材料科学基础复习重点

几种强化
1、加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。

强化机制：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。

2、固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。

强化机制：晶格畸变，阻碍位错运动。

3、细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法，
4、弥散强化：在材料中引入第二相后材料的强度提高的现象
几种概念
1、滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。

2、交滑移：螺型位错在两个相交的滑移面上运动，螺位错在一个滑移面上运动遇有障碍，会转动到另一滑移面上继续滑移，滑移方向不变。

3、屈服现象：低碳钢在上屈服点开始塑性变形，当应力达到上屈服点之后开始应力降落，在下屈服点发生连续变形而应力并不升高，即出现水平台（吕德斯带）
原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成，位错的增殖。

4、应变时效：低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服点，但是在变形后在室温下放置一段较长时间或在低温经过短时间加热，在进行拉伸试验，则屈服点又重复出现，且屈服应力提高，这种现象就称为低碳钢的应变时效。

5、形变结构：各晶粒的某个相同的滑移系，在变形量较大时逐渐转向趋于与拉力轴平行，这种原来晶粒取向任意，现在由于外力的作用使晶粒转动，晶粒的取向趋于一致，形成了晶体的择优取向，我们称之为形变织构。

变形量越大，择优取向程度越大，表现出织构越强。

滑移和孪晶的区别
滑移是指在切应力的作用下，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：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。

伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金全部变成共晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为伪共晶组合。

伪共晶区有如下规律：两组元有相近的熔点时，出现对称伪共晶区；两组元的熔点相差较大时，共晶点通常偏向低熔点组元一方，而伪共晶区则偏向高熔点组元一方。

离异共晶：合金中先共晶相的数量很多而共晶量很少时，有时共晶组织中与先共晶相那个相，就会依附于先共晶相上成核、长大，另一相则剩余下来。

共晶组织数量很少时，孤立出来的组成相常位于先共晶相的晶界，结晶形成以先共晶为基体，另一组成相连接地或断续地包围先共晶相晶粒的组织，这种两相分离的组织称为离异共晶
奥氏体：铁的一种层片状的显微组织， 通常是ɣ-Fe 中固溶少量碳的无磁性固溶体。

珠光体：是由奥氏体发生共析转变同时析出的，铁素体与渗碳体片层相间的组织
晶内偏析：不平衡结晶的固溶体内部富含高熔点组元，而后结晶的外部则富含低熔点组元，这种在晶粒内部出现成分不均匀的现象，称为晶内偏析。

若固溶体以树枝装结晶则枝干便会出现成分差别，称为枝晶偏析。

晶内偏析会使合金的强度降低，塑韧性下降，耐蚀性降低。

消除晶内偏析的方法是：将合金加热到低于固相线
100-200℃，进行长时间保温，使偏析元素充分扩散已达到均匀化（扩散退火\均匀化退火）
菲克第一定律描述：单位时间内通过垂直于扩散方向的某一单位面积截面的扩散物质流量（扩散通量J ）与浓度梯度成正比。

稳态扩散 - dc/dt=0,浓度及浓度梯度不随时间改
菲克第二定律：包含时间因素在内的非稳态扩散
)(x C D x t C ∂∂∂∂=∂∂ 如果把扩散系数看做常数则有：22x
C D t C ∂∂=∂∂ 用菲克第二定律来求解扩散问题时，最主要的是要搞清楚问题的 起始条件和边界条件，常用误差函数分布作为扩散第二定律的解
))(2()(2
/10Dt x erf C C C C S s --= 影响扩散的因素：1、固溶体类型；2、原子键力，原子键力越强，扩散激活能Q 值越高，越难扩散，同时熔点高的金属其扩散激活能也高；3、晶体结构，致密度越小，原子越容易迁移；4、温度，温度升高，原子热激活能量升高，原子越容易发生迁移，扩散系数也会增大；5、晶体缺陷，表面扩散激活能<晶界扩散激活能<晶内扩散激活能。

扩散驱动力：化学位梯度是扩散的根本驱动力。

1.下坡扩散(downhill diffusion)：沿浓度降低方向进行的扩散,扩散使浓度趋势与均匀化。

例如:均匀化退火 、化学热处理
2.上坡扩散(uphill diffusion):沿浓度升高方向进行的扩散,扩散使浓度发生两极分化。

塑性变形对组织和结构的影响
1)形成纤维组织 晶粒延变形方向被拉长或压扁; 杂质呈细带状或链状分布。

2） 形成形变织构
3) 形成位错胞（亚结构）
金属在大量变形之后，由于位错的运动和交互作用，位错不均匀分布，使晶粒碎化成许多位向略有差异的亚晶粒。

亚晶粒边界上聚集大量位错，而内部的位错密度相对低得多。

随着变形量的增大，产生的亚结构也越细。

整个晶粒内部的位错密度的
提高将降低材料的耐腐蚀性。

对力学性能影响
材料在变形后，产生加工硬化,强度、硬度显著提高，而塑性、韧性明显下降。

加工硬化的工程意义：
1加工硬化是强化材料的重要手段，尤其是对于那些不能用热处理方法强化的金属材料。

2加工硬化有利于金属进行均匀变形。

因为金属已变形部分产生硬化，将使继续的变形主要在未变形或变形较少的部分发展。

3加工硬化给金属的继续变形造成了困难，加速了模具的损耗，在对材料要进行较大变形量的加工中将是不希望的，在金属的变形和加工过程中常常要进行“中间退火”以消除这种不利影响，因而增加了能耗和成本。

凝固的热力学条件
均匀形核：新相晶核在遍及母相的整个体积内无轨则均匀形成。

△Gv=－Lm△T/Tm
a △T>0, △Gv<0－过冷是结晶的必要条件（之一）。

b △T越大, △Gv越小－过冷度越大，越有利于结晶。

c △Gv的绝对值为凝固过程的驱动力。