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
固态互不溶解的三元共晶相图
  • 1 内容
  • 2 练习
  • 3 案例


1. 空间模型 
    相图的构成(间下图)(由下至上): 
    A+B+C三相区;A+B+C+L四相水平面;3个三相区:L+A+B、L+A+C、L+B+C;每相邻的两个三相区之间各有一个两相区:L+A、L+B、L+C;L单相区。

 

各相区的空间形状及冷却时发生的转变如下图所示。

 

 

三相区的空间形状:(通常为)取边三棱体。 
由相律可知,三相平衡时自由度为1,所以当温度确定时,三个平衡相的成分也随之确定,即当温度变化时,每相的成分均沿一条取向变化。三个相的成分-温度变化线构成了取边三棱体的三条棱边。 
共晶型四相区的空间形状:三角形水平面。 
四相平衡时,自由度为0,所以,四相平衡的温度时确定的,即是相区为一水平面;由重心定律可知,发生共晶型四相反应L→A+B+C时,液相成分点必在A、B、C三点构成的三角形之内,即共晶型四相水平面为三角形。

 

2. 水平截面


 

 

 

 

 

 

3. 垂直截面 
通常不能应用杠杆定律,因为连接线通常不在垂直截面内。 
(1)过一组元的垂直截面



(2)平行于一边的垂直截面


 

 

4. 投影图及合金凝固过程分析



合金O的凝固过程: 
    ① L→A:液相成分沿AO延长线变化至f; 
    ② L→(A+C):液相成分沿液相线(共晶沟线)变化至E; 
    ③ L→(A+B+C) :等温转变。 
    室温组织:A+(A+C)+(A+B+C)。 
    组织组成物的相对含量: