北京科技大学材科基考研(名词解释汇总及课后重要习题) - 图文(4)

2019-06-04 23:08

两晶粒间可能为成分和/或结构都不同,以相界为界。在复相合金的形变过程中,不同种的晶粒之间、每一晶粒的中心与边缘之间,形变差异(不均匀性)更大,内应力增大,开裂机会增多,范性下降。第二相为脆性相时,合金的范性受相的相对量的影响:原始裂纹总是易于提前在脆性相一侧,或在相界上产生。

? 受第二相的分布状况影响:粒状均匀分布,影响小;连续膜状(网状)沿晶界分布,影响

大; 应尽量避免断续沿晶界分布或片层状在晶内分布,影响中。

? *马氏体转变的特点:

马氏体型转变不会引起化学成分的变化,只产生结构类型的变化,有时还会发生有序度的变化。马氏体既可以是稳定的平衡相,也可以是亚稳的非平衡相。

? *滑移系:晶体中一个可滑移的晶面和其上一个可滑移的晶向合称一个滑移系,用{ k h l }<

u v w >表示。

? *孪生:晶体受力后,以产生孪晶的方式而进行的切变过程,称为孪生。

? *过冷度━金属和合金的实际凝固温度与其熔点之差值,ΔT ΔT=Tm(平衡熔点)-T(实

际温度)

凝固只能在过冷液体中进行,而且要过冷度大于某一最小值。

? *结晶潜热凝固过程中伴随着潜热的释放,这种潜热称为结晶潜热。

? *相图,也称相态图、相平衡状态图,是用来表示相平衡[1]系统的组成与一些参数(如温

度、压力)之间关系的一种图。它在物理化学、矿物学和材料科学中具有很重要的地位。

? *铸锭的一般组织

组织特征:三个晶区 细晶粒外壳(激冷层)

沿模壁一薄层液体中产生大量晶核,形成细小的等轴晶粒。区域很窄。 柱晶区

粗大的长柱状晶粒,紧接细晶外壳,定向结晶的产物。 两个一致性:

几何取向的一致性:各柱晶的长轴大致与模壁垂直; 晶体学取向的一致性:择尤取向,这种组织叫织构。

每个晶粒的长轴都与一个特定的晶向(织构轴)相平行。 等轴晶区

较粗大的各方向尺寸近乎一致的晶粒,位于铸锭心部。 典型铸锭组织示意图

? *小角度晶界的结构模型:柏氏矢量平等的同号刃型位错垂直堆 起来,晶界两边是对称的,

称对称倾转晶界;柏氏矢量相互垂直的刃型位错交叉堆集而成的称为不对称倾转晶界;由同号螺旋位错构成的为氛围晶界。

? *固溶体在强度方面,比两个纯组元的平均值高,单比一般化合物低;在范性和韧性方面,

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延伸率、面缩率等,比两个纯组元的平均值略低,单比一般的化合物要高得多、又较优越的综合力学性能。

? *凝固过程的成长机理:

连续成长

适合于粗糙界面。晶体界面上,原子位置约有一半虚位以待,易于接纳外来原子。晶体依靠原子由液体连续不断地向固体扩散而成长。 借台阶侧向扩展成长

适合于具有台阶的平滑界面。台阶处原子附着时配位数大,结合较强,不易再返回液体中。界面上台阶越多,沿法向成长的线速度愈大。界面晶面的原子密度越低,台阶密度愈大。 二维晶核式的成长

适合于晶体界面既无台阶也无缺陷,理想平面。单个孤立原子很难稳定在晶体表面,结合牢靠。靠系统能量涨落形成一个具有单原子厚度、并具有一定宽度(临界晶核尺寸)的平面原子集团,同时落在平滑界面上。二维晶核形成后,周围出现台阶晶体借台阶侧向扩展成长

? *凝固过程的宏观特征:液体必须具有一定的过冷度,凝固才能发生,;凝固过程中伴随着

潜热的释放,结晶潜热。

? *区域偏析(宏观偏析):

正常偏析

? K0<1的合金系,先凝固区域的溶质(或杂质)浓度低于后凝固区域。正常偏析一般发生在

柱晶范围内,溶质分布随液、固相扩散混匀能力而变化。

反常偏析

? 枝晶之间残留液体随枝晶横向扩展而浓度升高、熔点下降、凝固缓慢,枝晶之间若断若续

留有隧道和暗流。凝固收缩产生负压,使柱晶间富集溶质或杂质的液体向外倒流,而后凝固。

比重偏析

? 固、液相间有成分和比重的差异,结晶过程中发生了浮、沉现象,造成偏析。绝大部分金

属和合金的固相比重大于液相结晶体总是往下沉→“结晶雨” 。异分凝固时不一定。

? *结晶后的组织中产生显微偏析的原因,采取什么措施能减弱和消除偏析?

显微偏析:固溶体的结晶只要偏离平衡态,都会引起偏析,一般发生在几个晶粒距离范围内,称为显微偏析。消除办法:产生后可用扩散退火法消除掉,快冷。一般来说,快冷大多可使显微偏析减弱。当冷却 速度很大时(如近代激冷技术),可获得近似非扩散凝固,可得到超细晶粒、超饱和度、低偏析

或无偏析、甚至非晶态组织。凝固以后减小或消除偏析,扩散退火均匀化,即在高温较长时间加热和保温。

? *固溶体结晶过程的特点:1)结晶过程发生在一个温度范围内2)结晶过程所形成的晶体

与其紑化学成分不一样,而且无论是晶体或是液体的成分,都随着温度的下降而不断地变化着。韧性自然就会提高。

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? *相界面:在复相合金中,一个晶粒周围可以出现成分结构都不相同的另一种晶粒,它们

间的界面为相界面。

? *吕德斯:某些含有溶质组元的单晶体或多晶体的应力-应变曲线:

滑移启动的抗力较大(上屈服点),而滑移进行的抗力较小(下屈服点)。一旦滑移开动进来,

就可以在较低的应力下进行,直到发生较明显的加工硬化后,应力才会进一步增加。 消除吕德斯带:消除柯氏气团,避免上、下屈服点的出现。 ..预变形法:预先摆脱溶质原子气团的作用; ..消除溶质元素或加入一些固定溶质的元素。

? *影响扩散的因素:

温度与扩散系数的关系,成指数关系

界面对扩散的影响:D表面>D界面>D晶内。

晶体结构和结构缺陷对扩散的影响:密堆结构点阵中扩散比非密堆点阵中扩散慢。 各种结构缺陷都会使扩散系数增大,扩散速度加快。 空位对扩散的影响:空位机理是扩散过程的重要机理, 凡是能够提高空位浓度的有效方法,都能加速扩散。 位错对扩散的影响 D错>D内

化学成分对扩散的影响:一般说来,合金元素与溶剂的差别越大,它在溶剂中的扩散速度也盐碱。

扩散的异性:扩散在异性的晶体中,由于各个方向上原子的排列不同,原子跳动的频率就会有差异,这最终会反应在各个方向上的扩散速度的差异上,称为扩散的异性。

? *回复与再结晶过程中组织和性能的变化特征:

形变金属或合金退火过程中的一般变化

显微组织的基本变化

将金属材料加热到某一规定温度,并保温一定时间,而后缓慢冷却至室温的一种热处理操作过程。

第一节形变金属或合金退火过程中的一般变化光学显微组织几乎看不出任何变化,晶粒仍保持伸长或偏平状,电镜下的精细组织可显示出变化 第一节形变金属或合金退火过程中的一般变化

形变晶粒内部发生了新晶粒的生核和成长过程,直到形变组织完全改组为新的等轴晶粒为止。

再结晶是一个无畸变晶粒在畸变基本中的生核和成长过程,这个阶段宏观性能 变化最剧烈。

第一节形变金属或合金退火过程中的一般变化

新晶粒逐步相互吞食而长大,直到达到一个较为稳定的尺寸。 第一节形变金属或合金退火过程中的一般变化

储存能的变化

同一金属,再结晶阶段对应能量释放最大峰值。

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不同金属,回复过程释放的能量: 对纯金属来说很小(3%),再结晶驱动力大,对合金来说很大(70%),再结晶驱动力小。 杂质原子或合金组元能够显著推迟基体金属的再结晶过程。 第一节形变金属或合金退火过程中的一般变化

性能的变化

硬度(位错起作用)

回复阶段变化小,约占总变化的1/5; 再结晶阶段变化大,约占总变化的4/5. 强度变化相似.

电阻(点缺陷起作用)

回复阶段和再结晶阶段变化相似. 点缺陷密度显著下降. 密度(空位起作用)

回复阶段和再结晶阶段变化相似. 空位浓度和刃型位错密度减小.

回复阶段:力学性能变化小(硬度、强度) 物理性能变化大(电阻、密度) 再结晶阶段:宏观性能变化大

? *粗大再结晶晶粒 措施:

? *什么叫再结晶:是一个显微组织彻底重新改组的过程。(是无畸变能或畸变能较低的晶粒

在畸变能较高的若何中进行生核和成长的过程,驱动力是畸变能差,阻力则来自晶界能)

? *再结晶温度:再结晶温度不象结晶或其它的相恋温度那样确定不变,它受许多因素影响,

可以随条件的不同而在一个相当宽的范围内变化。通常所说的再结晶温度是指在规定的时间内(如一个小时)通匪免冠地结晶,或再结晶达到规定程度*(如94%)的最低温度。即再结晶温度包含时间和再结晶量两个因素在内。

? *提高材料强度:影响金属材料强度的因素主要是温度和外力,金属材料在外力作用下抵

抗永久变形和断裂的能力称为强度。

按外力作用的性质不同,主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等,工程常用的是屈服强度和抗拉强度,这两个强度指标可通过拉伸试验测出 ;

提高强度的主要途径是通过热处理和添加元素,改变原有材料的分子结构。 强化途径有固溶强化、弥散强化、细晶强化、时效强化四种。

影响因素包括晶粒大小,显微组织的均匀程度,材料的成分和加工工艺等。 具体的请参照材料热处理方面的资料。

第二章 固体结构

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1、晶体:原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列,有固定熔点、各向异性。

1、中间相:两组元A 和B 组成合金时,除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外,还可能形成晶体结构与A,B 两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总是位于中间,故通常把这些相称为中间相。

2、配位数:晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。

28、有序固溶体:当一种组元溶解在另一组元中时,各组元原子分别占据各自的布拉维点阵的一种固溶体,形成一种各组元原子有序排列的固溶体,溶质在晶格完全有序排列。

36、非晶体:原子没有长程的周期排列,无固定的熔点,各向同性等。

37、致密度:晶体结构中原子体积占总体积的百分数。

40、间隙相:当非金属(X)和金属(M)原子半径的比值rX/rM<0.59 时,形成的具有简单晶体结构的相,称为间隙相。

53、点阵畸变:在局部范围内,原子偏离其正常的点阵平衡位置,造成点阵畸变。

57、置换固溶体:当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时,溶质原子占据溶剂点阵的阵点,或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子,这种固溶体就称为置换固溶体。

58、间隙固溶体:溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。

72、晶胞:在点阵中取出一个具有代表性的基本单元(最小平行六面体)作为点阵的组成单元,称为晶胞。

75、金属键:自由电子与原子核之间静电作用产生的键合力。

76、固溶体:是以某一组元为溶剂,在其晶体点阵中溶入其他组元原子(溶剂原子)所形成的均匀混合的固态溶体,它保持溶剂的晶体结构类型。

89、空间点阵:指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列,是人为的对晶体结构的抽象。

90、范德华键:由瞬间偶极矩和诱导偶极矩产生的分子间引力所构成的物理键。

99、同质异构体:化学组成相同由于热力学条件不同而形成的不同晶体结构。

101、布拉菲点阵:除考虑晶胞外形外,还考虑阵点位置所构成的点阵。

102、配位多面体:原子或离子周围与它直接相邻结合的原子或离子的中心连线所构成的多面体,称为原子或离子的配位多面体。

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