坡扩散”或“逆向扩散”的现象。扩散的热力学分析表明，扩散的驱动力是化学势梯度度，由此不仅能解释正常的“下坡扩散”现象。也能解释“上坡扩散”的反常现象。
，而不是浓度梯
在描述原子迁移的扩散机制中，最重要的是间隙机制和空位机制。间隙固溶体中原子扩散仅涉及到原子迁移能，而置换固溶体中原子的扩散机制不仅需要迁移能而且还需要空位形成能，因此导致间隙原子扩散速率比置换固溶体中的原子扩散速率高得多。扩散系数（或称扩散速率）是描述物质扩散难易程度得重要参量。扩散系数与扩散激活能有关。其遵循阿累尼乌斯方程。因此，物质的扩散能力也可用扩散激活能的大小来表征。
实验表明，原子扩散的距离与时间的平方根成正比，而不是时间成正比，由此推断原子的扩散是一种无规
则行走。由原子无规则行走的理论推导出的扩散距离（ ）与扩散时间t的平方根成正比，其与扩散
方程的推导结果一致，表明原子的扩散确实是一种无规则行走，实际测出的扩散距离是大量原子无规曲折行走的综合效果。
为了更好地应用扩散和控制扩散，了解影响扩散的因素是重要的。在影响扩散的诸多因素（如温度，固溶体类型，晶体结构，晶体缺陷，化学成分，应力等）中，温度是影响扩散的最重要因素。
出现相变的扩散称为相变扩散和反应扩散。由反应扩散所形成的相可参考平衡相图进行分析。实验结果表明，在二元合金反应扩散的渗层组织中不存在两相混合区，只有孤立的单相区存在，而且在它们的相界面上的浓度是突变的，它对应于相图中每个相在一定温度下的极限溶解度，不存在两相混合区的原因可用相平衡的热力学来解释。
在金属和合金中，原子结合是以金属键方式结合，因此扩散原子可以跃迁进入邻近的任何空位和
间隙位置。陶瓷中的原子结合以离子键结合方式为主，在离子晶体中扩散离子只能进入具有同电荷的位置。在离子晶体中缺陷的产生是以保持电荷中性为条件，因此需要形成不同电荷的两种缺陷，如一个阳离子空位和一个阴离子空位，这种缺陷组合称为肖脱基型空位；或者形成自间隙离子，由此形成的阳离子（阴离子）空位的电荷可通过形成间隙阳离子（间隙阴离子）来补偿，这样的缺陷组合称为费兰克尔型空位。当化合物中的离子化合价发生变化，或在化合物中搀杂离子的化合价不同于化合物中的离子，为了保持电荷
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中性，就会出现阳离子空位或阴离子空位。
由于离子晶体的电导率与离子的扩散系数相关，因此通过测定不同温度下的电导率，就可计算出不同温度下的扩散系数，由此可进一步获得离子扩散的激活能。
高分子化合物（又称聚合物）的基本结构单元是链节，链节之间联结是通过原子以共价键或氢键结合，由此形成长链结构。高分子化合物的力学行为是由分子链运动的难易程度所决定的。高分子的主链很长，通常是倦曲的，而不是伸直的。在外界影响下，分子链从倦曲变为伸直是通过分子运动来实现的，分子链的运动起因于主链中单键的内旋转。由单键内旋转导致分子在空间的不同形态（组态）称为构象。基于单键内旋转不可能是完全自由的，即不能把链节视为分子链中的独立运动的基本单元，故需要引入“链段”的重
要概念。链段的长度Lp取决于不同构象的能垒差节长度l，表示高分子的柔韧性最好；当
。当→0（内旋转完全自由），Lp等于链
→∞，Lp等于整个分子链节长度L（nl），此时分子链为
刚性，无柔韧性。因此，可视链段为高分子链的独立运动的基本单元，即每个链段的运动是各不相关，完全独立的，并可用链段长度的大小表征高分子链的可动性和柔韧性。
高分子的分子运动可分为两种尺寸的运动单元，即大尺寸单元——高分子链，小尺寸单元——链段或链段以下的单元（包括键角和键长的变化，侧基运动等）。高分子在不同条件下的力学行为取决于该条件不同运动单元的激活程度。
对于线型非晶态高分子，在玻璃化转变温度Tg以下，呈现玻璃态，其原因是热能只激活比链段更小的运动单元，如链节，侧基等。而当温度高于Tg而小于粘流温度Tf时，热能只激活链段及链段以下的单元的运动，而呈现高弹态。但此时热能尚不能激活高分子链整体运动，故不能产生分子链间的相对滑动。只有当温度高于Tf温度，整个分子链质心出现相对位移，而呈现出粘流态。对于体型非晶态高分子，由于它是一种立体网状交联结构，分子链不能产生相对质心运动，因此它不能呈现粘流态，只能出现玻璃态和高弹态，并且随着交换联密度的增大，可能不出现高弹态。完全结晶的高分子是不存在的，都会有相当部分的非晶区。非完全晶态高分子的力学状态中出现皮革态，它是由晶区和非晶区不同的力学特性的综合结果。 重点与难点
1． 菲克第一定律的含义和各参数的量纲。
2． 能根据一些较简单的扩散问题中的初始条件和边界条件。运用菲克第二定律求解。
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3． 柯肯达耳效应的起因，以及标记面漂移方向与扩散偶中两组元扩散系数大小的关系。 4． 互扩散系数的图解方法。
5． “下坡扩散”和“上坡扩散”的热力学因子判别条件。 6． 扩散的几种机制，着重是间隙机制和空位机制。 7． 间隙原子扩散比置换原子扩散容易的原因。 8． 计算和求解扩散系数及扩散激活能的方法。 9． 无规则行走的，扩散距离与步长的关系。 10． 影响扩散的主要因素。
11． 反应扩散的特点和能应用相图确定反应扩散出现相类型。 12． 运用电荷中性原理确定不同情况下出现的缺陷类型。 13． 高分子链柔韧性的表征及其结构影响因素。
14．线型非晶高分子、结晶高分子和非完全结晶高分子力学状态的差异和起因。 15．概念和术语：
质量浓度，密度，扩散，自扩散，互扩散，间隙扩散，空位扩散，下坡扩散，上坡扩散，稳态扩散，非稳态扩散，扩散系数，互扩散系数，扩散通量，柯肯达尔效应，体扩散，表面扩散，晶界扩散，肖脱基型空位，弗兰克尔型空位，链节，链段，分子链，柔顺性，玻璃态，高弹态，粘流态，皮革态 重要概念与名词
1．
2．
3． 4．
5． 6．
7． 8．
9．
10． 11．
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第五章概要
材料在加工制备过程中或是制成零部件后的工作运行中都要受到外力的作用。材料受力后要发生变形，外力较小时产生弹性变形；外力较大时产生塑性变形，而当外力过大时就会发生断裂。图5．1为低碳钢在单向拉伸时的应力一应变曲线。图中?e， ?s和?b分别为它的弹性极限、屈服强度和抗拉强度，是工程上具有重要意义的强度指标。
研究材料的变形规律及其微观机制，分析了解各种内外因素对变形的影响，以及研究讨论冷变形材料在回复再结晶过程中组织、结构和性能的变化规律，具有十分重要的理论和实际意义
有一根长为5 m，直径为3mm的铝线，已知铝的弹性模量为70GPa，求在200N的拉力作用下，此线的总
长度。
2． 一Mg合金的屈服强度为180MPa，E为45GPa，a）求不至于使一块10mm?2mm的Mg板发生塑性变形的
最大载荷；b） 在此载荷作用下，该镁板每mm的伸长量为多少？
3. 已知烧结Al2O3的孔隙度为5%，其E=370GPa。若另一烧结Al2O3的E=270GPa，试求其孔隙度。
4. 有一Cu-30%Zn黄铜板冷轧25%后厚度变为1cm，接着再将此板厚度减少到0.6cm，试求总冷变形度，并
推测冷轧后性能变化。
5. 有一截面为10mm?10mm的镍基合金试样，其长度为40mm，拉伸实验结果如下：
载荷（N）
0 43，100 86，200 102，000 104，800 109，600 113，800 121，300 126，900 127，600
标距长度（mm）
40.0 40.1 40.2 40.4 40.8 41.6 42.4 44.0 46.0 48.0
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113，800（破断） 50.2
试计算其抗拉强度?b，屈服强度?0.2，弹性模量?以及延伸率?。
6. 将一根长为20m，直径为14mm的铝棒通过孔径为12.7mm的模具拉拔，求a）这根铝棒拉拔后的尺寸；
b）这根铝棒要承受的冷加工率。
7. 确定下列情况下的工程应变?e和真应变?T，说明何者更能反映真实的变形特性：
a）由L伸长至1.1L； b）由h压缩至0.9h；
c）由L伸长至2L； d）由h压缩至0.5h。
8. 对于预先经过退火的金属多晶体，其真实应力—应变曲线的塑性部分可近似表示为 ，
其中k和n为经验常数，分别称为强度系数和应变硬化指数。若有A，B两种材料，其k值大致相等，而nA=0.5，nB=0.2，则问a）那一种材料的硬化能力较高，为什么？b）同样的塑性应变时，A和B哪个
位错密度高，为什么？c）导出应变硬化指数n和应变硬化率 之间的数学公式。
9. 有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在（111）
分切应力。
和（111） 滑移系上的
10. 有一bcc晶体的
应力才会产生滑移？
[111]滑移系的临界分切力为60MPa，试问在[001]和[010]方向必须施加多少的
11. Zn单晶在拉伸之前的滑移方向与拉伸轴的夹角为45?，拉伸后滑移方向与拉伸轴的夹角为30?，求拉伸
后的延伸率。
12.Al单晶在室温时的临界分切应力?C =7.9×10Pa。若室温下对铝单晶试样作为拉伸试验时，拉伸轴为[123]
方向，试计算引起该样品屈服所需加的应力。
5
13. Al单晶制成拉伸试棒（其截面积为9mm）进行室温拉伸，拉伸轴与[001]交成36.7?，与[011]交成19.1?，
与[111]交成22.2?，开始屈服时载荷为20.40N，试确定主滑移系的分切应力。
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