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
其他类型的二元相图
  • 1 内容
  • 2 练习
  • 3 案例


其他类型的二元相图及由相图推测合金的性能 
1. 具有中间相的二元相图 
(1). 形成稳定化合物的相图 
    稳定化合物——熔化前不发生分解的化合物。




(2). 形成不稳定化合物的相图 
    不稳定化合物——熔化前发生分解的化合物。



2. 具有其它三相平衡的二元相图 
(1). 具有偏晶转变的相图 
    偏晶转变——一个确定成分的液相在确定的恒温下生成一个确定成分的固相和另一确定成分的液相。


(2). 具有合晶转变的相图 
    合晶转变——一个确定成分的液相与另一确定成分的液相在确定的恒温下生成一个确定成分的固相。

 


(3). 具有熔晶转变的相图 
    熔晶转变——一个确定成分的固相在确定的恒温下生成一个确定成分的固相和一确定成分的液相。 

(4). 具有共析转变的相图 
    共晶转变——一个确定成分的固相在确定的恒温下同时生成另外两个确定成分的固相。

 

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(6). 复杂二元相图的分析 
    分析步骤:
    ①. 分割相图:如有稳定的化合物,则以稳定化合物为界把相图划分成几个简单相图再进行下一步分析。 
    ②. 填写相区:如图中尽给出单相区,根据相区接触法则,填写出相区。 
    ③. 分析恒温转变:找出恒温转变的水平线,根据水平线周围相邻的相区情况确定恒温转变的类型。 
    ④. 分析结晶过程:写出凝固过程,确定室温相组成物和组织。 
    二元相图中的恒温转变类型:

3. 应用相图要注意的问题 
    (1). 相图只能给出合金在平衡条件下存在的相和相对量,并不表示相的形状、大小和分布,而这些主要取决于相的特性及形成条件。 
    (2). 相图只表示平衡状态的情况,而实际生产条件下,合金很少能达到平衡状态。 

4. 根据相图推测合金的性能 
(1). 使用性能 
    固溶体:物理性能与浓度呈曲线关系 
    两相合金:物理性能与浓度呈直线关系 
    力学性能:与组织有关 

(2). 工艺性能 
    铸造性能-合金的流动性和缩孔性:液、固相线距离越大,树枝晶越发达,合金的流动性越差、枝晶偏析倾向越大、热烈倾向越大。 
    压力加工性能:两相合金因两相强度不同,变形不均,界面易开裂,不利于压力加工;单相合金强度低塑性好,易于压力加工。 
    可热处理性:有固太相变的合金可通过热处理改变其组织和性能。