中科大材料學(xué)考研之材料科學(xué)基礎(chǔ)(北工大版)知識(shí)點(diǎn)匯總

1、2012ustc材料科學(xué)基礎(chǔ)（北工大版）章節(jié)知識(shí)點(diǎn)匯總子木2012第一章 材料中的原子排列第一節(jié) 原子的結(jié)合方式1 原子結(jié)構(gòu)2 原子結(jié)合鍵（1）離子鍵與離子晶體原子結(jié)合：電子轉(zhuǎn)移，結(jié)合力大，無方向性和飽和性；離子晶體；硬度高，脆性大，熔點(diǎn)高、導(dǎo)電性差。如氧化物陶瓷。（2）共價(jià)鍵與原子晶體原子結(jié)合：電子共用，結(jié)合力大，有方向性和飽和性；原子晶體：強(qiáng)度高、硬度高（金剛石）、熔點(diǎn)高、脆性大、導(dǎo)電性差。如高分子材料。（3）金屬鍵與金屬晶體原子結(jié)合：電子逸出共有，結(jié)合力較大，無方向性和飽和性；金屬晶體：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性好，熔點(diǎn)較高。如金屬。金屬鍵：依靠正離子與構(gòu)成電子氣的自由電子之間的靜電引力而使

2、諸原子結(jié)合到一起的方式。（3）分子鍵與分子晶體原子結(jié)合：電子云偏移，結(jié)合力很小，無方向性和飽和性。分子晶體：熔點(diǎn)低，硬度低。如高分子材料。氫鍵：（離子結(jié)合）x-h-y（氫鍵結(jié)合），有方向性，如o-ho（4）混合鍵。如復(fù)合材料。3 結(jié)合鍵分類（1）一次鍵 （化學(xué)鍵）：金屬鍵、共價(jià)鍵、離子鍵。（2）二次鍵 （物理鍵）：分子鍵和氫鍵。4 原子的排列方式（1）晶體：原子在三維空間內(nèi)的周期性規(guī)則排列。長程有序，各向異性。（2）非晶體：不規(guī)則排列。長程無序，各向同性。第二節(jié) 原子的規(guī)則排列一 晶體學(xué)基礎(chǔ)1 空間點(diǎn)陣與晶體結(jié)構(gòu)（1）空間點(diǎn)陣：由幾何點(diǎn)做周期性的規(guī)則排列所形成的三維陣列。特征：a 原子的理想排

3、列；b 有14種。其中：空間點(diǎn)陣中的點(diǎn)陣點(diǎn)。它是純粹的幾何點(diǎn)，各點(diǎn)周圍環(huán)境相同。描述晶體中原子排列規(guī)律的空間格架稱之為晶格?？臻g點(diǎn)陣中最小的幾何單元稱之為晶胞。（2）晶體結(jié)構(gòu)：原子、離子或原子團(tuán)按照空間點(diǎn)陣的實(shí)際排列。特征：a 可能存在局部缺陷； b 可有無限多種。 2 晶胞（1）：構(gòu)成空間點(diǎn)陣的最基本單元。（2）選取原則：a 能夠充分反映空間點(diǎn)陣的對(duì)稱性；b 相等的棱和角的數(shù)目最多；c 具有盡可能多的直角；d 體積最小。（3）形狀和大小有三個(gè)棱邊的長度a,b,c及其夾角,表示。（4）晶胞中點(diǎn)的位置表示（坐標(biāo)法）。3 布拉菲點(diǎn)陣 14種點(diǎn)陣分屬7個(gè)晶系。 4 晶向指數(shù)與晶面指數(shù)晶向：空間點(diǎn)陣中

4、各陣點(diǎn)列的方向。晶面：通過空間點(diǎn)陣中任意一組陣點(diǎn)的平面。國際上通用米勒指數(shù)標(biāo)定晶向和晶面。（1）晶向指數(shù)的標(biāo)定a 建立坐標(biāo)系。確定原點(diǎn)（陣點(diǎn)）、坐標(biāo)軸和度量單位（棱邊）。 b 求坐標(biāo)。u,v,w。c 化整數(shù)。 u,v,w.d 加 。uvw。說明：a 指數(shù)意義：代表相互平行、方向一致的所有晶向。b 負(fù)值：標(biāo)于數(shù)字上方，表示同一晶向的相反方向。c 晶向族：晶體中原子排列情況相同但空間位向不同的一組晶向。用<uvw>表示，數(shù)字相同，但排列順序不同或正負(fù)號(hào)不同的晶向?qū)儆谕痪蜃?。?）晶面指數(shù)的標(biāo)定a 建立坐標(biāo)系：確定原點(diǎn)（非陣點(diǎn)）、坐標(biāo)軸和度量單位。 b 量截距：x,y,z。c 取倒數(shù)

5、：h,k,l。d 化整數(shù)：h,k,k。e 加圓括號(hào)：(hkl)。說明：a 指數(shù)意義：代表一組平行的晶面；b 0的意義：面與對(duì)應(yīng)的軸平行；c 平行晶面：指數(shù)相同，或數(shù)字相同但正負(fù)號(hào)相反；d 晶面族：晶體中具有相同條件（原子排列和晶面間距完全相同），空間位向不同的各組晶面。用hkl表示。e 若晶面與晶向同面，則hu+kv+lw=0;f 若晶面與晶向垂直，則u=h, k=v, w=l。（3）六方系晶向指數(shù)和晶面指數(shù)a 六方系指數(shù)標(biāo)定的特殊性：四軸坐標(biāo)系（等價(jià)晶面不具有等價(jià)指數(shù)）。 b 晶面指數(shù)的標(biāo)定標(biāo)法與立方系相同(四個(gè)截距)；用四個(gè)數(shù)字(hkil)表示；i=-(h+k)。 c 晶向指數(shù)的標(biāo)定標(biāo)法與

6、立方系相同(四個(gè)坐標(biāo))；用四個(gè)數(shù)字(uvtw)表示；t=-(u+w)。 依次平移法：適合于已知指數(shù)畫晶向（末點(diǎn)）。坐標(biāo)換算法：uvwuvtwu=(2u-v)/3, v=(2v-u)/3, t=-(u+v)/3, w=w。 （4）晶帶a ：平行于某一晶向直線所有晶面的組合。 晶帶軸 晶帶面b 性質(zhì)：晶帶用晶帶軸的晶向指數(shù)表示；晶帶面/晶帶軸； hu+kv+lw=0c 晶帶定律凡滿足上式的晶面都屬于以u(píng)vw為晶帶軸的晶帶。推論：(a) 由兩晶面(h1k1l1) (h2k2l2)求其晶帶軸uvw：u=k1l2-k2l1; v=l1h2-l2h1; w=h1k2-h2k1。(b) 由兩晶向u1v1w1

7、u2v2w2求其決定的晶面(hkl)。h=v1w1-v2w2; k=w1u2-w2u1; l=u1v2-u2v1。 （5）晶面間距a ：一組平行晶面中，相鄰兩個(gè)平行晶面之間的距離。b 計(jì)算公式（簡單立方）：d=a/(h2+k2+l2)1/2注意：只適用于簡單晶胞；對(duì)于面心立方hkl不全為偶、奇數(shù)、體心立方h+k+l=奇數(shù)時(shí)，d(hkl)=d/2。 二 典型晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征 1三種常見晶體結(jié)構(gòu)面心立方（a1, fcc）體心立方（a1, bcc）密排六方（a3, hcp） 晶胞原子數(shù) 4 2 6 點(diǎn)陣常數(shù) a=2/2r a=4/3/3r a=2r 配位數(shù) 12 8（86） 12 致密度 0.7

8、4 0.68 0.74堆垛方式 abcabc. ababab. ababab. 結(jié)構(gòu)間隙 正四面體正八面體 四面體扁八面體 四面體正八面體 （個(gè)數(shù)） 8 4 12 6 12 6 （rb/ra） 0.225 0.414 0.29 0.15 0.225 0.414 配位數(shù)（cn）：晶體結(jié)構(gòu)中任一原子周圍最近且等距離的原子數(shù)。致密度（k）：晶體結(jié)構(gòu)中原子體積占總體積的百分?jǐn)?shù)。k=nv/v。間隙半徑（rb）：間隙中所能容納的最大圓球半徑。 2 離子晶體的結(jié)構(gòu)（1）鮑林第一規(guī)則（負(fù)離子配位多面體規(guī)則）：在離子晶體中，正離子周圍形成一個(gè)負(fù)離子配位多面體，正負(fù)離子間的平衡距離取決于正負(fù)離子半徑之和，正離子的

9、配位數(shù)取決于正負(fù)離子的半徑比。（2）鮑林第二規(guī)則（電價(jià)規(guī)則含義）：一個(gè)負(fù)離子必定同時(shí)被一定數(shù)量的負(fù)離子配位多面體所共有。（3）鮑林第三規(guī)則（棱與面規(guī)則）：在配位結(jié)構(gòu)中，共用棱特別是共用面的存在，會(huì)降低這個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。3 共價(jià)鍵晶體的結(jié)構(gòu)（1）飽和性：一個(gè)原子的共價(jià)鍵數(shù)為8-n。（2）方向性：各鍵之間有確定的方位（配位數(shù)小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定） 三 多晶型性元素的晶體結(jié)構(gòu)隨外界條件的變化而發(fā)生轉(zhuǎn)變的性質(zhì)。 四 影響原子半徑的因素（1）溫度與應(yīng)力（2）結(jié)合鍵的影響（3）配位數(shù)的影響 （高配位結(jié)構(gòu)向低配位結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)，體積膨脹，原子半徑減小減緩體積變化。（4）核外電子分布的影響（一周期 圖131（1）空位：肖

10、脫基空位離位原子進(jìn)入其它空位或遷移至晶界或表面。弗蘭克爾空位離位原子進(jìn)入晶體間隙。（2）間隙原子：位于晶體點(diǎn)陣間隙的原子。（3）置換原子：位于晶體點(diǎn)陣位置的異類原子。 2 點(diǎn)缺陷的平衡濃度（1）點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)平衡的缺陷在一定溫度下，晶體中總是存在著一定數(shù)量的點(diǎn)缺陷（空位），這時(shí)體系的能量最低具有平衡點(diǎn)缺陷的晶體比理想晶體在熱力學(xué)上更為穩(wěn)定。（原因：晶體中形成點(diǎn)缺陷時(shí)，體系內(nèi)能的增加將使自由能升高，但體系熵值也增加了，這一因素又使自由能降低。其結(jié)果是在g-n曲線上出現(xiàn)了最低值，對(duì)應(yīng)的n值即為平衡空位數(shù)。）（2）點(diǎn)缺陷的平衡濃度c=aexp(-ev/kt) 3 點(diǎn)缺陷的產(chǎn)生及其運(yùn)動(dòng)（1）點(diǎn)缺陷的產(chǎn)

11、生平衡點(diǎn)缺陷：熱振動(dòng)中的能力起伏。過飽和點(diǎn)缺陷：外來作用，如高溫淬火、輻照、冷加工等。（2）點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)（遷移、復(fù)合濃度降低；聚集濃度升高塌陷）4 點(diǎn)缺陷與材料行為（1）結(jié)構(gòu)變化：晶格畸變（如空位引起晶格收縮，間隙原子引起晶格膨脹，置換原子可引起收縮或膨脹。）（2）性能變化：物理性能（如電阻率增大，密度減小。）力學(xué)性能（屈服強(qiáng)度提高。） 二 線缺陷（位錯(cuò)） 位錯(cuò)：晶體中某處一列或若干列原子有規(guī)律的錯(cuò)排。意義：（對(duì)材料的力學(xué)行為如塑性變形、強(qiáng)度、斷裂等起著決定性的作用，對(duì)材料的擴(kuò)散、相變過程有較大影響。）位錯(cuò)的提出：1926年，弗蘭克爾發(fā)現(xiàn)理論晶體模型剛性切變強(qiáng)度與與實(shí)測臨界切應(yīng)力的巨大差異（2

12、4個(gè)數(shù)量級(jí)）。1934年，泰勒、波朗依、奧羅萬幾乎同時(shí)提出位錯(cuò)的概念。1939年，柏格斯提出用柏氏矢量表征位錯(cuò)。1947年，柯垂耳提出溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的交互作用。 1950年，弗蘭克和瑞德同時(shí)提出位錯(cuò)增殖機(jī)制。之后，用tem直接觀察到了晶體中的位錯(cuò)。 1 位錯(cuò)的基本類型（1）刃型位錯(cuò)模型：滑移面/半原子面/位錯(cuò)線 （位錯(cuò)線晶體滑移方向，位錯(cuò)線位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向，晶體滑移方向/位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向。）分類：正刃型位錯(cuò)（）；負(fù)刃型位錯(cuò)（）。（2）螺型位錯(cuò)模型：滑移面/位錯(cuò)線。（位錯(cuò)線/晶體滑移方向，位錯(cuò)線位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向，晶體滑移方向位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向。）分類：左螺型位錯(cuò)；右螺型位錯(cuò)。（3）混合位錯(cuò)模型：滑移面/位錯(cuò)線。2

13、 位錯(cuò)的性質(zhì)（1）形狀：不一定是直線，位錯(cuò)及其畸變區(qū)是一條管道。（2）是已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的邊界。（3）不能中斷于晶體內(nèi)部?？稍诒砻媛额^，或終止于晶界和相界，或與其它位錯(cuò)相交，或自行封閉成環(huán)。3 柏氏矢量（1）確定方法 (避開嚴(yán)重畸變區(qū))a 在位錯(cuò)周圍沿著點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)形成封閉回路。b 在理想晶體中按同樣順序作同樣大小的回路。c 在理想晶體中從終點(diǎn)到起點(diǎn)的矢量即為。（2）柏氏矢量的物理意義a 代表位錯(cuò)，并表示其特征（強(qiáng)度、畸變量）。b 表示晶體滑移的方向和大小。c 柏氏矢量的守恒性（唯一性）：一條位錯(cuò)線具有唯一的柏氏矢量。 d 判斷位錯(cuò)的類型。（3）柏氏矢量的表示方法a 表示: b=a/nuvw （

14、可以用矢量加法進(jìn)行運(yùn)算）。b 求模：/b/=a/nu2+v2+w21/2。4 位錯(cuò)密度（1）表示方法：k/vn/a（2）晶體強(qiáng)度與位錯(cuò)密度的關(guān)系（-圖）。（3）位錯(cuò)觀察：浸蝕法、電境法。5 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)（1）位錯(cuò)的易動(dòng)性。（2）位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的方式a 滑移：位錯(cuò)沿著滑移面的移動(dòng)。刃型位錯(cuò)的滑移：具有唯一的滑移面螺型位錯(cuò)的滑移：具有多個(gè)滑移面。位錯(cuò)環(huán)的滑移：注重柏氏矢量的應(yīng)用。b 攀移：刃型位錯(cuò)在垂直于滑移面方向上的運(yùn)動(dòng)。機(jī)制：原子面下端原子的擴(kuò)散位錯(cuò)隨半原子面的上下移動(dòng)而上下運(yùn)動(dòng)。分類：正攀移（原子面上移、空位加入）/負(fù)攀移（原子面下移、原子加入）。 應(yīng)力的作用：（半原子面?zhèn)龋簯?yīng)力有利于正攀移，拉應(yīng)

15、力有利于負(fù)攀移。（3）作用在位錯(cuò)上的力（單位距離上）滑移：f=b；攀移：f=b。 6 位錯(cuò)的應(yīng)變能與線張力（1）單位長度位錯(cuò)的應(yīng)變能：w=gb2。（0.51.0, 螺位錯(cuò)取下限，刃位錯(cuò)取上限。）（2）位錯(cuò)是不平衡的缺陷。（商增不能抵銷應(yīng)變能的增加。）（3）位錯(cuò)的線張力：t=gb2。（4）保持位錯(cuò)彎曲所需的切應(yīng)力：gb/2r。7 位錯(cuò)的應(yīng)力場及其與其它缺陷的作用（1）應(yīng)力場螺位錯(cuò)：gb/2r。（只有切應(yīng)力分量。）刃位錯(cuò)：表達(dá)式（式19）晶體中：滑移面以上受壓應(yīng)力，滑移面以下受拉應(yīng)力?；泼妫褐挥星袘?yīng)力。（2）位錯(cuò)與位錯(cuò)的交互作用f=b ，f=b （刃位錯(cuò)）。同號(hào)相互排斥，異號(hào)相互吸引。（達(dá)到能量

16、最低狀態(tài)。）（3）位錯(cuò)與溶質(zhì)原子的相互作用間隙原子聚集于位錯(cuò)中心，使體系處于低能態(tài)?？率蠚鈭F(tuán)：溶質(zhì)原子在位錯(cuò)線附近偏聚的現(xiàn)象。（4）位錯(cuò)與空位的交互作用導(dǎo)致位錯(cuò)攀移。8 位錯(cuò)的增殖、塞積與交割（1）位錯(cuò)的增殖：f-r源。（2）位錯(cuò)的塞積分布：逐步分散。位錯(cuò)受力：切應(yīng)力作用在位錯(cuò)上的力、位錯(cuò)間的排斥力、障礙物的阻力。（3）位錯(cuò)的交割位錯(cuò)交割后結(jié)果：按照對(duì)方位錯(cuò)柏氏矢量（變化方向和大小）。割階：位錯(cuò)交割后的臺(tái)階不位于它原來的滑移面上。扭折：位于。對(duì)性能影響：增加位錯(cuò)長度，產(chǎn)生固定割階。 9 位錯(cuò)反應(yīng)（1）位錯(cuò)反應(yīng)：位錯(cuò)的分解與合并。（2）反應(yīng)條件幾何條件：b前=b后；反應(yīng)前后位錯(cuò)的柏氏矢量之和相等

17、。能量條件：b2前>b2后; 反應(yīng)后位錯(cuò)的總能量小于反應(yīng)前位錯(cuò)的總能量。10 實(shí)際晶體中的位錯(cuò)（1）全位錯(cuò)：通常把柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱為全位錯(cuò)或單位位錯(cuò)。 （實(shí)際晶體中的典型全位錯(cuò)如表17所示）（2）不全位錯(cuò)：柏氏矢量小于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)。（實(shí)際晶體中的典型不全位錯(cuò)如表17所示）（3）肖克萊和弗蘭克不全位錯(cuò)。肖克萊不全位錯(cuò)的形成：原子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致局部錯(cuò)排，錯(cuò)排區(qū)與完整晶格區(qū)的邊界線即為肖克萊不全位錯(cuò)。（結(jié)合位錯(cuò)反應(yīng)理解?？蔀槿行汀⒙菪突蚧旌闲臀诲e(cuò)。）弗蘭克不全位錯(cuò)的形成：在完整晶體中局部抽出或插入一層原子所形成。（只能攀移，不能滑移。）（4）堆垛層錯(cuò)與擴(kuò)展位錯(cuò)堆垛層錯(cuò)：晶體中原子堆垛次

18、序中出現(xiàn)的層狀錯(cuò)排。擴(kuò)展位錯(cuò)：一對(duì)不全位錯(cuò)及中間夾的層錯(cuò)稱之。 三 面缺陷 面缺陷主要包括晶界、相界和表面，它們對(duì)材料的力學(xué)和物理化學(xué)性能具有重要影響。1 晶界（1）晶界：兩個(gè)空間位向不同的相鄰晶粒之間的界面。（2）分類大角度晶界：晶粒位向差大于10度的晶界。其結(jié)構(gòu)為幾個(gè)原子范圍 為對(duì)稱傾側(cè)晶界和扭轉(zhuǎn)晶界。亞晶界：位向差小于1度的亞晶粒之間的邊界。為位錯(cuò)結(jié)構(gòu)。孿晶界：兩塊相鄰孿晶的共晶面。分為共格孿晶界和非共格孿晶界。 2 相界（1）相界：相鄰兩個(gè)相之間的界面。（2）分類：共格、半共格和非共格相界。3 表面（1）表面吸附：外來原子或氣體分子在表面上富集的現(xiàn)象。（2）分類物理吸附：由分子鍵力引起

19、，無選擇性，吸附熱小，結(jié)合力小。 化學(xué)吸附：由化學(xué)鍵力引起，有選擇性，吸附熱大，結(jié)合力大。 4 界面特性（1）界面能會(huì)引起界面吸附。（2）界面上原子擴(kuò)散速度較快。（3）對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有阻礙作用。（4）易被氧化和腐蝕。（5）原子的混亂排列利于固態(tài)相變的形核。 第二章 固體中的相結(jié)構(gòu) 合金與相1 合金（1）合金：兩種或兩種以上的金屬，或金屬與非金屬經(jīng)一定方法合成的具有金屬特性的物質(zhì)。（2）組元：組成合金最基本的物質(zhì)。（如一元、二元、三元合金（3）合金系：給定合金以不同的比例而合成的一系列不同成分合金的總稱。 2 相（1）相：材料中結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一的組成部分。（如單相、兩相、多相合金。）（2）相

20、的分類固溶體：晶體結(jié)構(gòu)與其某一組元相同的相。含溶劑和溶質(zhì)。中間相（金屬化合物）：組成原子有固定比例，其結(jié)構(gòu)與組成組元均不相同的相。 第一節(jié) 固溶體 按溶質(zhì)原子位置不同，可分為置換固溶體和間隙固溶體。按固溶度不同，可分為有限固溶體和無限固溶體。按溶質(zhì)原子分布不同，可分為無序固溶體和有序固溶體。 1 置換固溶體（1）置換固溶體：溶質(zhì)原子位于晶格點(diǎn)陣位置的固溶體。（2）影響置換固溶體溶解度的因素a 原子尺寸因素原子尺寸差越小，越易形成置換固溶體，且溶解度越大。r=(ra-rb)/ra當(dāng)r<15%時(shí)，有利于大量互溶。b 晶體結(jié)構(gòu)因素結(jié)構(gòu)相同，溶解度大，有可能形成無限固溶體。c 電負(fù)性因素電負(fù)性差

21、越小，越易形成固溶體，溶解度越大。d 電子濃度因素電子濃度e/a越大，溶解度越小。e/a有一極限值，與溶劑晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。一價(jià)面心立方金屬為1.36，一價(jià)體心立方金屬為1.48。（上述四個(gè)因素并非相互獨(dú)立，其統(tǒng)一的理論的是金屬與合金的電子理論。） 2 間隙固溶體（1）影響因素：原子半徑和溶劑結(jié)構(gòu)。（2）溶解度：一般都很小，只能形成有限固溶體。3 固溶體的結(jié)構(gòu)（1）晶格畸變。（2）偏聚與有序：完全無序、偏聚、部分有序、完全有序。4 固溶體的性能固溶體的強(qiáng)度和硬度高于純組元，塑性則較低。（1）固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子的溶入而引起的強(qiáng)化效應(yīng)。（2）柯氏氣團(tuán)（3）有序強(qiáng)化 第二節(jié) 金屬間化合物 中間相是由

22、金屬與金屬，或金屬與類金屬元素之間形成的化合物，也稱為金屬間化合物。 1 正常價(jià)化合物（1）形成：電負(fù)性差起主要作用，符合原子價(jià)規(guī)則。（2）鍵型：隨電負(fù)性差的減小，分別形成離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵。（3）組成：ab或ab2。2 電子化合物（電子相）（1）形成：電子濃度起主要作用，不符合原子價(jià)規(guī)則。（2）鍵型：金屬鍵（金屬金屬）。（3）組成：電子濃度對(duì)應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)，可用化學(xué)式表示，可形成以化合物為基的固溶體。3 間隙化合物（1）形成：尺寸因素起主要作用。（2）結(jié)構(gòu)簡單間隙化合物（間隙相）：金屬原子呈現(xiàn)新結(jié)構(gòu)，非金屬原子位于其間隙，結(jié)構(gòu)簡單。復(fù)雜間隙化合物：主要是鐵、鈷、鉻、錳的化合物，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（3

23、）組成：可用化學(xué)式表示，可形成固溶體，復(fù)雜間隙化合物的金屬元素可被置換。4 拓?fù)涿芏严啵?）形成：由大小原子的適當(dāng)配合而形成的高密排結(jié)構(gòu)。（2）組成：ab2。5 金屬化合物的特性（1）力學(xué)性能：高硬度、高硬度、低塑性。（2）物化性能：具有電學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)性質(zhì)等，可用于半導(dǎo)體材料、形狀記憶材料、儲(chǔ)氫材料等。 第三節(jié) 陶瓷晶體相 1 陶瓷材料簡介（1）分類：結(jié)構(gòu)陶瓷（利用其力學(xué)性能）：強(qiáng)度（葉片、活塞）、韌性（切削刀具）、硬度（研磨材料）。功能陶瓷（利用其物理性能）精細(xì)功能陶瓷：導(dǎo)電、氣敏、濕敏、生物、超導(dǎo)陶瓷等。 功能轉(zhuǎn)換陶瓷：壓電、光電、熱電、磁光、聲光陶瓷等。結(jié)合鍵：離子鍵、共價(jià)鍵。硅酸鹽陶

24、瓷：主要是離子鍵結(jié)合，含一定比例的共價(jià)鍵?？捎梅肿邮奖硎?其組成。2 硅酸鹽陶瓷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分類（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)a 結(jié)合鍵與結(jié)構(gòu)：主要是離子鍵結(jié)合，含一定比例的共價(jià)鍵。硅位于氧四面體的間隙。b 每個(gè)氧最多被兩個(gè)多面體共有。氧在兩個(gè)四面體之間充當(dāng)橋梁作用，稱為氧橋。（2）結(jié)構(gòu)分類a 含有限si-o團(tuán)的硅酸鹽，包括含孤立si-o團(tuán)和含成對(duì)或環(huán)狀si-o團(tuán)兩類。b 鏈狀硅酸鹽：si-o團(tuán)共頂連接成一維結(jié)構(gòu)，又含單鏈和雙鏈兩類。 c 層狀硅酸鹽：si-o團(tuán)底面共頂連接成二維結(jié)構(gòu)。d 骨架狀硅酸鹽：si-o團(tuán)共頂連接成三維結(jié)構(gòu)。 第五節(jié) 玻璃相 1 結(jié)構(gòu)：長程無序、短程有序（1）連續(xù)無軌網(wǎng)絡(luò)模型。（2）無

25、規(guī)密堆模型。（3）無軌則線團(tuán)模型。2 性能（1）各向同性。（2）無固定熔點(diǎn)。（3）高強(qiáng)度、高耐蝕性、高導(dǎo)磁率（金屬）。 第三章 凝固與結(jié)晶 凝固：物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。若凝固后的物質(zhì)為晶體，則稱之為結(jié)晶。凝固過程影響后續(xù)工藝性能、使用性能和壽命。凝固是相變過程，可為其它相變的研究提供基礎(chǔ)。 第一節(jié) 材料結(jié)晶的基本規(guī)律 1 液態(tài)材料的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：長程有序而短程有序。特點(diǎn)（與固態(tài)相比）：原子間距較大、原子配位數(shù)較小、原子排列較混亂。 2 過冷現(xiàn)象（1）過冷：液態(tài)材料在理論結(jié)晶溫度以下仍保持液態(tài)的現(xiàn)象。（見熱分析實(shí)驗(yàn)圖）（2）過冷度：液體材料的理論結(jié)晶溫度(tm) 與其實(shí)際溫度之差。 t=tm-

26、t (見冷卻曲線)注：過冷是凝固的必要條件（凝固過程總是在一定的過冷度下進(jìn)行）。3 結(jié)晶過程（1）結(jié)晶的基本過程：形核長大。（見示意圖）（2）描述結(jié)晶進(jìn)程的兩個(gè)參數(shù)形核率：單位時(shí)間、單位體積液體中形成的晶核數(shù)量。用n表示。長大速度：晶核生長過程中，液固界面在垂直界面方向上單位時(shí)間內(nèi)遷移的距離。用g表示。 第二節(jié) 材料結(jié)晶的基本條件 1 熱力學(xué)條件（1）g-t曲線（圖34）a 是下降曲線：由g-t函數(shù)的一次導(dǎo)數(shù)（負(fù)）確定。dg/dt=-sb 是上凸曲線：由二次導(dǎo)數(shù)（負(fù)）確定。d2g/d2t=-cp/tc 液相曲線斜率大于固相：由一次導(dǎo)數(shù)大小確定。二曲線相交于一點(diǎn)，即材料的熔點(diǎn)。（2）熱力學(xué)條件g

27、v=lmt/tma t>0, gv<0過冷是結(jié)晶的必要條件（之一）。b t越大, gv越小過冷度越大，越有利于結(jié)晶。c gv的絕對(duì)值為凝固過程的驅(qū)動(dòng)力。 2 結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)起伏（相起伏）：液態(tài)材料中出現(xiàn)的短程有序原子集團(tuán)的時(shí)隱時(shí)現(xiàn)現(xiàn)象。是結(jié)晶的必要條件（之二）。 第三節(jié) 晶核的形成 均勻形核：新相晶核在遍及母相的整個(gè)體積內(nèi)無軌則均勻形成。非均勻形核：新相晶核依附于其它物質(zhì)擇優(yōu)形成。 1 均勻形核（1）晶胚形成時(shí)的能量變化gvgv+s=(4/3)r3gv+4r2 (圖38) 2臨界晶核dg/dr=0rk=-2/gv臨界晶核：半徑為rk的晶胚。（3 臨界過冷度rk=-2tm/lmt臨界過

28、冷度：形成臨界晶核時(shí)的過冷度。tk.ttk是結(jié)晶的必要條件。（4）形核功與能量起伏gksk/3臨界形核功：形成臨界晶核時(shí)需額外對(duì)形核所做的功。能量起伏：系統(tǒng)中微小區(qū)域的能量偏離平均能量水平而高低不一的現(xiàn)象。（是結(jié)晶的必要條件之三）。（5）形核率與過冷度的關(guān)系n=n1.n2 (圖311，12)由于n受n1.n2兩個(gè)因素控制，形核率與過冷度之間是呈拋物線的關(guān)系。2 非均勻形核（1）模型：外來物質(zhì)為一平面，固相晶胚為一球冠。（2）自由能變化：表達(dá)式與均勻形核相同。（3）臨界形核功計(jì)算時(shí)利用球冠體積、表面積表達(dá)式，結(jié)合平衡關(guān)系lw=sw+slcos計(jì)算能量變化和臨界形核功。gk非/gk=(2-3cos

29、+cos3)/4a =0時(shí)，gk非0，雜質(zhì)本身即為晶核；b 180>>0時(shí), gk非<gk, 雜質(zhì)促進(jìn)形核；c=180時(shí)，gk非gk， 雜質(zhì)不起作用。（4）影響非均勻形核的因素a 過冷度：（n-t曲線有一下降過程）。（圖316）b 外來物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)：越小越有利。點(diǎn)陣匹配原理：結(jié)構(gòu)相似，點(diǎn)陣常數(shù)相近。c 外來物質(zhì)表面形貌：表面下凹有利。（圖317） 第四節(jié) 晶核的長大 1 晶核長大的條件（1）動(dòng)態(tài)過冷動(dòng)態(tài)過冷度：晶核長大所需的界面過冷度。（是材料凝固的必要條件）（2）足夠的溫度（3）合適的晶核表面結(jié)構(gòu)。2 液固界面微結(jié)構(gòu)與晶體長大機(jī)制粗糙界面（微觀粗糙、宏觀平整金屬或合金從來可

30、的界面）：垂直長大。 光滑界面（微觀光滑、宏觀粗糙無機(jī)化合物或亞金屬材料的界面）：二維晶核長大、依靠缺陷長大。3 液體中溫度梯度與晶體的長大形態(tài)（1）正溫度梯度（液體中距液固界面越遠(yuǎn)，溫度越高）粗糙界面：平面狀。光滑界面：臺(tái)階狀。（2）負(fù)溫度梯度（液體中距液固界面越遠(yuǎn)，溫度越低）粗糙界面：樹枝狀。光滑界面：樹枝狀臺(tái)階狀。 第五節(jié) 凝固理論的應(yīng)用 1 材料鑄態(tài)晶粒度的控制zv=0.9(n/g)3/4（1）提高過冷度。降低澆鑄溫度，提高散熱導(dǎo)熱能力，適用于小件。（2）化學(xué)變質(zhì)處理。促進(jìn)異質(zhì)形核，阻礙晶粒長大。（3）振動(dòng)和攪拌。輸入能力，破碎枝晶。2 單晶體到額制備（1）基本原理：保證一個(gè)晶核形成并

31、長大。（2）制備方法：尖端形核法和垂直提拉法。3 定向凝固技術(shù)（1）原理：單一方向散熱獲得柱狀晶。（2）制備方法。4 急冷凝固技術(shù)（1）非晶金屬與合金（2）微晶合金。（3）準(zhǔn)晶合金。 第四章 二元相圖 相：（概念回顧）相圖：描述系統(tǒng)的狀態(tài)、溫度、壓力及成分之間關(guān)系的圖解。二元相圖： 第一節(jié) 相圖的基本知識(shí) 1 相律（1）相律：熱力學(xué)平衡條件下，系統(tǒng)的組元數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān)系。（2）表達(dá)式：f=c-p+2; 壓力一定時(shí)，f=c-p+1。（3）應(yīng)用可確定系統(tǒng)中可能存在的最多平衡相數(shù)。如單元系2個(gè)，二元系3個(gè)。 可以解釋純金屬與二元合金的結(jié)晶差別。純金屬結(jié)晶恒溫進(jìn)行，二元合金變溫進(jìn)行。2 相

32、圖的表示與建立（1）狀態(tài)與成分表示法狀態(tài)表示：溫度成分坐標(biāo)系。坐標(biāo)系中的點(diǎn)表象點(diǎn)。成分表示：質(zhì)量分?jǐn)?shù)或摩爾分?jǐn)?shù)。（2）相圖的建立方法：實(shí)驗(yàn)法和計(jì)算法。過程：配制合金測冷卻曲線確定轉(zhuǎn)變溫度填入坐標(biāo)繪出曲線。 相圖結(jié)構(gòu)：兩點(diǎn)、兩線、三區(qū)。3 杠桿定律（1）平衡相成分的確定（根據(jù)相率，若溫度一定，則自由度為0，平衡相成分隨之確定。）（2）數(shù)值確定：直接測量計(jì)算或投影到成分軸測量計(jì)算。（3）注意：只適用于兩相區(qū)；三點(diǎn)（支點(diǎn)和端點(diǎn)）要選準(zhǔn)。 第二節(jié) 二元?jiǎng)蚓鄨D 1 勻晶相同及其分析（1）勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的轉(zhuǎn)變。（2）勻晶相圖：具有勻晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。（3）相圖分析（以cu-ni相圖

33、為例）兩點(diǎn)：純組元的熔點(diǎn)；兩線：l, s相線；三區(qū)：l, , l+。2 固溶體合金的平衡結(jié)晶（1）平衡結(jié)晶：每個(gè)時(shí)刻都能達(dá)到平衡的結(jié)晶過程。（2）平衡結(jié)晶過程分析 冷卻曲線：溫度時(shí)間曲線； 相（組織）與相變（各溫區(qū)相的類型、相變反應(yīng)式，杠桿定律應(yīng)用。）； 組織示意圖； 成分均勻化：每時(shí)刻結(jié)晶出的固溶體的成分不同。（3）與純金屬結(jié)晶的比較 相同點(diǎn)：基本過程：形核長大；熱力學(xué)條件：t>0；能量條件：能量起伏；結(jié)構(gòu)條件：結(jié)構(gòu)起伏。 不同點(diǎn)：合金在一個(gè)溫度范圍 結(jié)晶的溫度范圍增大；組織多為樹枝狀。（3）成分偏析：晶 枝晶偏析：樹枝晶的枝干和枝間化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。 （消除：擴(kuò)散退火，在低于固相

34、線溫度長時(shí)間保溫。）4 穩(wěn)態(tài)凝固時(shí)的溶質(zhì)分布（1）穩(wěn)態(tài)凝固：從液固界面輸出溶質(zhì)速度等于溶質(zhì)從邊界層擴(kuò)散出去速度的凝固過程。（2）平衡分配系數(shù)：在一定溫度下，固、液兩平衡相中溶質(zhì)濃度的比值。k0=cs/cl（3）溶質(zhì)分布：液、固相內(nèi)溶質(zhì)完全混合（平衡凝固）a;固相不混合、液相完全混合b;固相不混合、液相完全不混合c；固相不混合、液相部分混合d。（4）區(qū)域熔煉（上述溶質(zhì)分布規(guī)律的應(yīng)用） 5 成分過冷及其對(duì)晶體生長形態(tài)的影響（1）成分過冷：由成分變化與實(shí)際溫度分布共同決定的過冷。（2）形成：界面溶質(zhì)濃度從高到低液相線溫度從低到高。（圖示：溶質(zhì)分布曲線勻晶相圖液相線溫度分布曲線實(shí)際溫度分布曲線成分過冷

35、區(qū)。）（3）成分過冷形成的條件和影響因素條件：g/r<mc0(1-k0)/dk0合金固有參數(shù)：m, k0;實(shí)驗(yàn)可控參數(shù)：g, r。（4）成分過冷對(duì)生長形態(tài)的影響（正溫度梯度下）g越大，成分過冷越大生長形態(tài)：平面狀胞狀樹枝狀。 第三節(jié) 二元共晶相圖及合金凝固 共晶轉(zhuǎn)變：由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)一定成分固相的轉(zhuǎn)變。共晶相圖：具有共晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。（液態(tài)無限互溶、固態(tài)有限互溶或完全不溶，且發(fā)生共晶反應(yīng)。共晶組織：共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。（是兩相混合物） 1 相圖分析（相圖三要素）（1）點(diǎn)：純組元熔點(diǎn)；最大溶解度點(diǎn)；共晶點(diǎn)（是亞共晶、過共晶成分分界點(diǎn)）等。（2）線：結(jié)晶開始、結(jié)束線；溶解度曲線；共

36、晶線等。（3）區(qū)：3個(gè)單相區(qū)；3個(gè)兩相區(qū)；1個(gè)三相區(qū)。2 合金的平衡結(jié)晶及其組織（以pb-sn相圖為例）（1）wsn<19的合金 凝固過程（冷卻曲線、相變、組織示意圖）。 二次相（次生相）的生成：脫溶轉(zhuǎn)變（二次析出或二次再結(jié)晶）。 室溫組織（）及其相對(duì)量計(jì)算。（2）共晶合金 凝固過程（冷卻曲線、相變、組織示意圖）。 共晶線上兩相的相對(duì)量計(jì)算。 室溫組織（）及其相對(duì)量計(jì)算。（3）亞共晶合金 凝固過程（冷卻曲線、相變、組織示意圖）。 共晶線上兩相的相對(duì)量計(jì)算。 室溫組織（）及其相對(duì)量計(jì)算。 組織組成物與組織圖組織組成物：組成材料顯微組織的各個(gè)不同本質(zhì)和形態(tài)的部分。 組織圖：用組織組成物填寫的

37、相圖。 3 不平衡結(jié)晶及其組織（1）偽共晶 偽共晶：由非共晶成分的合金所得到的完全共晶組織。 形成原因：不平衡結(jié)晶。成分位于共晶點(diǎn)附近。 不平衡組織由非共晶成分的合金得到的完全共晶組織。共晶成分的合金得到的亞、過共晶組織。（偽共晶區(qū)偏移）（2）不平衡共晶 不平衡共晶：位于共晶線以外成分的合金發(fā)生共晶反應(yīng)而形成的組織。 原因：不平衡結(jié)晶。成分位于共晶線以外端點(diǎn)附件。（3）離異共晶 離異共晶：兩相分離的共晶組織。 形成原因平衡條件下，成分位于共晶線上兩端點(diǎn)附近。不平衡條件下，成分位于共晶線外兩端點(diǎn)附。 消除：擴(kuò)散退火。 4 共晶組織的形成（1）共晶體的形成 成分互惠交替形核 片間搭橋促進(jìn)生長 兩相

38、交替分布共晶組織（2）共晶體的形態(tài)粗糙粗糙界面：層片狀（一般情況）、棒狀、纖維狀（一相數(shù)量明顯少于另一相）粗糙平滑界面：具有不規(guī)則或復(fù)雜組織形態(tài)（由于兩相微觀結(jié)構(gòu)不同）所需動(dòng)態(tài)過冷度不同，金屬相任意長大，另一相在其間隙長大?？傻玫角驙?、針狀、花朵狀、樹枝狀共晶體。非金屬相與液相成分差別大。形成較大成分過冷，率先長大，形成針狀、骨骼狀、螺旋狀、蜘蛛網(wǎng)狀的共晶體。（3）初生晶的形態(tài)：金屬固溶體：粗糙界面樹枝狀；非金屬相：平滑界面規(guī)則多面體。第四節(jié) 二元包晶相圖 包晶轉(zhuǎn)變：由一個(gè)特定成分的固相和液相生成另一個(gè)特點(diǎn)成分固相的轉(zhuǎn)變。 包晶相圖：具有包晶轉(zhuǎn)變特征的相圖。1 相圖分析點(diǎn)、線、區(qū)。2 平衡結(jié)晶

39、過程及其組織（1）包晶合金的結(jié)晶結(jié)晶過程：包晶線以下，l, 對(duì)過飽和界面生成三相間存在濃度梯度擴(kuò)散長大全部轉(zhuǎn)變?yōu)椤Ｊ覝亟M織：或。（2）成分在c-d之間合金的結(jié)晶結(jié)晶過程：剩余；室溫組織：。 3 不平衡結(jié)晶及其組織異常相導(dǎo)致包晶偏析包晶轉(zhuǎn)變要經(jīng)擴(kuò)散。包晶偏析：因包晶轉(zhuǎn)變不能充分進(jìn)行而導(dǎo)致的成分不均勻現(xiàn)象。異常相由不平衡包晶轉(zhuǎn)變引起。成分在靠近固相、包晶線以外端點(diǎn)附件。4 包晶轉(zhuǎn)變的應(yīng)用（1）組織設(shè)計(jì)：如軸承合金需要的軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)的組織。（2）晶粒細(xì)化。 第六節(jié) 鐵碳合金相圖 一 二元相圖的分析和使用（1）二元相圖中的幾何規(guī)律相鄰相區(qū)的相數(shù)差1（點(diǎn)接觸除外）相區(qū)接觸法則；三相區(qū)的形狀是一條水

40、平線，其上三點(diǎn)是平衡相的成分點(diǎn)。若兩個(gè)三相區(qū)中有2個(gè)相同的相，則兩水平線之間必是由這兩相組成的兩相區(qū)。單相區(qū)邊界線的延長線應(yīng)進(jìn)入相鄰的兩相區(qū)。（2）相圖分析步驟以穩(wěn)定的化合物分割相圖；確定各點(diǎn)、線、區(qū)的意義；分析具體合金的結(jié)晶過程及其組織變化注：虛線、點(diǎn)劃線的意義尚未準(zhǔn)確確定的數(shù)據(jù)、磁學(xué)轉(zhuǎn)變線、有序無序轉(zhuǎn)變線。（3）相圖與合金性能的關(guān)系根據(jù)相圖判斷材料的力學(xué)和物理性能根據(jù)相圖判斷材料的工藝性能鑄造性能：根據(jù)液固相線之間的距離xx越大，成分偏析越嚴(yán)重（因?yàn)橐汗滔喑煞植顒e大）；x越大，流動(dòng)性越差（因?yàn)橹Оl(fā)達(dá)）；x越大，熱裂傾向越大（因?yàn)橐汗虄上喙泊娴臏貐^(qū)大）。 塑性加工性能：選擇具有單相固溶體區(qū)

41、的合金。熱處理性能：選擇具有固態(tài)相變或固溶度變化的合金。 二 鐵碳合金相圖1組元和相（1）組元：鐵石墨相圖：fe,c;鐵滲碳體相圖：fe-fe3c。相：l, , a(), f(), fe3c(k)。（其定義） 2相圖分析點(diǎn)：16個(gè)。線：兩條磁性轉(zhuǎn)變線；三條等溫轉(zhuǎn)變線；其余三條線：gs,es,pq。 區(qū)：5個(gè)單相區(qū)，7個(gè)兩相區(qū)，3個(gè)三相區(qū)。相圖標(biāo)注：相組成物標(biāo)注的相圖。組織組成物標(biāo)注的相圖。3 合金分類：工業(yè)純鈦（c%<0.0218%）、碳鋼（0.0218<c%<2.11%）、鑄鐵 （c%>2.11%）4平衡結(jié)晶過程及其組織（1）典型合金（7種）的平衡結(jié)晶過程、組織變化、

42、室溫組織及其相對(duì)量計(jì)算。（2）重要問題：fe3c, fe3c, fe3c 的意義及其最大含量計(jì)算。 ld-ld轉(zhuǎn)變。二次杠桿的應(yīng)用。5 含碳量對(duì)平衡組織和性能的影響（1）對(duì)平衡組織的影響（隨c%提高）組織：fe3c ldfe3c；相：減少，fe3c增多；fe3c形態(tài)：fe3c共析fe3cfe3c共晶fe3cfe3c（粗大片狀）。（2）對(duì)力學(xué)性能的影響強(qiáng)度、硬度升高，塑韌性下降。（3）對(duì)工藝性能的影響適合鍛造：c%<2.11%，可得到單相組織。適合鑄造：c%4.3%。，流動(dòng)性好。適合冷塑變：c%<0.25%，變形阻力小。適合熱處理：0.02182.11，有固態(tài)相變。 第八節(jié) 鑄錠組織

43、及其控制 1 鑄錠組織（1）鑄錠三區(qū)：表層細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)。（2）組織控制：受澆鑄溫度、冷卻速度、化學(xué)成分、變質(zhì)處理、機(jī)械振動(dòng)與攪拌等因素影響。2 鑄錠缺陷（1）微觀偏析（2）宏觀偏析正偏析反偏析比重偏析（3）夾雜與氣孔夾雜：外來夾雜和內(nèi)生夾雜。氣孔：析出型和反應(yīng)型。（4）縮孔和疏松形成：凝固時(shí)體積縮小補(bǔ)縮不足形成縮孔。分類：集中縮孔（縮孔、縮管）和分散縮孔（疏松，枝晶骨架相遇，封閉液體，造成補(bǔ)縮困難形成。） 第五章 三元相圖 第一節(jié) 總論 1 三元相圖的主要特點(diǎn)（1）是立體圖形，主要由曲面構(gòu)成；（2）可發(fā)生四相平衡轉(zhuǎn)變；（3）一、二、三相區(qū)為一空間。2（1）已知點(diǎn)確定成分；（2

44、）已知成分確定點(diǎn)。3 成分三角形中特殊的點(diǎn)和線（1）三個(gè)頂點(diǎn)：代表三個(gè)純組元；（2）三個(gè)邊上的點(diǎn)：二元系合金的成分點(diǎn)；（3）平行于某條邊的直線：其上合金所含由此邊對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)所代表的組元的含量一定。（4）通過某一頂點(diǎn)的直線：其上合金所含由另兩個(gè)頂點(diǎn)所代表的兩組元的比值恒定。4 平衡轉(zhuǎn)變的類型（1）共晶轉(zhuǎn)變：l0 a+b+c;（2）包晶轉(zhuǎn)變：l0a+b（3）包共晶轉(zhuǎn)變：l0a t b+c;還有偏共晶、共析、包析、包共析轉(zhuǎn)變等。5 共線法則與杠桿定律（1）共線法則：在一定溫度下，三元合金兩相平衡時(shí)，合金的成分點(diǎn)和兩個(gè)平衡相的成分點(diǎn)必然位于成分三角形的同一條直線上。（由相率可知，此時(shí)系統(tǒng)有一個(gè)自由度，表

45、示一個(gè)相的成分可以獨(dú)立改變，另一相的成分隨之改變。）（2）杠桿定律：用法與二元相同。兩條推論（1）給定合金在一定溫度下處于兩相平衡時(shí)，若其中一個(gè)相的成分給定，另一個(gè)相的成分點(diǎn)必然位于已知成分點(diǎn)連線的延長線上。（2）若兩個(gè)平衡相的成分點(diǎn)已知，合金的成分點(diǎn)必然位于兩個(gè)已知成分點(diǎn)的連線上。6 重心定律在一定溫度下，三元合金三相平衡時(shí)，合金的成分點(diǎn)為三個(gè)平衡相的成分點(diǎn)組成的三角形的質(zhì)量重心。（由相率可知，此時(shí)系統(tǒng)有一個(gè)自由度，溫度一定時(shí)，三個(gè)平衡相的成分是確定的。）平衡相含量的計(jì)算：所計(jì)算相的成分點(diǎn)、合金成分點(diǎn)和二者連線的延長線與對(duì)邊的交點(diǎn)組成一個(gè)杠桿。合金成分點(diǎn)為支點(diǎn)。計(jì)算方法同杠桿定律。 第二節(jié)

46、三元?jiǎng)蚓鄨D 1 相圖分析點(diǎn)：ta, tb, tc-三個(gè)純組元的熔點(diǎn)；面：液相面、固相面；區(qū)：l, , l+。2 三元固溶體合金的結(jié)晶規(guī)律液相成分沿液相面、固相成分沿固相面，呈蝶形規(guī)律變化。（立體圖不實(shí)用）3 等溫界面（水平截面）（1）做法：某一溫度下的水平面與相圖中各面的交線。（2）截面圖分析3個(gè)相區(qū)：l, , l+;2條相線：l1l2, s1s2（共軛曲線）;若干連接線：可作為計(jì)算相對(duì)量的杠桿（偏向低熔 點(diǎn)組元；可用合金成分點(diǎn)與頂點(diǎn)的連線近似代替）。 4 變溫截面（垂直截面）（1）做法：某一垂直平面與相圖中各面的交線。（2）二種常用變溫截面 經(jīng)平行于某條邊的直線做垂直面獲得；經(jīng)通過某一頂點(diǎn)

47、的直線做垂直面獲得。（3）結(jié)晶過程分析成分軸的兩端不一定是純組元；注意 液、固相線不一定相交；不能運(yùn)用杠桿定律（液、固相線不是成分變化線）。5 投影圖（1）等溫線投影圖：可確定合金結(jié)晶開始、結(jié)束溫度。（2）全方位投影圖：勻晶相圖不必要。 第三節(jié) 三元共晶相圖 一 組元在固態(tài)互不相溶的共晶相圖（1）相圖分析 點(diǎn)：熔點(diǎn)；二元共晶點(diǎn)；三元共晶點(diǎn)。兩相共晶線液相面交線線：ene 兩相共晶面交線液相單變量線液相區(qū)與兩相共晶面交線 液相面固相面面： 兩相共晶面三元共晶面兩相區(qū)：3個(gè)區(qū)： 單相區(qū)：4個(gè)三相區(qū)：4個(gè)四相區(qū)：1個(gè) （2）等溫截面應(yīng)用：可確定平衡相及其成分；可運(yùn)用杠桿定律和重心定律。是直邊三角形

48、三相平衡區(qū) 兩相區(qū)與之線接 （水平截面與棱柱面交線）單相區(qū)與之點(diǎn)接 （水平截面與棱邊的交點(diǎn)，表示三 個(gè)平衡相成分。）（3）變溫截面應(yīng)用：分析合金結(jié)晶過程，確定組織變化局限性：不能分析成分變化。（成分在單變量線上，不在垂直截面上）合金結(jié)晶過程分析；（4）投影圖 相組成物相對(duì)量計(jì)算（杠桿定律、重心定律） 組織組成物相對(duì)量計(jì)算（杠桿定律、重心定律）二 組元在固態(tài)有限溶解的共晶相圖（1）相圖分析點(diǎn)：熔點(diǎn)；二元共晶點(diǎn)；三元共晶點(diǎn)。兩相共晶線液相面交線ene 兩相共晶面交線液相單變量線液相區(qū)與兩相共晶面交線固相單變量線液相面固相面：由勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)束面、兩相共晶結(jié)束面、三相共晶結(jié)束面組成。面： 兩相共晶面三元

49、共晶面溶解度曲面：6個(gè)兩相區(qū)：6個(gè)區(qū)： 單相區(qū)：4個(gè)三相區(qū)：4個(gè)四相區(qū)：1個(gè)（2）等溫截面應(yīng)用：可確定平衡相及其成分；可運(yùn)用杠桿定律和重心定律。是直邊三角形 三相平衡區(qū) 兩相區(qū)與之線接 （水平截面與棱柱面交線）單相區(qū)與之點(diǎn)接 （水平截面與棱邊的交點(diǎn)，表示三 個(gè)平衡相成分。）相率相區(qū)的相數(shù)差1；/兩相區(qū)曲線相接；兩相區(qū)/三相區(qū)直線相接。（3）變溫截面3個(gè)三相區(qū)共晶相圖特征：水平線1個(gè)三相區(qū)三相共晶區(qū)特征：曲邊三角形。應(yīng)用：分析合金結(jié)晶過程，確定組織變化局限性：不能分析成分變化。（成分在單變量線上，不在垂直截面上）合金結(jié)晶過程分析；（4）投影圖 相組成物相對(duì)量計(jì)算（杠桿定律、重心定律） 組織組成物相對(duì)量計(jì)算（杠桿定律、重心定律）第四節(jié) 三元相圖總結(jié) 立體圖：共軛曲面。1 兩相平衡 等溫圖：兩條曲線。 立體圖：三棱柱，棱邊是三個(gè)平衡相單變量線。2 三相平衡 等溫圖：直邊三角形，頂點(diǎn)是平衡相成分點(diǎn)。 根據(jù)參加反應(yīng)相：后生成。 包、共晶轉(zhuǎn)變判斷 根據(jù)居中單相區(qū)：上共下包。 3 四相平衡（1）立體圖中的四相平衡共晶轉(zhuǎn)變包共晶轉(zhuǎn)變包晶轉(zhuǎn)變 與4個(gè)單相區(qū)點(diǎn)接觸；與6個(gè)兩相區(qū)線接觸；與4個(gè)三相區(qū)面接觸。共晶轉(zhuǎn)變：上3下1（三相區(qū)）； 包共晶轉(zhuǎn)變：上2下2； 包晶轉(zhuǎn)變：上1下3。