材料科学基础(2024春)

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
影响扩散的因素
  • 1 内容
  • 2 练习
  • 3 案例

1. 温度 
h→所温度升高,D值迅速增加。 
2. 固溶体类型 
h → h 
3. 晶体结构 
一般来说,在密堆结构点阵中扩散比非密堆点阵中扩散慢。 
4. 晶体缺陷 
扩散除在晶粒的点阵内部进行之外,还会沿着表面、界面、位错等缺陷部位进行,称后三种扩散为短路扩散。 
在固体表面、界面和位错芯部位,由于缺陷密度较高,原子迁移率大而扩散激活能小。 
h 
温度较低时,短路扩散起主要作用;温度较高时,点阵内部扩散起主要作用。温度较低且一定时,晶粒越细扩散系数越大,这是短路扩散在起作用。 
h 
5. 化学成分                                                                        
① 组元特性:原子间结合力愈大,则扩散激活能愈大,扩散系数愈小。                     
扩散激活能Q与反映原于间结合能的宏观参量如熔点(Tm)、熔化潜热(Lm)、体积膨胀或压缩系数(ak)等有关系。粗略地说,Tm,Lm愈高,或ak愈小,则Q愈大。                
② 组元浓度:一般说来,扩散系数是浓度的函数。例如,某些元素在铜中的扩散系数随浓度增加而提高,Ni,Mn,C在g-Fe中的扩散也有同样的规律;相反,在Au-Ni合金中,随着镍含量的增加,DNi和DAu均明显降低。                                                  
③ 第三组元:第三组元的影响比较复杂,有的促进扩散,有的阻碍扩散,如合金元素对碳在奥氏体中扩散系数的影响。                                                            
有些第三组元导致上坡扩散。例如钢中的一些非碳化物形成元素的加入会导致碳的上坡扩散。                                                                                       
6. 应力                                                                                 
应力梯度会导致溶质原子扩散。