【材料科學基礎(chǔ)】重點論述題總結(jié)（二）

【材料科學基礎(chǔ)】重點論述題總結(jié)(二)(1)平衡點缺陷熱起伏促使原子脫離點陣位置而形成的點缺陷(2)過飽和點缺陷淬火：高溫時晶體中的空位濃度很高，經(jīng)過淬火后，空位來不及通過擴散達到平衡濃度，在低溫下仍保持了較高的空位濃度。冷加工：金屬在室溫下進行壓力加工時，由于位錯交割所形成的割階發(fā)生攀移，從而使金屬晶體內(nèi)空位濃度增加。輻照：當金屬受到高能粒子輻照時，晶體中的原子將被擊出，擠入晶格間隙中，由于被擊出的原子具有很高的能量，因此還有可能發(fā)生連鎖作用，在晶體中形成(1)電阻增大：純銅導電性由于黃銅，青銅(2)提高機械性能：柯氏氣團，鈴木氣團的形成(3)有利于原子擴散：空位是引入促進擴散(4)體積膨脹，密度減?。嚎瘴灰?，晶體密實度下降(5)改變晶體能帶結(jié)構(gòu)，發(fā)光性能：比如石墨烯摻雜元素能帶改變(6)抗腐蝕性減弱：晶體表面致密度降低，促進與外界物質(zhì)反應(1)空位運動。(2)間隙原子遷移。(3)空位和間隙原子相遇，兩缺陷同時消失。(4)逸出晶體到表面，或移到晶界，點缺陷消失。(1)有一額外原子面(2)刃位錯的滑移面是唯一；(3)半原子面在上為正刃位錯⊥;在下為負刃型位錯T;(4)刃位錯的位錯線不一定是直線；(5)刃型位錯周圍的晶體產(chǎn)生畸變；(6)刃位錯可看成是線缺陷。(1)無額外半原子面(2)位錯線與滑移矢量平行，且一定為直線(3)滑移面不唯一(4)螺型位錯線的運動方向與滑移矢量相垂直(5)螺型位錯也是包含幾個原子寬度的線缺陷型伯氏矢量b切應力t的方向位錯運動方向晶體滑移方向晶體滑移量大小和b的關(guān)系刃型垂直于位錯線與b一致垂直于位錯線與b一致唯一螺型平行于位錯線與b一致垂直于位錯線與b一致多個混合型存在一定夾角與b一致垂直于位錯線與b一致唯一位錯名稱全位錯肖克萊位錯弗蘭克位錯柏氏矢量位錯類型刃、螺、混刃、螺、混純?nèi)形诲e線形狀空間曲線{111}面上任意曲線{111}面上任意曲線可能的運動方式滑移、攀移只能滑移，不能攀移只能攀移，不能滑移8.晶界的分類(1)小角度晶界(<10°)亞晶界(<2°)①對稱傾側(cè)晶界：最簡單的晶界其兩側(cè)的晶體有位向差θ,相當于晶界兩邊的晶體繞平行于位錯線的軸各自旋轉(zhuǎn)了一個方向相反的角而成的，所以稱為對稱傾側(cè)晶界。是由一系列相隔一定距離的刃型位錯垂直排列而構(gòu)成。這種晶界只有一個變量θ,是一個自由度晶界。晶界中位錯的間距D可按下式求式中b為柏氏矢量。當θ值很小時：②不對稱傾側(cè)晶界：如果傾側(cè)晶界的界面繞X軸轉(zhuǎn)了一個角度φ,兩晶粒之間的傾側(cè)角度為θ,0角仍然很小，但是，界面相對于兩晶粒是不對稱的，所以稱為不對稱傾側(cè)晶界。;·;·與左半晶體會合在一起，形成扭轉(zhuǎn)晶界。這種晶界是由兩組螺型位錯交叉網(wǎng)所構(gòu)(2)大角度晶界(θ>10°):晶界可看成是好區(qū)與壞區(qū)交替相間組合而成的。隨著位向差θ的增大，壞區(qū)的面積將相應增加。純金屬中，一般大角度晶界的寬度一般不超過三個原子間距。9.相界及其分類相界具有不同結(jié)構(gòu)的兩相之間的分界面稱為相界(1)共格界面：錯配度δ<0.05(2)半共格相界：0.05<δ<0.25(3)非共格相界：δ>0.05分別展開：①共格相界所謂“共格”是指界面上的原子同時位于兩相晶格的結(jié)點上，即兩相的晶格是彼此銜接的，界面上的原子為兩者共有。如圖a所示是一種無畸變的具有完全共格的相界，其界面能很低。但是理想的完全共格界面，只有在孿晶界，且孿晶界即為孿晶面時才可能存在。對相界而言，其兩側(cè)為兩個不同的相，即使兩個相的晶體結(jié)構(gòu)相同，其點陣常數(shù)也不可能相等，因此在形成共格界面時，必然在相界附近產(chǎn)生一定的彈性畸變。晶面間距較小者發(fā)生伸長，較大者產(chǎn)生壓縮(圖b),以互相協(xié)調(diào)，使界面上原子達到匹配。顯然，這種共格相界的能量相對于具有完善的共格關(guān)系的界面(如孿晶界)的能量要高。②半共格相界(考過)若兩相鄰晶體在相界面處的晶面間距相差較大，則在相界面上不可能做到完全的一一對應，于是在界面上將產(chǎn)生一些位錯，以降低界面的彈性應變能，這時界面上兩相原子部分地保持匹配，這樣的界面稱為半共格界面或部分共格界面。半共格相界上位錯間距取決于相界處兩相匹配晶面的錯配度。錯配度δ定義為：式中aα和ap分別表示相界面兩側(cè)的α相和β相的點陣常數(shù)。由此可求得位錯間當δ很小時，D很大，a和β相在相界面上趨于共格，即成為共格相界；當δ很大時，D很小，a和β相在相界面上完全失配，即成為非共格相界。③非共格相界當兩相在相界面處的原子排列相差很大時，即δ很大時，只能形成非共格界面。這種相界與大角度晶界相似，可看成是由原子不規(guī)則排列的很薄的過渡層構(gòu)成。10.表面及界面分類11.11.簡述位錯與塑性、強度之間的關(guān)系位錯的滑移阻力(P-N力)表征材料強度，而有效滑移系的多少表征塑性高低。位錯：晶體中原子的排列在一定范圍內(nèi)發(fā)生有規(guī)律錯動的一種特殊結(jié)構(gòu)組態(tài)。晶體塑性變形的方式有滑移和孿晶，多數(shù)都以滑移方式進行?；频谋举|(zhì)就是位錯在滑移面上的運動，大量位錯滑移的結(jié)果造成了晶體的宏觀塑性變形。位錯滑移的結(jié)果造成了晶體的宏觀塑性變形，使材料發(fā)生屈服，位錯越容易滑移，強度越低，因此增加位錯移動的阻力，可以提高材料的強度。溶質(zhì)原子造成晶格畸變還可以與位錯相互作用形成柯氏氣團，都增加位錯移動的摩擦阻力，使強度提高。晶界、相界可以阻止位錯的滑移，提高材料的強度。所以細化晶粒、第二相彌散分布可以提高強度。12.位錯密度對金屬強度有何影響?為什么?12.位錯密度對金屬強度有何影響?為什么?如果金屬內(nèi)部沒有位錯，那么其強度很高，隨著位錯密度增大，其可以通過位錯滑移進行塑性變形，強度降低。再隨著位錯密度增大，位錯交割形成割階，阻礙位錯運動；位錯反應形成固定位錯，阻礙位錯運動；位錯增殖提高位錯密度，阻礙位錯運動。因此塑性變形變難，強度增大。晶界影響到材料的各個方面，具有晶界能，影響到多晶材料中的第二相的形狀，晶界可以運動，有晶界偏聚，晶界電荷變化，承擔載荷傳遞作用，晶界熔點低，(2)原子在晶界上的擴散速度高于晶內(nèi)，熔點較低；(3)相變時新相優(yōu)先在晶界出形核；(4)晶界處易于發(fā)生雜質(zhì)或溶質(zhì)原子的富集或偏聚；(5)晶界易于腐蝕和氧化；(6)常溫下晶界可以阻止位錯的運動，提高材料的強度間隙原子、置換原子與位錯相互作用形成柯氏氣團，柯氏氣團增加位錯移動的阻力；溶質(zhì)原子造成晶格畸變，增加位錯移動的摩擦阻力，使強度提高，這就是固溶強化的機理。晶界越多，晶粒越細，根據(jù)霍爾—佩奇關(guān)系式σs=σo+Kd-1/2晶粒的平均直徑d越小，材料的屈服強度