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材料科學(xué)基礎(chǔ) 名詞解釋

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1、第六章 組元:組元通常是指系統(tǒng)中每一個可以單獨(dú)分離出來,并能獨(dú)立存在的化學(xué)純物質(zhì),在一個給定的系統(tǒng)中,組元就是構(gòu)成系統(tǒng)的各種化學(xué)元素或化合物。 相:在一個系統(tǒng)中,成分、結(jié)構(gòu)相同,性能一致的均勻的組成部分叫做相,不同相之間有明顯的界面分開,該界面稱為相界面。 相平衡:在某一溫度下,系統(tǒng)中各個相經(jīng)過很長時(shí)間也不互相轉(zhuǎn)變,處于平衡狀態(tài),這種平衡稱為相平衡。各組元在各相中的化學(xué)勢相同。 相圖:表示合金系中合金的狀態(tài)與溫度、成分之間的關(guān)系的圖形,又稱為平衡圖或狀態(tài)圖。 相變:從一種相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相的過程稱為相變。若轉(zhuǎn)變前后均為固相,則稱為固態(tài)相變。 凝固:物質(zhì)由液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程稱為凝固

2、 結(jié)晶:如果液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)的固體這個過程稱為結(jié)晶 過冷:純金屬的實(shí)際凝固溫度Tn總比其熔點(diǎn)Tm低的現(xiàn)象 過冷度:Tm與Tn的差值△T叫做過冷度 均勻形核:在液態(tài)金屬中,存在大量尺寸不同的短程有序的原子集團(tuán)。當(dāng)溫度降到結(jié)晶溫度以下時(shí),短程有序的原子集團(tuán)變得穩(wěn)定,不再消失,成為結(jié)晶核心。這個過程叫自發(fā)形核。 非均勻形核:實(shí)際金屬內(nèi)部往往含有許多其他雜質(zhì)。當(dāng)液態(tài)金屬降到一定溫度后,有些雜質(zhì)可附著金屬原子,成為結(jié)晶核性,這個過程叫非自發(fā)形核。 臨界晶核:半徑恰為r*的晶核稱為臨界晶核 臨界半徑:r*稱為晶核的臨界晶核半徑 臨界形核功:形成臨界晶核時(shí)自由能的變化△G*>0,這說明形成臨界

3、晶核是需要能量的。形成臨界晶核所需的能量△G*稱為臨界形核功。 能量起伏:形成臨界晶核時(shí),液、固兩相之間的自由能差只提供所需要的表面能的三分之二,另外的三分之一則由液體中的能量起伏來提供 結(jié)構(gòu)起伏:液態(tài)金屬中的規(guī)則排列的原子團(tuán)總是處于時(shí)起時(shí)伏,此起彼伏的變化之中,人們把液態(tài)金屬中的這種排列原子團(tuán)的起伏現(xiàn)象稱為相起伏或結(jié)構(gòu)起伏。 粗糙界面:粗糙界面在微觀上高低不平、粗糙,存在幾個原子厚度的過渡層。但是宏觀上看,界面反而是平直的。 光滑界面:光滑界面是指固相表面為基本完整的原子密排面,固液兩相截然分開,從微觀上看界面是光滑的。但是從宏觀來看,界面呈鋸齒狀的折線。 動態(tài)過冷度:晶核長大所需

4、的界面過冷度。(遠(yuǎn)小于形核所需過冷度) 第七章 勻晶轉(zhuǎn)變:由液相結(jié)晶出單相固溶體的過程稱為勻晶轉(zhuǎn)變。 平衡凝固:每個時(shí)刻都能達(dá)到平衡的結(jié)晶過程。 非平衡凝固:實(shí)際生產(chǎn)中的凝固是在偏離平衡條件下進(jìn)行的,這種凝固過程被稱為不平衡凝固。 共晶轉(zhuǎn)變:由液相同時(shí)結(jié)晶出兩個固相的過程稱為共晶轉(zhuǎn)變。 亞共晶:成分在共晶點(diǎn)E以左、M點(diǎn)以右(即Sn: 19.2 ~ 61.9%)的合金稱為亞共晶合金。 過共晶: 偽共晶:在非平衡凝固條件下,成分接近共晶成分的亞共晶或過共晶合金,凝固后組織卻可以全部是共晶體,稱為偽共晶。 離異共晶:由于共晶體中與初生固溶體相同的一相,往往依附在初生固溶體上生長

5、,而把另一相推向最后凝固的晶界處,因此這種共晶體失去了共晶組織的形態(tài)特征,看上去好象兩相被分離開來,所以稱為離異共晶。 包晶轉(zhuǎn)變:由一個液相與一個固相在恒溫下生成另一個固相的轉(zhuǎn)變稱為包晶晶轉(zhuǎn)變。 共析轉(zhuǎn)變:由一個一定成分的固相,在恒溫下同時(shí)轉(zhuǎn)變成另外兩個一定成分的固相的過程,稱為共析轉(zhuǎn)變。 偏晶轉(zhuǎn)變:由一定成分的液相在恒溫下,同時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€一定成分的液相和一定成分的固相的過程,稱為偏晶轉(zhuǎn)變。 熔晶轉(zhuǎn)變:熔晶轉(zhuǎn)變是一個固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€固相和一個液相的恒溫轉(zhuǎn)變。 合晶轉(zhuǎn)變:由兩個一定成分的液相L1和L2,在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€一定成分的固相的過程,稱為合晶轉(zhuǎn)變。 包析轉(zhuǎn)變:由兩個一定成分

6、的固相,在恒溫下轉(zhuǎn)變成另一個一定成分的固相的過程,稱為包析轉(zhuǎn)變。 正常凝固:在冷卻速度較快的非平衡凝固下,凝固過程中溶質(zhì)原子在固相中來不及擴(kuò)散,液相由于有足夠的攪拌和對流,可以得到完全混合,保持均勻成分,這種非平衡凝固也叫正常凝固。 成分過冷:G2為實(shí)際溫度,對比可以看出在界面前沿的液體中的一小區(qū)域內(nèi),盡管溫度比界面處高,卻存在一定的過冷度,這種由成分的不均勻而產(chǎn)生的過冷度稱為成分過冷。 細(xì)晶區(qū)(激冷區(qū)):溫度較低的模壁使與之接觸的液體會產(chǎn)生強(qiáng)烈的過冷而形成的。當(dāng)模壁被加熱以后,這些晶體在湍流熔液的影響下,有很多從模壁上脫離下來。它們可能留下來或大部分重新熔化,只有那些仍然靠近模壁的晶粒

7、成長而形成細(xì)晶區(qū)。 等軸晶:開始凝固的等軸激冷晶游離以及枝晶的熔斷而產(chǎn)生大量游離自由細(xì)晶體,它們隨熔液對流漂移到鑄錠中心部分,如果中心部分熔液有過冷,則這些游離細(xì)晶體作為籽晶最終長成中心的等軸晶區(qū)。游離細(xì)晶越易形成,以后的中心等軸晶區(qū)越大。 柱狀晶:細(xì)晶區(qū)前沿不易形核,隨著液相溫度逐漸降低,已生成的晶體向液體內(nèi)生長而形成柱狀晶。它們也可能是樹枝晶,并且有擇尤取向(鑄造織構(gòu))。柱狀晶區(qū)的厚度主要由等軸晶區(qū)的出現(xiàn)早晚所控制。 偏析:合金凝固時(shí),隨著結(jié)晶過程的進(jìn)行,在液、固相中的溶質(zhì)要發(fā)生重新分布。在非平衡凝固條件下,凝固速度比較快,溶質(zhì)原子來不及重新分布,使得先后結(jié)晶的固相中成份不均勻,這種

8、現(xiàn)象稱為偏析。 宏觀偏析:宏觀偏析是大范圍的成分不均勻的現(xiàn)象,又稱遠(yuǎn)程偏析。 微觀偏析:微觀偏析是晶粒尺度范圍的成分不均勻現(xiàn)象,又稱短程偏析。 正偏析:當(dāng)平衡分配系數(shù)k0<1的合金以平直界面定向凝固時(shí),沿著垂直于界面的縱向會產(chǎn)生明顯的成份不均勻。先凝固的固相溶質(zhì)濃度低于后凝固部分。這種內(nèi)外成份不均勻的現(xiàn)象是正常凝固的結(jié)果,故稱為正常偏析或正偏析。 反偏析:反偏析正好是與正偏析相反,即在k0<1合金鑄錠(件)中表層溶質(zhì)濃度高于內(nèi)層的溶質(zhì)濃度。 比重偏析:比重偏析是由于合金凝固時(shí)形成的先共晶相與液體比重不同而引起先共晶相上浮或下沉,從而導(dǎo)致了鑄錠(件)中組成相上下分布和成份不均勻的一種宏

9、觀偏析。這種宏觀偏析主要存在于共晶系和偏晶系合金中,并在緩慢冷卻條件下產(chǎn)生的。 顯微偏析:微觀偏析是在一個晶粒范圍內(nèi)成份不均勻的現(xiàn)象。 胞狀偏析:對于k0<1的合金,在凹陷的胞界處將富集著溶質(zhì)。這種胞內(nèi)和胞界處成份不均勻的現(xiàn)象稱為胞狀偏析。 枝晶偏析:當(dāng)合金以樹枝狀方式凝固時(shí),形成枝晶偏析。在先結(jié)晶枝干和后結(jié)晶的枝間溶質(zhì)分布不均勻。枝干含高熔點(diǎn)組元多,枝間含低熔點(diǎn)組元多。通常凝固速度越快,液體的對流擴(kuò)散越不充分,k0值越?。╧0<1),則枝晶偏析越嚴(yán)重。 晶界偏析:當(dāng)合金以樹枝狀方式凝固,最終形成晶粒組織時(shí),在各晶粒之間的界面處是液體最后凝固的地方。對于k0<1的合金,最后凝固的液體中

10、溶質(zhì)含量高。因此凝固結(jié)束后晶界處產(chǎn)生溶質(zhì)富集,形成晶界偏析。 縮孔:大多數(shù)金屬和合金在凝固過程要發(fā)生體積收縮。如果沒有足夠的液體繼續(xù)補(bǔ)充,就會在鑄錠(件)中形成收縮孔洞,簡稱縮孔。根據(jù)縮孔的位置和分布,可分為集中縮孔和分散縮孔。 疏松: 第八章 成分三角形:二元系的成分可用一條直線上的點(diǎn)來表示;表示三元系成分的點(diǎn)則位于兩個坐標(biāo)軸所限定的三角形內(nèi),這個三角形叫做成分三角形或濃度三角形。常用的成分三角形是等邊三角形,有時(shí)也用直角三角形或等腰三角形表示成分。 截面圖、 水平截面:三元相圖中的溫度軸和濃度三角形垂直,所以固定溫度的截面圖必定平行于濃度三角形,這樣的截面圖稱為水平截面,也

11、稱為等溫截面。 垂直截面:固定一個成分變量并保留溫度變量的截面圖,必與濃度三角形垂直,所以稱為垂直截面,或稱為變溫截面。 等溫線投影圖:若把一系列不同溫度的水平截面中的相界線投影到濃度三角形中,并在每一條投影上標(biāo)明相應(yīng)的溫度,這樣的投影圖就叫等溫線投影圖。 直線法則:O點(diǎn)成分的三元合金在該溫度下處于α+β兩相平衡,α和β相的平衡成分分別為M和N點(diǎn)的成分。則兩平衡相的成分點(diǎn)M和N點(diǎn),與合金成分點(diǎn)O點(diǎn)必定在一條直線上,且O點(diǎn)位于M、N兩點(diǎn)的連線上,此即為直線法則。 重心定律:O點(diǎn)成分的三元合金處于α+β+γ三相平衡,α,β和 相的平衡成分分別為D,E和F點(diǎn)的成分。重心法則指出:三平衡相的成

12、分點(diǎn)構(gòu)成一個重量三角形(三角形DEF),合金成分點(diǎn)O必位于三角形的重量重心位置。 第九章 穩(wěn)態(tài):體系自由能最低的平衡狀態(tài)。 亞穩(wěn)態(tài):體系高于平衡態(tài)時(shí)自由能的狀態(tài)的一種非平衡。 非晶:非晶態(tài)材料包括玻璃、非晶態(tài)半導(dǎo)體、非晶態(tài)金屬、非晶態(tài)高分子聚合物及無定形材料等 準(zhǔn)晶:發(fā)現(xiàn)了五次對稱軸。其結(jié)構(gòu)中配位多面體是定向長程有序的,但沒有平移周期,即不具有格子構(gòu)造。它們被認(rèn)為是介于非晶態(tài)和結(jié)晶態(tài)之間的一種新物態(tài)——準(zhǔn)晶態(tài)。 納米晶:納米晶材料(納米結(jié)構(gòu)材料)是由(至少在一個方向上)尺寸為幾個納米的結(jié)構(gòu)單元(主要是晶體)所構(gòu)成。一般情況下,晶粒尺寸<100nm。 亞穩(wěn)區(qū): 共格界面:兩相界面上的原子排列完全匹配,即界面上的原子為兩相所共有。 半共格界面:相界面上分布若干位錯,界面上的兩相原子部分地保持匹配,彈性應(yīng)變能降低。 非共格界面:兩相界面完全不匹配,存在大量缺陷的界面,為很薄的一層原子不規(guī)則排列的過渡層,界面能較高。 調(diào)幅分解:又稱增幅分解,指過飽和固溶體在一定溫度下分解成結(jié)構(gòu)相同、成分不同的兩個相的過程。

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