材料科学基础-名词解释

材料科学基础名词解释第一章晶体学基础空间点阵晶体中原子或原子集团排列的周期性规律，可以用一些在空间有规律分布的几何点来表示，这样的几何点集合就构成空间点阵。（每个几何点叫结点；每个结点周围的环境相同，则都是等同点。）晶格在三维空间内表示原子或原子集团的排列规律的结点所构成的阵列，设想用直线将各结点连接起来，就形成空间网络，称为晶格。晶胞空间点阵可以看成是由最小的单元——平行六面体沿三维方向重复堆积而成，这样的平行六面体就叫晶胞。晶系按照晶胞的大小和形状的特点（点阵的对称性）对晶体进行的分类。晶格常数（点阵常数）决定晶胞形状和大小的6个参数。布拉维点阵结点都是等同点的点阵就叫布拉维点阵。晶面穿过晶体的原子面称为晶面。晶向连接晶体中任意原子列的直线方向称为晶向。晶面(间)距两个相同晶面间的垂直距离。晶面族在高度对称的晶体中，特别是在立方晶体中，往往存在一些位向不同、但原子排列情况完全相同的晶面，这些晶体学上等价的晶面就构成一个晶面族。晶向族……晶体学上等价的晶向构成晶向族。配位数晶体结构中一个原子周围的最近邻且等距离的原子数。堆垛密度/紧密系数/致密度晶胞中各原子的体积之和与晶胞的体积之比。晶体是具有点阵结构的，由长程有序排列的原子、离子、分子或配位离子等组成的固体。非晶体是无点阵结构的和长程有序排列的结构基元组成的固体。晶体结构指晶体中原子在三维空间排列情况。*同素异构体化合物有相同的分子式，但有不同的结构和性质的现象。原子半径包括共价半径：两原子之间以共价键键合时，两核间距离的一半，实际上核间距离是共价键的键长。金属半径：金属晶体中相邻两金属原子核间距离的一半。范德瓦尔斯半径：靠范德华力相互吸引的相邻不同分子中的两个相同原子核间距离的一半。晶体原子数某一晶体结构的一个晶胞中所含有的原子个数。第二章固体材料的结构结合键指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小。离子键当一正电性元素和一负电性元素相接触时，由于电子一得一失，使它们各自变成正离子和负离子，二者靠静电作用相互结合起来的化学键。共价键由俩个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。金属键自由电子与原子核之间静电作用而产生的键合力。分子键又称范德华力，由瞬间偶极矩和诱导偶极矩产生的分子间引力所构成的物理键。合金两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。相/合金相具有相同或连续变化的成分、结构和性能的部分(或区域)。固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶剂原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持溶剂的晶体结构类型。固溶度溶质在溶剂中的最大含量(即极限溶解度)称为固溶度。置换式固溶体当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。间隙式固溶体当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体，称为间隙固溶体。端部固溶体在相图中的位置位于端部，成分范围包括纯组元的固溶体。中间固溶体在相图中的位置位于中间，任一组元的浓度均大于0，小于100%的固溶体。中间相合金中组元之间形成的、与纯组元结构不同的相。在相图的中间区域。有限固溶体溶质在固溶体中的溶解度有一定限度，称为有限固溶体。无限固溶体由两个(或多个)晶体结构相同的组元形成的，任一组元的成分范围均为0～100%的固溶体，又称连续固溶体。有序固溶体当一种组元溶解在另一组元中时，各组元原子分别占据各自的布拉维点阵，形成一种各组元原子有序排列的固溶体，溶质在晶格完全有序排列。无序固溶体各组元原子的分布是随机的固溶体。*化合物由两种或多种组元按一定比例构成一个新的点阵结构的物质。离子化合物通过离子键结合而成的化合物。硅酸盐具有硅酸根的盐，是一种丰产、廉价的陶瓷材料。金属间化合物金属与金属、金属与准金属形成的化合物。（结合键主要是离子键，或含有一定比例的共价键；有确定的成分，可以用准确地分子式表示；具有典型的非金属性质。）*拓扑密堆相由两种大小不同的金属原子所构成的一类中间相，其中大小原子通过适当的配合构成空间利用率和配位数都很高的复杂结构。由于这类结构具有拓扑特征，故称这些相为拓扑密堆相。第三章晶体的范性形变弹性变形晶体在外力作用下会发生变形，当外力较小时变形是弹性的，卸载后变形也随之消失，这种可恢复的变形就称为弹性形变。塑性变形晶体在外力作用下会发生变形，当外加应力超过一定值时，卸载后变形也不能完全消失，这种不可恢复的变形就称为塑性变形。延伸率试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比。断面收缩率试样受拉力拉断后，断口处断面收缩与原面积之比。滑移在切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。孪生晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程叫孪生。孪晶指两个晶体或一个晶体的两部分沿一个公共晶面构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为孪晶，此公共平面就称为孪晶面。滑移带在金相显微镜下看到的滑移痕迹往往是由许多相距为10nm左右的滑移线形成的滑移带。滑移线滑移会使晶体在表面形成台阶，产生线纹，称为滑移线。滑移系晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系。临界分切应力晶体开始滑移所需的最小分切应力就称为临界分切应力。几何硬化如果晶体滑移面原来是处于其法线与外力轴夹角接近45º的位向，经滑移和转动后，就会转到此夹角越来越远离45º的位向，从而使滑移变得越来越困难的现象，称为几何硬化。几何软化晶体经滑移和转动后，一些原来角度远离45º的晶面将转到接近45º，使滑移变得容易进行，这种由晶体位向变化引起的现象称为几何软化。应变(加工)硬化/加工强化随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象。单滑移当外力在一个滑移系上的分切应力达到了临界分切应力时，产生滑移的现象。双滑移当外力在两个滑移系上的分切应力相等并同时达到了临界分切应力时，产生同时滑移的现象。多滑移当外力在多个滑移系上的分切应力相等并同时达到了临界分切应力时，产生同时滑移的现象。交滑移当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。纤维组织冷加工将晶粒拉长，使材料中的不溶杂质、第二相和各种气孔、缩松等缺陷发生变形，由于晶粒、杂质、第二相、缺陷等都沿着金属的主变形方向被拉长成纤维状，故称为纤维组织。择优取向/织构金属冷变形时不同位向的晶粒随着变形程度的增加在进行滑移的同时其滑移系还发生转动。当变形达到一定程度后各晶粒的取向基本一致，这样一种位向分布就称为择优取向或简称织构。*形变织构多晶体金属形变后具有择优取向的晶体结构称为形变织构。多晶体/多晶材料由许多取向不同的小单晶体即晶粒组成的晶体。晶粒在多晶体的晶格位向一致，位向差很小的小晶块，称为晶粒。晶界晶界是成分结构相同的同种晶粒间的界面。晶粒度指晶粒的大小，可以用单位体积材料中的晶粒数或单位截面面积内的晶粒数来度量。内应力宏观内应力、微观内应力、点阵畸变。*点阵畸变在局部范围内，原子偏离其正常的点阵平衡位置造成点阵畸变。在金属材料中点阵畸变会使得晶体能量升高阻碍位错的运动产生材料的强化韧性降低。第四章晶体中的缺陷*晶体缺陷原子排列周期性受到破坏的区域。点缺陷缺陷区的尺寸在任何方向上都远小于晶体或晶粒的线度，因而可以忽略不计，这种缺陷就称为点缺陷。线缺陷缺陷区的尺寸在某一方向上可以与晶体或晶粒的线度相比拟，而在其他方向上的尺寸相对于晶体或晶粒线度可以忽略不计，这种缺陷就称为线缺陷。面缺陷缺陷区的尺寸在共面的各方向上可以与晶体或晶粒的线度相比拟，这种缺陷就称为面缺陷。体缺陷缺陷区的尺寸在任意方向上都可以与晶体或晶粒的线度相比拟，这种缺陷就称为体缺陷。空位晶体中的空位也称为肖特基缺陷，这是一种热缺陷，是晶体中的原子或离子由于热运动离开了原来的晶格位置后而留下的空位，称为肖特基空位。间隙原子间隙原子指某个晶格间隙中挤进的原子。弗兰克尔缺陷离开平衡位置的原子挤入点阵中的间隙位置，而在晶体中同时形成相等数目的空位和间隙原子，则所形成的缺陷称为弗兰克尔缺陷。位错是晶体内的一种线缺陷。其特点是沿一条直线方向原子有规律地发生错排，这种缺陷用一直线方向和一个柏氏矢量共同描述。刃型位错在金属晶体中由于某种原因晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面，这个多余的半原子面又如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线，这种线缺陷称为刃型位错。螺型位错一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距，在中央轴线处即为螺型位错。混合型位错当位错线既不平行、又不垂直于滑移方向时，可以将位错看成是由螺型位错和刃型位错混合而成的，故称为混合位错。柏氏矢量柏氏矢量是描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。攀移刃型位错的位错线可沿着垂直于滑移面的方向移动，刃型位错的这种运动称为攀移。位错密度单位体积的晶体中所含的位错线的总长度。线张力位错线增加单位长度时引起的弹性能增加。柯氏气团点缺陷力图分布在刃型位错的下方(即不含附加半原子面的一方)，择优分布在刃型位错张应力区并紧靠位错线的点缺陷便形成所谓的柯氏气团。应变时效第一次拉伸后，再立即进行第二次拉伸，拉伸曲线上不出现屈服阶段。但第一次拉伸后的低碳钢试样在室温下放置一段时间后，再进行第二次拉伸，则拉伸曲线上又会出现屈服阶段。不过，再次屈服的强度要高于初次屈服的强度。这个试验现象就称为应变时效。派-纳力使位错开始滑移所需的剪应力，即所谓位错的起动力。它也是晶体点阵对位错运动的阻力。Frank-Read位错源位错增值的一种形式。位错的塞积位错塞积是指晶体塑性变形时往往在一滑移面上许多位错被迫堆积在某种障碍物前，形成位错群的堆聚。这些位错来自同一位错源，因此具相同的柏氏矢量。位错的交割位错彼此交叉通过的过程叫做位错的交割。弯折/扭折位于同一滑移面上的位错台阶。割阶位于不同滑移面上的位错台阶。扩展位错一个单位位错分解为两个不全位错，中间夹住一片层错的组态叫扩展位错。位错反应由几个位错合成为一个新位错或由一个位错分解为几个新位错的过程大角度晶界多晶材料中各晶粒之间的晶界称为大角度晶界，即相邻晶粒的位向差大于10°的晶界。小角度晶界相邻亚晶粒之间的位向差小于10°，这种亚晶粒间的晶界称为小角度晶界，一般小于2°，可分为倾斜晶界、扭转晶界、重合晶界等。固溶强化随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。//固溶在点阵间隙或结点上的合金元素原子由于其尺寸不同于基体原子，故产生一定的应力场，阻碍位错的运动，造成固溶强化。沉淀强化合金通过相变过程得到的合金元素与基体元素的化合物（沉淀相）会引起合金强化，称为沉淀强化，沉淀相与基体原子间有化学的交互作用。弥散强化合金通过相变过程得到的合金元素与机械混掺于基体材料中的硬质颗粒会引起合金强化，称为弥散强化，弥散相与基体原子间没有化学的交互作用。细晶强化晶粒愈细小，晶界总长度愈长，对位错滑移的阻碍愈大，材料的屈服强度愈高。晶粒细化导致晶界的增加，位错的滑移受阻，因此提高了材料的强度。有序强化在有序固溶体中，要使金属发生塑性变形就需使超位错的两个分位错同时运动（以保持反相畴边界的平衡宽度），因而需要更大的外应力，这就是有序强化。不全位错柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。第五章材料热力学*热力学第一定律自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不可能被消灭，但可以从一种形态转变为另一种形态，在能量的转换过程中能量的总量保持不变。（热力学第一定律就是能量守恒和转换定律在热现象中的体现）。内能的改变方式有两个：做功和热传递ΔU=W+Q。*热力学第二定律：热不可能自发的、不付代价的从低温物体传至高温物体。第六章相图相图表示物质的状态、温度、成分之间的关系的综合图形。组元组成合金的最基本的、独立的物质称为组元。