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
位错的应力场与应变能
  • 1 内容
  • 2 练习


位错的应力场与应变能 
1. 表示应力状态的应力分量: 
k

2. 螺位错的应力场 
中心线相当于位错线; 
空心部分相当于位错中心区; 
筒壁相当于位错线周围的晶体。 
 

只有切应变: 
k
k相应的应力分量为:

 

用直角坐标表示,则为 
k

 

 

 

螺位错应力场的特征: 
(1).只有切应力,没有正应力(晶体没有体积变化); 
(2).应力分量只与r有关(应力场呈轴对称分布); 
(3).不适用于位错中心严重畸变区。

2. 刃位错的应力场 
(1).心线相当于位错线; 
(2).空心部分相当于位错中心区; 
(3).筒壁相当于位错线周围的晶体。 

 

 采用直角坐标: 
k
采用圆柱坐标: 
k

3. 刃位错周围的应力分量:
k

                                                 
k
4. 应变能 
位错周围点阵畸变引起弹性应力场导致晶体能量增加,这部分能量称为位错的应变能或位错能(单位长度位错的能量)。 
位错的能量包括:位错中心畸变能,常忽略不计;位错中心以外的能量即弹性应变能。 
计算位错(弹性)应变能的方法: 
(1).做功法:计算按一定模型形成位错的过程中所做的功,此功便作为位错的弹性能而储藏在固体中。 
(2).弹性能密度积分法:对弹性能密度(单位体积固体的弹性应变能)进行体积积分,所得总弹性能即位错的能量。该方法仅适用于应力场比较简单的螺位错。  
k

k

k
k