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，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，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)總是處于時起時伏，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，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，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，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，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。