材料科学基础期末考试

期末总复习期末总复习 一、名词解释一、名词解释 空间点阵：空间点阵：表示晶体中原子规则排列的抽象质点。 配位数：配位数：直接与中心原子连接的配体的原子数目或基团数目。 对称：对称：物体经过一系列操作后，空间性质复原；这种操作称为对称操作。 超结构：超结构：长程有序固溶体的通称 固溶体：一固溶体：一种元素进入到另一种元素的晶格结构形成的结晶，其结构一般保持和母相 一致。 致密度：致密度：晶体结构中原子的体积与晶胞体积的比值。。 正吸附正吸附： 材料表面原子处于结合键不饱和状态， 以吸附介质中原子或晶体内部溶质原子 达到平衡状态，当溶质原子或杂质原子在表面浓度大于在其在晶体内部的浓度时称为正吸 附； 晶界能晶界能： 晶界上原子从晶格中正常结点位置脱离出来， 引起晶界附近区域内晶格发生畸 变，与晶内相比，界面的单位面积自由能升高，升高部分的能量为晶界能； 小角度晶界小角度晶界：多晶体材料中，每个晶粒之间的位向不同，晶粒与晶粒之间存在界面， 若 相邻晶粒之间的位向差在10°～2°之间，称为小角度晶界； 晶界偏聚晶界偏聚：溶质原子或杂质原子在晶界或相界上的富集， 也称内吸附，有因为尺寸因素 造成的平衡偏聚和空位造成的非平衡偏聚。 肖脱基空位肖脱基空位：脱位原子进入其他空位或者迁移至晶界或表面而形成的空位。 弗兰克耳空位弗兰克耳空位：晶体中原子进入空隙形而形成的一对由空位和间隙原子组成的缺陷。 刃型位错刃型位错：柏氏矢量与位错线垂直的位错。 螺型位错：螺型位错：柏氏矢量与位错线平行的位错。 柏氏矢量：柏氏矢量：用来表征晶体中位错区中原子的畸变程度和畸变方向的物理量。 单位位错单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错 派—纳力派—纳力：位错滑动时需要克服的周围原子的阻力。 过冷：过冷：凝固过程开始结晶温度低于理论结晶温度的现象。 过冷度：过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。 均匀形核：均匀形核： 在过冷的液态金属中， 依靠金属本身的能量起伏获得成核驱动力的形核过程。 过冷度过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。 形核功形核功： 形成临界晶核时， 由外界提供的用于补偿表面自由能和体积自由能差值的能量。 马氏体转变马氏体转变：是一种无扩散型相变，通过切变方式由一种晶体结构转变另一种结构，转 变过程中，表面有浮凸，新旧相之间保持严格的位向关系。或者：由奥氏体向马氏体转变的 相变过程。 共析转变共析转变：单相固溶体于冷却时在某一温度发生等温可逆反应，转变成两个或三个混合 的结松不同的新相的转变。 平衡分配系数平衡分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。 等温转变曲线等温转变曲线： 固溶强化固溶强化：固溶体中的溶质原子溶入基体金属后使合金变形抗力提高，应力－应变曲线 升高，塑性下降的现象； 应变时效应变时效：具有屈服现象的金属材料在受到拉伸等变形发生屈服后，在室温停留或低温 加热后重新拉伸又出现屈服效应的情况； 孪生孪生：金属塑性变形的重要方式。晶体在切应力作用下一部分晶体沿着一定的晶面（孪 晶面）和一定的晶向（孪生方向）相对于另外一部分晶体作均匀的切变，使相邻两部分的晶 体取向不同，以孪晶面为对称面形成镜像对称， 孪晶面的两边的晶体部分称为孪晶。 形成孪 晶的过程称为孪生； 临界分切应力临界分切应力：金属晶体在变形中受到外力使某个滑移系启动发生滑移的最小分切应 力； 变形织构变形织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒 的择优取向，择优取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构； 再结晶织构再结晶织构：是具有变形织构的金属经过再结晶退火后出现的织构，位向于原变形织构 可能相同或不同，但常与原织构有一定位向关系。 再结晶全图再结晶全图：表示冷变形程度、退火温度与再结晶后晶粒大小的关系（保温时间一定） 的图。 冷加工与热加工冷加工与热加工：再结晶温度以上的加工称为热加工，低于再结晶温度又是室温下的加 工称为冷加工。 带状组织带状组织：多相合金中的各个相在热加工中可能沿着变形方向形成的交替排列称为带状 组织； 加工流线加工流线：金属内部的少量夹杂物在热加工中顺着金属流动的方向伸长和分布，形成一 道一道的细线； 动态再结晶动态再结晶：低层错能金属由于开展位错宽，位错难于运动而通过动态回复软化，金属 在热加工中由温度和外力联合作用发生的再结晶称为动态再结晶。 临界变形度：临界变形度：再结晶后的晶粒大小与冷变形时的变形程度有一定关系，在某个变形程度 时再结晶后得到的晶粒特别粗大，对应的冷变形程度称为临界变形度。 二次再结晶二次再结晶：某些金属材料经过严重变形后在较高温度下退火时少数几个晶粒优先长大 成为特别粗大的晶粒，周围较细的晶粒逐渐被吞掉的反常长大情况。 退火孪晶退火孪晶：某些面心立方金属和合金经过加工和再结晶退火后出现的孪晶组织。 二、简答题二、简答题 1 1、晶体宏观对称要素有哪些？ 、晶体宏观对称要素有哪些？ 答：答：1、回转对称；2、对称中心；3、对称面；4、回转反演轴 2 2、影响形成晶体的原子半径的因素有哪些？、影响形成晶体的原子半径的因素有哪些？ 答：答：1、温度与压力，一般情况下，温度降低和压力增大会使原子半径减小； 2、结合键 的影响；3、配位数的影响；4、原子核外层电子结构的影响。 3 3、简述形成有序固溶体的必要条件。、简述形成有序固溶体的必要条件。 答：答：1 1））异类原子之间的结合力大于同类原子之间结合力； 2)合金成分符合一定化学式； 3)低于临界温度（有序化温度） 。 4 4、、 试述晶界的特性试述晶界的特性试述晶界的特性试述晶界的特性 答：晶界具有晶界能，容易发生溶质原子和杂质原子的晶界偏聚，是原子易扩散通道， 晶界在加热时会发生迁移， 晶界是相变等优先形核的地方， 晶界易受腐蚀，晶界增多在室温 下强化材料，在高温下弱化材料强度，晶界处易于析出第二相，晶界容易使位错塞积， 造成 应力集中，晶界上原子排列混乱。 5 5、、 试证明一个位错环只能有一个柏氏矢量试证明一个位错环只能有一个柏氏矢量 答：如图所示设有一位错环 ABCDA，可以将其看成是 ABC，CDA 两部分组成，ABC 的柏氏矢量为 b1，CDA 的柏氏矢量为 b2，由于位错是己滑移和未滑移的交界，故还存在 CA 的柏氏矢量为 b3。 对于 ABC 围成的区域： b1=b2+b3， 对于 CDA 围成的区域： b1=b2+b3， 由两式可得 b1=b2，所以一个位错环只能有一个柏氏矢量。 6 6、、 同一滑移面上的两根正刃形位错，同一滑移面上的两根正刃形位错，其柏氏矢量为其柏氏矢量为 b b，，相距相距 L L，，当当 L L 远大于柏氏矢量远大于柏氏矢量 的模时，其总能量为多少？当它们无限接近时总能量又为多少？如果是异号位错，其结果的模时，其总能量为多少？当它们无限接近时总能量又为多少？如果是异号位错，其结果 又怎样呢又怎样呢? ? 答答：当两根刃型位错相距很远时， 总能量等于两者各自能量之和， 无论同号或异号都有 W＝W1+W2＝2αGb b2 当两根正刃型位错无限靠近时，相当于柏氏矢量为2b b 的一个大位错的能量： W＝αG（2b b）