材料科学基础(2025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
均晶相图
  • 1 内容
  • 2 练习


1. 空间模型


  

2. 三元系的两相平衡 
    两相平衡时:在三元相图中,两相区表现为一对共轭面。自由度为: 
 
    所以,当温度一定时,尚有一相的成分可以独立变化。因此,在相图上无法确定两相的成分。 
(1)凝固过程及两相成分变化 
    当温度冷却到液相面时开始 L→a        
    液相成分:沿液相面上的空间曲线变化; 
    固相成分:沿固相面上的空间曲线变化。 
    当温度到达固相面时析出结束,组织为单相的a固溶体。       
(2)连接线 
    由直线法则可知,两相平衡时,该两相的成分点及合金的成分点在一条直线上。连接两平衡相成分的直线称为连接线。 
在相图上不能确定连接线,只能通过实验确定。

3. 水平截面(等温截面) 
    反映该温度下系统的成分与状态(相数、类型、成分及相对量)间的关系。



4. 垂直截面(变温截面) 
    定性分析合金的凝固过程,确定相变点;不能确定两相的成分和相对量。 
  (1)过某一组元的垂直界面


 

 (2)平行于某一边的垂直界面


4.(等温线)投影图 
    可用于分析和金的凝固过程。



    各合金的凝固过程:
    合金1:在t2℃时,Lα;在稍低于t5时,凝固结束;
    合金2:在接近t2时,Lα;在t5时,凝固结束;
    合金3:在t3时,L→α;在t6时,凝固结束; 
    合金4:在接近t2t3中间,L→α;在接近t5t6中间,凝固结束。