材料科學(xué)基礎(chǔ)89751

1、晶體 : 物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在三維空間呈周期性重復(fù)排列所形成的物質(zhì)。相 : 在沒有外力作用下，物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同、成分相同的均勻物質(zhì)的聚集態(tài)。固溶體 : 溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中而仍保持溶劑類型的合金相。固溶強(qiáng)化 : 通常把形成的固溶體，而使金屬的強(qiáng)度硬度升高，稱為固溶強(qiáng)化。過冷度 : 熔融金屬平衡狀態(tài)下的結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值成分過冷 : 在液態(tài)合金的凝固過程中，即使溶液的實(shí)際溫度分不一定，由于溶液中溶質(zhì)分布的變化，改變了熔點(diǎn)，此時(shí)過冷是由成分變化和實(shí)際溫度分布兩個(gè)因數(shù)決定的。形核率 : 單位時(shí)間內(nèi)，單位體積液體中晶核的生成數(shù)量 n 形核率。四相平衡共晶轉(zhuǎn)變: 是指一個(gè)液相在恒溫下轉(zhuǎn)變成三個(gè)

2、固相。四相平衡包共晶轉(zhuǎn)變 : 是指一個(gè)固相和一個(gè)液相在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)固相。加工硬化 : 金屬材料通過冷加工在受到外力作用持續(xù)變形的過程中，隨著變形的增加，強(qiáng)度硬度增加，而塑韌性下降的現(xiàn)象?；?: 是指在切應(yīng)力的作用下，晶體的一部分沿一定晶面和晶向，相對(duì)于另一部分發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。滑移系 : 晶體中一個(gè)滑移面及該面上一個(gè)滑移方向的組合稱一個(gè)滑移系。細(xì)晶強(qiáng)化 : 通過細(xì)化晶粒而使金屬材料力學(xué)性能（硬度）提高的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化。彌散強(qiáng)化 : 彌散強(qiáng)化指一種通過在均勻材料中加入硬質(zhì)顆粒的一種材料的強(qiáng)化手段。再結(jié)晶溫度 : 再結(jié)晶不是一個(gè)恒溫過程，它是自某一溫度開始，在一個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)進(jìn)

3、行的過程，發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度稱為再結(jié)晶溫度。冷加工 : 在低于再結(jié)晶溫度下使金屬產(chǎn)生塑性變形的加工工藝。上坡擴(kuò)散 : 相在轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)發(fā)生濃度低的向濃度高的方向擴(kuò)散，產(chǎn)生成分的偏聚而不是成分的均勻化，這種擴(kuò)散現(xiàn)象通常稱為上坡擴(kuò)散。反應(yīng)擴(kuò)散 : 伴隨有化學(xué)反應(yīng)而形成新相的擴(kuò)散成為反應(yīng)擴(kuò)散。奧氏體 : c 溶于 -fe 中所形成的間隙固溶體，具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)。珠光體 : 奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體。馬氏體 : c 溶于 a-fe 的過飽和固溶體。淬透性 : 指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力，其大小用一定條件下淬火獲得的淬透層深度表示。淬硬性 : 指鋼在淬火時(shí)硬化能力，用淬成馬氏

4、體可能得到的最高硬度表示。調(diào)質(zhì)處理 : 淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。石墨化 : 鋼中滲碳體分解成為游離碳并以石墨形式析出，在鋼中形成石墨夾雜的現(xiàn)象。晶體 與非晶體 的區(qū)別 ?答 : 共同點(diǎn) ：都是固體。 區(qū)別：晶體有一定的熔點(diǎn)，非晶體沒有一定的熔點(diǎn)。晶體的某些物理性能和力學(xué)性能在不同方向上具有不同數(shù)值稱為各向異性，而非晶體則是各向同性。典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)有哪些?答: 體心，面心，密排六方晶格面心立方 體心立方 和密排六分晶體的滑移面和滑移方向分別是什么 ?答: 體心立方結(jié)構(gòu)的滑移面是110 面，滑移方向是 111，面心立方滑移面 111, 滑移方向 110 ；密排六方滑移面，（ 0

5、001），滑移方向 。面心立方晶體中原子的密排面和密排方向分別是什么?答 : 心立方晶體中原子的密排面是（ 111 ），面心立方晶體中原子的密排方向【 110】。晶體缺陷 的類型及其主要特點(diǎn)?答 : 點(diǎn)缺陷： 三維方向上尺寸都很小，僅引起幾個(gè)原子范圍的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的不完整性，亦稱零維缺陷。 線缺陷： 原子發(fā)生錯(cuò)排的范圍，在一個(gè)方向上尺寸較大，另外兩個(gè)方向上尺寸較小，是一個(gè)直徑為 35 個(gè)原子間距，長(zhǎng)幾百到幾萬個(gè)原子間距的管狀原子畸變區(qū)。 面缺陷： 晶體表面是原子排列的終止面，另一側(cè)無固體中原子的鍵合，其配位數(shù)少于晶體內(nèi)部，導(dǎo)致表面原子偏離正常位置，并影響了臨近的幾層原子，造成點(diǎn)陣畸變，使其能量高于

6、晶內(nèi)。比較 均勻形核 和非均勻形核 的異同點(diǎn)，為什么非均勻形核比均勻形核更易進(jìn)行 ?答: 非均勻形核時(shí)，臨界球冠曲率半徑與均勻形核時(shí)臨界球形晶核的半徑相同。均勻形核的臨界晶核是半徑為rc 的球體，而非均勻形核的臨界晶核是半徑為 rc 的球上的一個(gè)球冠。顯然，非均勻形核的臨界晶核的體積和表面積都要比均勻形核的小，故更易形成?；貜?fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大的定義及驅(qū)動(dòng)力?答 : 將冷塑性變形的金屬材料加熱到 0.5t 熔 溫度附近，進(jìn)行保溫，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，組織將發(fā)生一系列變化。第一階段顯微組織無變化，晶粒仍是冷變形后的纖維狀，稱為回復(fù)階段 ；第二階段在形變基體中出現(xiàn)等軸、無畸變的小晶粒，隨時(shí)間延長(zhǎng)不斷生核

7、并長(zhǎng)大，直到完全變成新的等軸晶粒，稱為再結(jié)晶階段；再結(jié)晶完成后，繼續(xù)保溫，新晶粒逐步相互吞并長(zhǎng)大，稱為晶粒長(zhǎng)大階段 。驅(qū)動(dòng)力 : 從整體上看，晶粒長(zhǎng)大前后總的界面能差。細(xì)小的晶粒組成的晶體比粗晶粒具有更多的晶界，故晶面能高，所以細(xì)晶粒長(zhǎng)大使體系自由能下降，股市自發(fā)過程。從個(gè)別晶粒長(zhǎng)大的微觀過程來說，晶界具有不同的曲率則是造成晶界遷移的直接原因。1臨界變形度 ?在工業(yè)生產(chǎn)中有何意義?答: 變形量很小時(shí)，儲(chǔ)存能少，不足以發(fā)生再結(jié)晶。故退火后晶粒尺寸不變，能發(fā)生再結(jié)晶的最小變形度通常在2%8%范圍內(nèi)。此時(shí)驅(qū)動(dòng)力小，形變率低。最終能長(zhǎng)大的晶粒數(shù)少，再結(jié)晶退火后晶粒特別粗大稱為“臨界變形度”。意義 :

8、超過臨界變形度，隨變形度增加，儲(chǔ)存能增加，從而使再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力增加，導(dǎo)致生核率與長(zhǎng)大率同時(shí)增加。從而使其再結(jié)晶后的晶粒得到細(xì)化。2馬氏體轉(zhuǎn)變 的主要特點(diǎn)答: 1 、馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴(kuò)散性 2、切變共格性和表面浮凸現(xiàn)象 3、具有一定的位向關(guān)系和慣習(xí)面 4、可逆性和形狀記憶性5、馬氏體轉(zhuǎn)變的不完全性（含碳量越大，馬氏體硬度越大）6、馬氏體轉(zhuǎn)變是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)完成的。為何鋼中 馬氏體具有高硬度?答 : 過飽和碳引起馬氏體晶格點(diǎn)陣強(qiáng)烈的劇烈畸變，從而阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，所以馬氏體具有高硬度 。馬氏體是鐵元素熔于奧氏體中，產(chǎn)生位錯(cuò)，位錯(cuò)具有釘扎作用（柯垂兒氣團(tuán)）；另外還有馬氏體相變屬于無擴(kuò)散相變。聚合物 按工

9、藝性質(zhì)分哪五種?答: :塑料，橡膠，纖維，膠粘劑，涂料。復(fù)合材料 按增強(qiáng)材料分哪三種?答: 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料粒子增強(qiáng)復(fù)合材料疊層復(fù)合材料 晶界的特性答 : 由于界面能的存在，當(dāng)晶體中存在能降低界面能的異類原子時(shí)，這些原子將向晶界偏聚，即內(nèi)吸附。晶界上原子具有較高的能量，且存在較多的晶體缺陷，使原子的擴(kuò)散速度比晶粒內(nèi)部快得多。常溫下，晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起阻礙作用。晶界比晶內(nèi)更易氧化和優(yōu)先腐蝕。大角度晶界界面能最高，故其晶界遷移速率最大。由于晶界具有較高能量且原子排列紊亂，固態(tài)相變時(shí)優(yōu)先在母相晶界上形核。 細(xì)化金屬鑄件 的方法 ?答: 提高過冷度，變質(zhì)處理，震動(dòng)攪拌。 鑄件三晶區(qū) 的形成原因 ?答:

10、激冷區(qū) ：形成：高溫液態(tài)金屬（澆注） 冷的型腔表層液態(tài)金屬被激冷 t 很大，鑄型表面為非均勻形核基底形核率很大表層形成細(xì)等軸晶區(qū)。柱狀晶區(qū) ：由于鑄型溫度升高， t，模壁異質(zhì)形核作用消失，形核率，長(zhǎng)大速率，晶粒間垂直于鑄型表面方向單向生長(zhǎng)（散熱塊）柱狀晶區(qū)。等軸晶區(qū)： 中心冷卻速度慢，溫度均勻（ t）以雜質(zhì)和熔斷枝晶為基底，到處同時(shí)形核晶核和各向長(zhǎng)大速度幾乎相同等軸晶粒。 孿生與滑移的異同點(diǎn)，比較它們?cè)谒茏冞^程中的作用。答 : 相同點(diǎn) : 兩者都是晶體塑變的基本方式，都是在切應(yīng)力作用下沿著一定晶面晶向發(fā)生的切變變形前后。晶體結(jié)構(gòu)類型不變。不同點(diǎn) : 孿生使一部分晶體發(fā)生了均勻切變，而滑移只集中

11、在一些滑移面上進(jìn)行。孿生后晶體的變形部分的位向發(fā)生了改變，滑移后的晶體各部分位向均未改變。與滑移系類似，孿生要素也與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，但同一結(jié)構(gòu)的孿晶面、孿生方向與滑移面，滑移方向可以不同。孿生變形的應(yīng)力應(yīng)變曲線與滑移不同，孿生變形時(shí)，先以極快的速度爆發(fā)出薄片孿晶，即“形核”，然后孿晶界面擴(kuò)展開，使孿晶加寬。一般形核所需應(yīng)力高于擴(kuò)展所需應(yīng)力，故導(dǎo)致鋸齒狀拉伸曲線。 作用 : 孿生改變了晶體方向使硬位向的滑移系轉(zhuǎn)到軟位向，激發(fā)了晶體的進(jìn)一步滑移。 晶粒越細(xì) 金屬的強(qiáng)度越高，塑性、韌性越好?答 : 晶粒越細(xì)，單位體積所包含的晶界越多，所以強(qiáng)度越高。晶粒越細(xì)，單位體積晶粒數(shù)越多，變形可由較多的晶粒分擔(dān)。

12、每個(gè)晶粒的變形量小，變形更均勻，應(yīng)力集中小，裂紋機(jī)會(huì)小，所以塑性好。晶粒越細(xì)，韌性越好，晶粒越細(xì)裂紋路徑曲折，傳播時(shí)消耗能量大，所以韌性好。 影響擴(kuò)散的因素 有哪些 ?為什么鋼的滲碳在奧氏體中進(jìn)行而不是在鐵素體中進(jìn)行 ?答 : 溫度固溶體類型晶體結(jié)構(gòu)濃度合金元素的影響短路擴(kuò)散。工業(yè)上滲碳都是在 -fe 中進(jìn)行主要是因?yàn)樵?-fe 中碳的最大溶解度為 2.11%而碳在 -fe 中的最大溶解度僅為 0.02%，在 -fe 中可以獲得更大的濃度梯度。并且 -fe 區(qū)的溫度更高，這樣盡管碳 912時(shí)在 -fe 中的擴(kuò)散系數(shù)更大，在 -fe 中滲碳仍可獲得更快得多的速度。 固態(tài)相變 的特點(diǎn)答 : 固態(tài)相

13、變時(shí)，有些規(guī)律與液態(tài)結(jié)晶相同。如：大多數(shù)固態(tài)相變也都包括形核與長(zhǎng)大兩個(gè)基本過程、相變的驅(qū)動(dòng)力均為新舊兩相自由能差。與液態(tài)不同的方面 : 相變阻力大 : 液液態(tài)結(jié)晶時(shí)，液固界面比較簡(jiǎn)單，只存在界面能，不存在應(yīng)變能，所以相變阻力只來自界面能，固態(tài)相變時(shí)新舊兩相的界面是兩種不同晶體結(jié)構(gòu)的晶體的晶面，除存在界面能外，還存在因兩相的界面體積變化和界面原子的不匹配所引起的彈性應(yīng)變能，因此固態(tài)相變阻力包括界面能和應(yīng)變能兩相，故相變阻力增大，固態(tài)相變過程具有自組織功能，它總是選擇相變阻力最小。速度最快的有利途徑進(jìn)行。慣析面與位向關(guān)系 : 固態(tài)相是新相往往沿母相的優(yōu)先形成，該界面被稱為慣析面。固態(tài)相變過程中，為

14、減少界面能，相鄰的新舊兩晶體之間的晶面和相應(yīng)的晶向往往具有確定的晶體學(xué)位相關(guān)系。 改善陶瓷脆性 的途徑有哪些 ?試說明機(jī)理 ?答 : 降低陶瓷的微裂紋尺寸：提高強(qiáng)度的方法是，獲得細(xì)小晶粒，防止晶界應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋，并降低裂紋尺寸。此外，降低氣孔所占分?jǐn)?shù)，降低氣孔尺寸也可提高強(qiáng)度。（斷裂力學(xué)將裂紋擴(kuò)展時(shí)的* ，稱為斷裂韌性k 。即 =k/， k是材料固有的性能。由上式可知，斷裂強(qiáng)度 與斷裂尺寸的平方根成反比，裂紋尺寸越大，斷裂強(qiáng)度越低。）。陶瓷的相變韌性：相變?cè)鲰g。纖維補(bǔ)強(qiáng)，利用強(qiáng)度及彈性模量均較高纖維，使之均勻分布于陶瓷基體中。當(dāng)這種復(fù)合材料受到外加負(fù)荷時(shí)，可將一部分負(fù)荷傳遞到纖維上去，減輕了陶瓷本身的