材料科学基础(2024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
位错的运动与交割
  • 1 内容
  • 2 练习


位错的运动与交割 
1. 位错的滑移 
滑移面——由位错线及其柏氏矢量所确定的平面互曲面。 
滑移——位错现在其滑移面内的运动。 
(1).刃位错的滑移 
w w

(2).螺位错的滑移 
w
(3).混合位错的滑移 
w
(4).螺位错的交滑移螺型位错从某一滑移面转到另一所在滑移面上继续滑移的过程称为交滑移;若再回到与原滑移面平行的滑移面内继续滑移,则称为双交滑移。

(5).位错运动与晶体滑移的关系: 

(6).讨论: 
①.位错滑移是在切应力(既平行于滑移面又平行于柏氏矢量)作用下进行的; 
②.刃位错只有一个滑移面,螺位错则有多个滑移面; 
③.位错先扫过的滑移面,其两侧晶体发生与b相同的相对位移; 
④.位错线滑出晶体后,在晶体表面形成一个与b相同的台阶; 
⑤.位错滑移是保守运动:只改变晶体的形状,但不改变体积。 
2. 刃位错的攀移 
刃位错垂直于其滑移面方向上的运动(实际上是半原子面的扩大或缩小)。 
正攀移:使半原子面缩小的攀移。 
负攀移:使半原子面扩大的攀移。 
w
讨论: 
(1).刃位错的攀移是在正应力(垂直于半原子面的分量)作用下进行的,压应力使其正攀移,拉应力使其负攀移; 
(2).攀移需要原子的长程迁移,因而比滑移更困难,需要热激活; 
(3).位错攀移过的区域,半原子面两侧的晶体发生大小为b的相对位移; 
(4).位错攀移是非保守运动:既改变晶体的形状,又改变晶体的体积(有物质转移)。 
3. 运动位错的交割 
    在某一滑移面上运动的位错,会与穿过此滑移面的其它位错(称为林位错)相交割,使其发生变化包括位错的形状和位错的运动特性。 
(1).割阶与扭折 
扭折:同一滑移面上的位错台阶 
割阶:不同滑移面上的位错台阶 
(2).几种典型的位错交割 
①.两个柏氏矢量相互垂直的刃型位错交割 
w

②. 两个柏氏矢量相互平行的刃型位错交割 
w

③.两个伯氏矢量相互垂直的刃型位错和螺型位错交割 
w 
④.两个伯氏矢量相互垂直的螺位错交割 
w
(3). 总结: 
①.一位错与另一位错交割后,均会形成一段扭折或割阶,其长度等于另一位错的柏氏矢量; 
②.割阶均是刃型位错; 
③.扭折对位错的运动没有阻碍; 
④.小割阶在刃位错的拖拽下可随刃位错一同滑移,故对刃位错运动阻碍不大; 
⑤.割阶若随螺位错运动就必须攀移(很困难),故对螺位错运动阻碍很大。