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(gè)可以單獨(dú)分離出來(lái)，并能獨(dú)立存在的化學(xué)純物質(zhì)，在一個(gè)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(gè)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(gè)相經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)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(shì)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(guò)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(guò)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(gè)過(guò)程稱為結(jié)晶 過(guò)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(guò)冷度：Tm與Tn的差值△T叫做過(guò)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(gè)過(guò)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(gè)過(guò)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(shuō)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(lái)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(gè)原子厚度的過(guò)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(lái)看，界面呈鋸齒狀的折線。 動(dòng)態(tài)過(guò)冷度：晶核長(zhǎng)大所需

4、的界面過(guò)冷度。（遠(yuǎn)小于形核所需過(guò)冷度） 第七章 勻晶轉(zhuǎn)變：由液相結(jié)晶出單相固溶體的過(guò)程稱為勻晶轉(zhuǎn)變。 平衡凝固：每個(gè)時(shí)刻都能達(dá)到平衡的結(jié)晶過(guò)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(guò)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(gè)固相的過(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)

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(lái)，所以稱為離異共晶。 包晶轉(zhuǎn)變：由一個(gè)液相與一個(gè)固相在恒溫下生成另一個(gè)固相的轉(zhuǎn)變稱為包晶晶轉(zhuǎn)變。 共析轉(zhuǎn)變：由一個(gè)一定成分的固相，在恒溫下同時(shí)轉(zhuǎn)變成另外兩個(gè)一定成分的固相的過(guò)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€(gè)一定成分的液相和一定成分的固相的過(guò)程，稱為偏晶轉(zhuǎn)變。 熔晶轉(zhuǎn)變：熔晶轉(zhuǎn)變是一個(gè)固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)固相和一個(gè)液相的恒溫轉(zhuǎn)變。 合晶轉(zhuǎn)變：由兩個(gè)一定成分的液相L1和L2，在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)一定成分的固相的過(guò)程，稱為合晶轉(zhuǎn)變。 包析轉(zhuǎn)變：由兩個(gè)一定成分

6、的固相，在恒溫下轉(zhuǎn)變成另一個(gè)一定成分的固相的過(guò)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(guò)程中溶質(zhì)原子在固相中來(lái)不及擴(kuò)散，液相由于有足夠的攪拌和對(duì)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(guò)冷：G2為實(shí)際溫度，對(duì)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(guò)冷度，這種由成分的不均勻而產(chǎn)生的過(guò)冷度稱為成分過(guò)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(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的過(guò)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(lái)。它們可能留下來(lái)或大部分重新熔化，只有那些仍然靠近模壁的晶粒

7、成長(zhǎng)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(duì)流漂移到鑄錠中心部分，如果中心部分熔液有過(guò)冷，則這些游離細(xì)晶體作為籽晶最終長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(lái)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(huì)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(gè)晶粒范圍內(nèi)成份不均勻的現(xiàn)象。 胞狀偏析：對(duì)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(duì)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(duì)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(guò)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(huì)在鑄錠(件)中形成收縮孔洞，簡(jiǎn)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(lái)表示；表示三元系成分的點(diǎn)則位于兩個(gè)坐標(biāo)軸所限定的三角形內(nèi)，這個(gè)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(gè)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(gè)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(wú)定形材料等 準(zhǔn)晶：發(fā)現(xiàn)了五次對(duì)稱軸。其結(jié)構(gòu)中配位多面體是定向長(zhǎng)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(gè)方向上）尺寸為幾個(gè)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(cuò)，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(guò)渡層，界面能較高。 調(diào)幅分解：又稱增幅分解，指過(guò)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(gè)相的過(guò)程。