材料科學基礎名詞解釋2

四、沉淀硬化

不可變形顆粒的強化作用

可變形顆粒的強化作用

強化機制：

位錯切過粒子后產生新的界面，顆粒表面上產生的臺階增加了顆粒與基體之間的新界面，提高了界面能。

若共格的粒子是一種有序結構，位錯切過之后，沿滑移面產生反相疇，使位錯切過粒子時需要附加應力。

由于粒子的點陣常數與基體不一樣，粒子周圍產生共格畸變，存在彈性應變場，阻礙位錯運動。

在實際合金中，起主要作用的往往是1~2種。增大粒子尺寸或增加體積分數有利于提高強度

晶體缺陷的作用

晶體缺陷對晶體的性能，特別是對那些結構敏感的性能，如強度、塑性、電阻率、磁導率等有

很大的影響。

晶體缺陷還與擴散、相變、塑性變形、再結晶、氧化、燒結等有著密切關系。因此，研究晶

體缺陷具有重要的理論與實際意義。

點缺陷可以導致：

點陣畸變

使晶體的內能升高，降低了晶體的熱力學穩定性，

增大了原于排列的混亂程度，并改變了其周圍原子的振動頻率，引起組態熵和振動熵的改變，使晶體熵值

增大，增加了晶體的熱力學穩定性。

這兩個相互矛盾的因素使得晶體中的點缺陷在一定的溫度下有一定的平衡濃度。它可根據熱

力學理論求得。

7.點缺陷對材料性能的影響

使金屬的電阻增加

體積膨脹(密度減小)

使離子晶體的導電性改善

過飽和點缺陷，如淬火空位、輻照缺陷等還可以

提高金屬的屈服強度。

提高材料的高溫蠕變速率

所謂高溫蠕變是金屬在一定溫度和恒定的應力下發生緩慢而又連續的一種形變。

影響聚合物固溶度的因素：

如果第二類型鏈節的特性(尺寸、形狀和鍵結構)和大塊聚合物中的相似，它就可以直接合并人聚合物的晶

態區域中。

如果兩者不相似，則雜質會阻礙聚合物的結晶，雜質則位于非晶態區域周圍。

Fick第一定律

擴散中原子的通量與質量濃度梯度成正比，即:J=D(C1-C2)/?x=-D(?C/?x)

三、共價和金屬晶體中的擴散機制

多晶體金屬中，擴散物質可以沿金屬表面、晶界、位錯線發生遷移，分別被稱為“表面擴散”、

“晶界擴散”和“位錯擴散”，擴散物質也可以在晶粒點陣內部發生遷移，被稱為體擴散。 主要擴散機制：間隙機制、空位機制

一般來說，空位擴散激活能Qv高于間隙擴散激活能Qi。因為前一種機制要求的能量包括空位形成及

原子移人空位的能量，而后一種情況的能量僅是使間隙原子移入間隙位置的能量。

五、離子晶體中的擴散機制

為了維持電的中性，在離子晶體中擴散必須牽涉至少兩種帶電物(離子和帶電的空位)。 附加空位對擴散影響的程度取決于這些空位與雜質離子間聯結的程度。

若空位可以自由地從它取代的雜質原子位置移開，這些空位可以顯著地增加在離子晶體中的擴散速率。

1. 基本概念

相：物理性質和化學性質完全相同且均勻的部分

在宏觀尺寸范圍內相是均勻的，具有一定的熱力學性質(如內能、焓、熵等)；相間有界面；系統

的熱力學條件改變時，相的自由能會發生變化，相結構也相應發生變化。

組織：在光學顯微鏡下觀察到的材料特征，包括晶粒和相的尺寸及形貌、晶界和相界等。 結構：在XRD、TEM等儀器中觀察到的原子排列特征。

相變：隨自由能變化而發生的相結構變化。

一、相變的本質

相變涉及到原子排列方式的變化

相變時體系有體積變化，有時同一種相態(固相)內也會有體積變化(如Sn)，這會在固相內產生應變和內應

力；新相與舊相之間存在界面。

相變時存在阻力

為了促進相變的進行，需要足夠的驅動力

七、固態相變的特點

晶體結構的變化:如純金屬的同素異構轉變、固溶體的多型性轉變、馬氏體相變； 化學成分變化:如單相固溶體的調幅分解，其特點是只有成分轉變而無相結構的變化； 有序程度的變化:如合金的有序化轉變，即點陣中原子的配位發生變化，以及與電子結構變化相關的轉變(

磁性轉變、超導轉變等)。

相變驅動力: 為新相與母相間的自由能差值

相變規律與液態和氣態中的相變不同

固態相變阻力大

原子遷移率低

非均勻形核

新相往往都有特定的形狀

按新相一母相界面原子的排列情況不同，存在共格、半共格、非共格等多種結構形式的界面 新相與母相之間存在一定的位向關系

為了維持共格，新相往往在母相的一定晶面上開始形成

4.再結晶

(1)再結晶的特點

冷變形金屬加熱時，繼回復之后發生再結晶，連續加熱時，低溫下發生回復，超過一定溫度發生

再結晶。在一定溫度下等溫加熱時，短時發生回復，長時間加熱，也發生再結晶。再結晶過程有以下特點

：

組織變化：由冷變形的伸長晶粒變為新的等軸晶粒。

力學性能發生急劇變化：強度、硬度急劇降低，塑性提高，恢復至變形前狀態。

變形儲能在再結晶過程中全部釋放。三類應力(點陣畸變)消除，位錯密度降低，形成無畸變晶粒。

材料是由相組成的，相之間有界面存在。

多相材料的整體性能取決：

相的數目

它們的相對量

各相的成分與結構

相的尺寸和空間分布

材料的顯微組織取決于成分、溫度、壓力等變量。

描述材料的組織與溫度、壓力、成分之間關系的工具：相圖

相圖是在接近平衡狀態下測定得到的。

(一)二元相圖的一些基本規律

相區接觸法則

在二元相圖中，相鄰相區的相數差為1，點接觸除外。例如：兩個單相區之間必有一個雙相區

，三相平衡水平線只能與兩相區相鄰，而不能與單相區有線接觸。

在二元相圖中，三相平衡一定是一條水平線，該線上一定與3個單相區有點接觸，其中兩點在水平線的兩

端，另一點在水平線中間處。該水平線一定與3個兩相區相鄰。

兩相區與單相區的分界線與水平線相交處，前者的延長線應進入另一個兩相區，而不可能進入單相區。

均勻形核的條件：

結構起伏

能量起伏

過冷

一、熱固性彈性體

對熱塑性聚合物進行一定程度(輕度)的交聯，可以得到彈性體。彈性性能取決于交聯程度。

交聯是鏈之間的共價鍵，交聯允許結構在去掉應力后恢復到原來的纏繞構型。

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