与结构的关系


    空间点阵虽只有14种,但由于阵点所对应的内容(原子的数量、种类及空间位置关系)不同,导致晶体结构有无数种。