北科大材料
材料科学基础(北京科技大学)02讲
x'1 x1 cos x2 sin x'r到r’变换的解析式是∶
x'1 cos
x'
2
sin
x'3 0
sin cos
0
0 x1
0
x2
1 x3
又可写成∶ r' Rr ,式中R是变换矩阵
点阵是由晶体的结构基元抽象出来的,可以由下式来 说明点阵和晶体结构的关系:
点阵 + 结构基元 = 晶体结构 结构基元可以是一个或多个原子(分子)构成。
1.3 对称性,空间变换(Symmetry,Space Translation)
任何物体(几何图形,晶体,函数)都可以在描述 它的变量空间对它的整体作适当的变换,如果这种变换 使物体本身重合(即它在变换后不变亦即转换成自己), 这样的物体就是对称的,这样的变换就是对称性变换。
称F是对称物体,g是对称变换(操作)。 对一个物体可以有若干个对称操作,由两个或更多
个相继的相同或不同的对称操作构成的操作也是对称操 作。对给定的物体的对称操作的集合就是对称群 (Symmetry Group)。
在操作作用下,物体空间各点和全部位矢都相对一 组固定参考轴移动 ,称主动操作(Active Operation)。
对称性还可以有另外的一种说法:物体可以分割成 等同的部分。
概括地说对称性就是在描述物体变量的空间中物体 经过某种变换后的不变性。
1.3.1 对称变换(操作)(Symmetry Translation (Operation)) 对称变换实际上就是一种对称操作。从几何意义考
察物体的对称性就是考察变换前后物体是否自身重合, 如果重合了,这种变换就是一种对称操作。
北科大新材料造出“会唱歌”桌子
I l 说如果将纳米杯超介质用于电脑芯片光信号的传输也将会有很大的开发潜力。 -a Is a 新型水处理膜材料,用以解决饮用 水不足 日本 中央硝子 ( et l s C n aG a )与美国 ⅢM 共 同开发出了新型水处理膜材料,可用于解 r l s 决全球范 围内的饮用水不足问题。 处理膜可高效脱碱并除去砷等水中的污染物质。 该材料是 由中央硝子及 mM 的研究人 员在 mM 的研究基地共 同开发的。 目前使用的水处理膜材料在使用氯杀菌时对氯的耐性不够。因此 , 此次共 同开发的主要 目 标是, 开发耐氯性 出色以及为解决 目前全球共同存在的问题——除去水中所含的砷 , 而在
的散射共振。 ”她与同事 N kl M/n正对此专题展开研究。 i a f oy i 人造 “ 超介质 ”比天然物质更有优势。它们与光发生剧烈的物理效应 。这种 “ 超介质” 具有很好的结构特性, 它们 比光波长要小。 超介质的这种特性能产生独特 、 有趣的光学效应 。 因此科学家们对这种物质非常的感兴趣 。
所 以又被称为稀土 巨磁致伸缩材料或稀土超磁致伸缩。 由于这种材料在 国防和民用高技术方 面的重要性和广泛 的应用潜力,被称 为 2 世纪战略性功能材料之一。 l 稀土 巨磁致伸缩材料,已在换能器 、驱动器、滤波器 、震源等多个方面投入应用 ,尤其 在 国家大型水利工程、 电站建设的库区地质勘探及工程质量无损检测 。 民用方面,采用 水 在
该材料原理的磁致伸缩扬声器在大功率音响上的应用也 日渐显示优势 , 这种音响可对抗恶劣 环境、制造水下音响。
高太阳能电池效率的纳米杯材料
科学家正在研究一种新型金属纳米颗粒材料, 与传统的光学材料相 比, 这种物质能更好 的捕获太阳光能量。 莱斯大学学者们对一种杯状纳米金材料产生 了浓厚兴趣, 这种纳米材料 能够 以一种更容易操控的方式使光线发生弯折 。 这种杯状物质犹如一个三维纳米天线。 这种 纳米金杯状物主要在两个方向上与光线发生相互作用:上下的轴向方 向以及左右的横 向方 向。横 向的作用方式更强烈。莱斯大学科学家 Nam a s o iH a 说:“ 向的相互作用存在强烈 l 横
北京科技大学材料力学性能平面应变断裂韧性试验报告材科09级
北京科技⼤学材料⼒学性能平⾯应变断裂韧性试验报告材科09级平⾯应变断裂韧性试验报告⼀、试验⽬的、任务与要求1.通过三点弯曲试验测定40Cr的平⾯应变断裂韧度;2.加深理解平⾯应变断裂韧度的应⽤及其前提条件。
⼆、试验原理断裂条件是:σ√aa=材料常数σ为正应⼒,2aa为试样或者构件中的裂纹长度。
线弹性断裂⼒学断裂判据:KK=YYYY√aa≥KK II IIY是裂纹形状因⼦。
平⾯应变断裂韧度KK II II是材料抵抗裂纹扩展能⼒的特征参量,它与裂纹的尺⼨及承受的应⼒⽆关。
它可以⽤于:●评价材料的适⽤性●作为材料的验收和质量控制标准●对构件的断裂安全性进⾏评价三、试验材料与试样本试验所⽤材料为40Cr钢,热处理⼯艺为:860℃淬⽕,220℃回⽕,屈服强度RR pp0.2= 1400MMMMaa1。
试样为三点弯曲试样SE(B),名义跨距S=4W。
其标准⽐例和公差见图1:图1 弯曲试样SE(B)的标准⽐例和公差1屈服强度由单向拉伸试验得出,并⾮本试验所得。
四、试验仪器与设备1.WDW-200D万能拉伸试验机;2.⼯具显微镜,最⼩分度为0.001 mm;3.YYJ-4/10引伸计,能够准确指⽰裂纹嘴标距间的相对位移,且能稳妥地安在试样上;4.游标卡尺,精度为0.02 mm。
五、试验步骤1.试验之前按照国标要求预先制备好疲劳裂纹;2.测量试样厚度B:从疲劳裂纹顶端⾄试样的⽆缺⼝边,沿着预期的裂纹扩展线,在三个等间隔位置上测量厚度B,准确到0.025 mm或0.1%B,取较⼤者,取三次测量平均值;3.测量试样宽度W:在缺⼝附近⾄少三个位置上测量宽度W,准确到0.0025 mm或0.1%W,取较⼤者,计算平均值;4.在试样上粘贴引伸计卡装⼑⼝2;5.在试样上装载引伸计后,将试样装于试验机上,不断调整试样位置,使其处于载样台的正中,裂纹扩展⾯与加载压头要处于⼀个平⾯上,避免⼆者错位或形成明显不为0的夹⾓。
然后设置加载速率为0.3mm/min进⾏加载;6.试样断裂后,测量裂纹长度aa:在B/4、B/2、3B/4的位置上测量裂纹长度aa2、aa3、aa4,同时测量aa1与aa5。
北科大-材料低碳钢冲击试验
金属系列冲击试验报告一、试验目的1.通过测定低碳钢、T10钢和奥氏体不锈钢材料在不同温度下的冲击吸收功,观察比较金属韧脆转变特性;2.结合夏比冲击试验归纳总结降低金属韧性的致脆因素。
二、试验要求按照相关国标标准(GB/T229-2007金属夏比缺口冲击试验方法)要求完成试验测量工作。
三、试验原理由于冲击过程是一个相当复杂的瞬态过程,精确测定和计算冲击过程中的冲击力和试样变形是困难的。
为了避免研究冲击的复杂过程,研究冲击问题一般采用能量法。
能量法只需考虑冲击过程的起始和终止两个状态的动能、位能(包括变形能),况且冲击摆锤与冲击试样两者的质量相差悬殊,冲断试样后所带走的动能可忽略不计,同时亦可忽略冲击过程中的热能变化和机械振动所耗损的能量,因此,可依据能量守恒原理,认为冲断试样所吸收的冲击功,即为冲击摆锤试验前后所处位置的位能之差。
还由于冲击时试样材料变脆,材料的屈服极限σs 和强度极限σb 随冲击速度变化,因此工程上不用σs 和σb ,而用冲击功αk 衡量材料的抗冲能力。
图 1 冲击试验原理图试验时,把试样放在图1的B 处,将摆锤举至高度为H 的A 处自由落下,摆锤冲断试样后又升至高度为h 的C 处,其损失的位能)(2h H G A ku −=通常称为冲击吸收功,式中G 为摆锤重力,单位为牛顿(N );2ku A 为缺口深度为2mm 的U 形试样的冲击吸收功,单位为焦耳(J )。
四、试样的制备及材料选择冲击试样的类型和尺寸不同,得出的试验结果不能直接换算和相互比较,GB/T229-2007对各种类型和尺寸的冲击试样都作了明确的规定。
本次试验采用金属材料夏比(U 型缺口)试样,其尺寸及公差要求如图2所示。
图2夏比U型缺口冲击试样图(a)标准试样(b)深U型和钥匙孔型试样在试样上制作切口的目的是为了使试样承受冲击载荷时在切口附近造成应力集中,使塑性变形局限在切口附近不大的体积范围内,并保证试样一次冲断且使断裂发生在切口处。
北科大材料科学基础名词解释
1、晶体原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列,有固定熔点、各向异性。
2、中间相两组元A 和B 组成合金时,除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外,还可能形成晶体结构与A,B 两组元均不相同的新相。
由于它们在二元相图上的位置总是位于中间,故通常把这些相称为中间相。
3、亚稳相亚稳相指的是热力学上不能稳定存在,但在快速冷却成加热过程中,由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。
4、配位数晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
5、再结晶冷变形后的金属加热到一定温度之后,在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒,而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态,这个过程称为再结晶。
(指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程)6、伪共晶非平衡凝固条件下,某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织,这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。
7、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。
8、过时效铝合金经固溶处理后,在加热保温过程中将先后析出GP 区,θ ”,θ ’,和θ。
在开始保温阶段,随保温时间延长,硬度强度上升,当保温时间过长,将析出θ ’,这时材料的硬度强度将下降,这种现象称为过时效。
9、形变强化金属经冷塑性变形后,其强度和硬度上升,塑性和韧性下降,这种现象称为形变强化。
10、固溶强化由于合金元素(杂质)的加入,导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。
11、弥散强化许多材料由两相或多相构成,如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内,则这种材料的强度往往会增加,称为弥散强化。
12、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。
13、扩展位错通常指一个全位错分解为两个不全位错,中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。
14、螺型位错位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。
材料科学基础(北京科技大学)04讲
n() n() (m1 m2 ) (m3 m4 ) m1 E m4 n"()
1.4 晶系及布喇菲点阵
晶体点阵的初基单胞周期平移必须填满整个空间。为此,旋 转轴次(非真旋转轴次)只能是1、2、3、4和6五种。下面证明这一点。
t ' 2t cos t mt
①三斜晶系(Triclinic System) 除了1(E)或之外单胞再没有其它
的旋转对称性,在这种情况下,单 胞各个轴都不具有对称性,轴之间 也无任何固定关系,所以单胞的几 何形状没有特别的限制,点阵常数 1(i) 间的关系为
abc
②单斜晶系(Monoclinic System)
这种晶系的对称元素是二次旋转轴2(C2)或镜面m()。若把对
2 ③正交晶系(斜方晶系,Orthogonal System) 在这种晶系中的对称元素有两个或两
个以上的2(C2)或轴(即镜面)。前已说明, 若晶胞的一个棱是二次轴,则它一定和晶 胞的另外两个轴垂直,现在有两个放在单 胞两个轴上的二次轴,很显然,必要求三 个轴互相垂直。点阵常数间的关系为 :
a b c; 900
称轴放在单胞的c方向,称第一种定向;若把对称轴放在单胞的b 方向,称第二种定向。
现按第一种定向来看二次旋转轴加到单胞上所带来的限制。
d 2a cos nc 式中n为整数
如果n=0,就等于/2,按单胞选轴的原则,所选的轴就是真实晶系
的a轴。
若n=1,则d=c。从原点O沿c轴引d长度到M点,M点应是阵点。由M向 a’端点引线并延伸相同距离到N点,N点也应是阵点。很容易看出ON 和c垂直。按单胞选轴原则,应选ON作真实晶系的a而不是开始选的 那个“a”轴,因而a和c垂直。
北科大材科基实验金属及合金凝固组织的观察和分析
金属及合金凝固组织的观察和分析张文北京科技大学材料学院铸锭组织分为三个区,最外层是细晶区,金属液体浇入铸模后,与温度较低模壁接触的液体会产生强烈的过冷,产生大量的晶核,并向液相内生长。
如果浇铸温度较低,铸锭尺寸不很大,整个液体会很快全部冷却到熔点一下,因此各处都能形核,造成全部等轴细晶粒的组织。
但在一般情况下,只有那些仍然靠近模壁的晶粒长成而形成细晶区。
柱状晶区,金属浇铸后,模壁被金属加热温度不断升高,由于结晶时潜热的释放吗,使模壁处的温度梯度降低。
细晶区前沿不易形核,随着液相温度逐渐降低,已生成的晶体向液体内生长。
等轴晶区,在凝固过程中,开始凝固的等轴激冷晶游离以及枝晶熔断而产生大量游离自由细晶体,它们随溶液对流漂移移到铸锭中心部分。
如果中心部分溶液有过冷,则这些游离细晶体作为籽晶最终长成中心的等轴晶区。
匀晶凝固过程是晶体材料从高温液相冷却下来的凝固转变产物包括多相混合物晶体和单相固溶体两种,其中由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。
共晶凝固过程是从液相同时结晶处两个固相。
一般把成分在共晶成分左边并有共晶反应的合金称亚共晶合金,而在右边的称过共晶合金,合金成分偏离共晶成分但冷却时仍发生共晶反应的合金,在冷却过程中先结晶出固溶体晶体,然后在生成共晶。
包晶凝固过程是有些合金当凝固到一定温度时,已结晶出来的一定成分的固相与剩余液相发生反应生成另一种固相的恒温转变过程。
1 实验材料及方法1.1实验材料光学显微镜表格 1 铝锭成分表Table 1 Aluminum composition铝锭浇铸条件样品号模壁材料模壁厚度/mm模子温度/℃浇铸温度/℃1砂10室温6802钢105006803钢10室温7804钢10室温680Table 2 Alloy composition样品成分样品成分1-a25%Ni+75%Cu铸造3-a80%Sn + 20%Sb1-b25%Ni+75%Cu 退火3-b35%Sn + 65%Sb2-a70%Pb + 30%Sn4-a51%Bi + 32%Pb +17%Sn 2-b38.1%Pb + 61.9%Sn4-b58%Bi + 16%Pb +26%Sn 2-c20%Pb + 80%Sn4-c65%Bi + 10%Pb +25%Sn1.2实验方法1.用肉眼观察5种浇铸方法所获得的铝锭的横截面和纵截面;2.调节金相显微镜的放大倍数为100倍;3.在显微镜下分别观察1-a至4-c样品,并用手机拍照记录。
北京科技大学材料力学性能金属系列冲击试验报告材科09级
北京科技⼤学材料⼒学性能⾦属系列冲击试验报告材科09级⾦属系列冲击试验报告⼀、试验内容、⽬的与要求通过测定低碳钢、⼯业纯铁和T8钢在不同温度下的冲击吸收功,观察⽐较⾦属韧脆转变特性。
并结合夏⽐冲击试验归纳总结降低⾦属韧性的致脆因素。
⼆、试验材料与试样试验材料:低碳钢1、⼯业纯铁和T8钢;试样:本次试验采⽤GB/T229-1994⾦属夏⽐缺⼝冲击试验⽅法,试样为缺⼝深度为2mm 的标准夏⽐U型缺⼝冲击试样,试样的具体尺⼨及公差如图1所⽰:图1 缺⼝深度为2mm的标准夏⽐U型缺⼝冲击试样试样的制备应避免由于加⼯硬化或过热⽽影响⾦属的冲击性能;试样缺⼝底部应光滑,对于仲裁试验,缺⼝底部表⾯粗糙参数RR aa应不⼤于1.6µµµµ;试样标记的位置不应影响试样的⽀承和定位,并且应尽量远离缺⼝。
三、试验设备、器具与其他⽤品1本次试验中,低碳钢使⽤Q235钢1. 冲击试验机JB-300B,主要性能指标如下2:●最⼤冲击能量:300J●摆锤预扬⾓:150°●摆轴中⼼⾄打击中⼼的距离:750mm●冲击速度:5.2m/s●试样⽀座跨距:40mm●试样⽀座端圆弧半径:R1-1.5mm●冲击圆弧半径:30°●冲击⼑厚度:16mm2. ⼯具显微镜3. 杜⽡瓶(保温⽤)4. 温度计测温⽤的玻璃温度计最⼩分度值应不⼤于1℃;测温热电偶应符合II级热电偶要求;测温仪器(数字指⽰装置或电位差计)的误差应不超过±0.1%。
5. 介质本试验采⽤的介质有热⽔、液氮、⼄醇。
6. 夹具四、试验原理与步骤本试验的原理为:韧性是材料承受载荷作⽤导致发⽣断裂的过程中吸收能量的特性。
冲击试验是在⾼速载荷的作⽤下材料韧性的通⽤试验⽅法,试验测量结果为冲击吸收功。
采⽤系列冲击试验,即测定材料在不同温度下的冲击吸收功,可以确定其韧脆转变温度。
试验步骤为:1.检查冲击试验机是否⼯作正常,本步骤由实验室教师完成;2.⼩组成员分⼯,每⼈领取⼀个试样,并确定⾃⼰试样的冲击温度3;3.根据试样冲击温度对试样进⾏降温、升温或保持室温:●若是⽔温样品,则在杜⽡瓶中加⼊⾜够的热⽔,⽤夹具将样品放⼊杜⽡瓶中浸没,连同夹具⼀起保温,保温时间不少于5min4;●若是低温样品,则向杜⽡瓶中加⼊液氮,⽤夹具将样品放⼊杜⽡瓶中浸没,连同夹具⼀起保温,在降温时要看是否低于测试温度,若没有,则再加⼊液氮来降温(此时温度计要拿出,否则会损坏温度计)。
材料科学基础(北京科技大学)54讲
宏观偏析—指和工件尺寸相当的尺度范围内的成分不均匀性 ; 显微偏析—指在二次枝晶轴间距尺度范围内的成分不均匀性 。
显微偏析 分为胞状偏析、枝晶偏析和晶界偏析三种 。 ①胞状偏析。单相合金凝固当组分过冷不大时,界面以胞状前沿 推进。k0<1时,在胞状晶边界接点处溶质富集最严重;当k0>1时情 况恰好相反。称胞状偏析。实验研究表明,在胞状晶边界接点处 的溶质浓度比平均浓度可能大2个数量级。但是,由于实际条件的 复杂性,至今尚无满意的理论来定量讨论胞状偏析。胞状偏析可 以通过扩散退火来减轻或消除 。
焊速v越大,越大,柱晶主 轴的成长方向越垂直于焊缝的中 心线;相反,当v越小柱晶的主轴 越弯曲。但无论v多大,开始结晶 时即熔池边缘处总是最大,故晶 体成长速度R也最小,而在中心 线处( 0°)R最大,这里的温度梯度最低,界面前沿组分过冷 很大,从而导致自由树枝晶的形成。根据不同的焊接工艺,除了 柱状晶外,还可能有等轴晶区。
①外壳层凝固速度很大,成分和钢的平均 成分相同。
②在柱状晶形成和成长期间,杂质和合金 元素富集在柱状晶间的隧道中。同时在钢 锭中液相发生扩散以及钢液的循环流动, 把柱状晶前沿富集杂质和合金元素的钢液 带到锭子的心部,形成正偏析。
பைடு நூலகம்
③在中心等轴晶形成期间,发生游离晶体 下沉,游离晶体含杂质及合金元素少,它 的下沉引起钢锭下部的负偏析。
④锭子的上部最后凝固,浓集了杂质和溶
质,发生正偏析。
钢锭的宏观偏析分布
⑤钢锭心部大小不同枝晶的沉积,沉积层发生凝固收缩时,枝晶的
沉积层妨碍钢液穿过,于是形成∨形偏析带。
⑥中心等轴晶带结晶初期晶体下沉时,被排挤的一部分钢液上升, 此时,这部分富集杂质及合金元素的钢液被仍在生长的柱晶带留住, 形成了∧形偏析带。
北京科技大学材料科学与工程学院-北京科技大学材料科学与
北京科技大学材料科学与工程学科2018暑期优秀大学生夏令营活动介绍北京科技大学材料科学与工程学科是首批国家一级重点学科和国家一级学科博士点,具有硕士学位和博士学位授予权,并设有博士后科研流动站。
在2017年教育部的“双一流”大学和学科评选中,我校材料科学与工程学科顺利进入首批一流学科建设名单。
我校材料科学与工程学科汇聚了大批学界领军人才,在国内外享有盛誉;拥有一流的材料研究与技术开发的平台和条件,科技成就卓著;遵循国际化的人才培养模式,每年与国外大学和科研机构的学术交流达百余人次。
六十多年来,我们为国家培养了2万余名优秀人才,大多成长为各领域的杰出人才、栋梁和骨干,就业率一直稳居学校前列。
为了让优秀本科生了解我校材料科学与工程学科,体验未来学术生涯的无穷魅力,感受投身科研的无限乐趣,进而立志走入神圣的学术殿堂,定于2018年7月16日-7月19日由北京科技大学材料科学与工程学院(学院代码:030)、新金属材料国家重点实验室(学院代码:130)、新材料技术研究院(学院代码:180)联合举办“北京科技大学材料科学与工程学科2018暑期优秀大学生夏令营”活动。
活动包括项目介绍、名师讲座、专题研讨会、联谊交流等。
夏令营内将组织“优秀营员”评选活动。
优秀营员将有机会优先获得以上三家培养单位的推荐免试机会。
本次夏令营活动拟招收外校营员120人,本校营员人数不限。
申请工作自即日开始。
本次申请及夏令营活动全程均不收费,并为京外营员免费提供往返路费、伙食补贴和住宿。
(一)申请条件:1) 教育部公布的一流大学建设高校、研究生院高校、一流学科建设高校或具有推荐免试攻读研究生资格院校的并有意来北京科技大学学习深造的2019届应届本科毕业生。
2)学习成绩优秀,一流大学建设高校、研究生院高校、一流学科建设高校学生;或所在专业为国家重点学科院校的学生学习成绩排名在班级或专业前30%;一般院校专业排名前5%。
3)对所报专业的学术研究有浓厚的兴趣,愿意从事学术研究工作。
北科大材料考研试题
(二)、螺位错
分类:有左、右旋之分,根 据螺旋面旋转方向,符合 右手法则(即以右手拇指 代表螺旋面前进方向,其 他四指代表螺旋面的旋转 方向)的称右旋螺型位错。
图2-12 螺位错形成示意图
(三)、混合位错
在外力作用下,两 部分之间发生相对滑移, 在晶体内部已滑移和未 滑移部分的交线既不垂 直也不平行滑移方向 (伯氏矢量b),这样 的位错称为混合位错。 如右图所示。
五、其他晶体的点缺陷
离子晶体中整体和局部都要求电中性,因此离子晶体 中的点缺陷稍微复杂。 离子晶体中的肖脱基点缺陷只能与等量的正离子空位 和负离子空位同时存在。 另外,由于离子晶体中负离子半径往往比正离子半径 大得多,负离子不易形成间隙原子,所以弗兰克尔 点缺陷只能是等量的正离子空位和正离子间隙原子。
补充几个需要理解的概念
多晶体:
实际应用的工程材料 中,哪怕是一块尺寸很小 材料,绝大多数包含着许 许多多的小晶体,每个小 晶体由大量的位向相同的 晶胞组成,而各个小晶体 之间,彼此的位向却不相 同。称这种由多个小晶体 组成的晶体结构称之为 “多晶体”。
补充ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ个需要理解的概念
晶粒:多晶体材料中每个 小晶体的外形多为不规则 的颗粒状,通常把它们叫 做“晶粒”。 晶界:晶粒与晶粒之间的 分界面叫“晶粒间界”, 或简称“晶界”。为了适 应两晶粒间不同晶格位向 的过渡,在晶界处的原子 排列总是不规则的。
第三章
晶体结构缺陷
晶体结构缺陷的类型
点缺陷
缺陷的 类型
其特点是在三维 方向上的尺寸都 很小,缺陷的尺 寸处在一、两个 原子大小的级别, 又称零维缺陷, 例如空位,间隙 原子和杂质原子 等。
线缺陷
材料科学基础(北京科技大学)68讲
ES( )
S( )
a 2a 2
1[10] [01]
n
2[11] [1 1] n
1 2a
1(cos
sin
)
22
sin
7.1.6 表面吸附及分凝
表面吸附 固(或液)相和气相的两相系统中,分子或原子从气 相到固(或液相)/气相界面上的堆积; 表面分凝 从固(或液)相中溶质从凝聚相到固(或液)相/气相 界面上的堆积。
半导体锗和硅等金刚石结构的晶体的表面都会产生明显的再 构。
另外,同一种材料的同一种晶面的表面,根据它所经历的过 程不同,表面弛豫的方式和弛豫的距离是不同的。如果发生再构 表面,它们的再构结构也会不同。
除了因表面原子在表面法线方向弛豫而引起表面再构外,如 果表面受其它原子的作用,甚至其它原子(这些原子可以来自 外部,也可以来自内部)进入到表面中,也会引起表面的再构。 再构后的这种表面称为覆盖表面。
但是,没有物质的数学面,却有只有用原子构成的物理体才 有的热容,这一矛盾是吉布斯纯热力学方法必然出现的。要避开 这种矛盾,应从更接近表面实际情况的统计物理方法来考虑,更 详细的情况,这里不作讨论了。
7.1.4 晶体外形Wulff定律
晶体的表面张力s取决于表面的晶面类型(hkl)。 常采用一个矢量来表示表面张力s,矢量的方向平行于表面 法向,矢量的长度(模)与所描述表面的表面张力成正比。
金刚石结构的锗的{111}清洁表面弛豫状况
用低能电子衍射(Low-Energy Electron Diffraction,LEED)研究清 洁晶体表面的原子弛豫和再构,这些研究主要是针对FCC金属表 面。
铝和镍这2种金属的{001}、{110}和{111}表面的研究表明:
北京科技大学材料学院研究生导师
北京科技大学材料学院师资构成两院院士:柯俊肖纪美陈国良葛昌纯王一德长江学者:谢建新曲选辉乔利杰张济山杨槐姜勇>> 材料学系刘国权·杜振民·董建新·李长荣·龙毅··毛卫民·强文江·杨平··杨王玥·张津··叶荣昌·陈冷··曾燕屏·张麦仓·常永勤·范丽珍·郭翠萍·任淑彬·邵慧萍·郑磊··孟利··官月平·郑裕东·张济山·>> 材料加工与控制工程系谢建新·康永林·孙建林·吴春京·刘雪峰·刘雅政·韩静涛·黄继华·任学平·王自东·刘俊友·毛卫民·周成··宋仁伯·洪慧平·李静媛·李志强·刘航··刘靖··王开坤·于浩··余万华·张永军·赵志毅·赵兴科·刘新华·曲扬··张鸿··张华··张志豪·王一德·>> 材料物理与化学系柯俊··肖纪美·张跃··乔利杰·于广华·王燕斌·高克玮·杨槐··尚成嘉·万发荣·姜勇··耿文通·褚武阳·顾有松·贺信来·李金许·李阳··刘泉林·宿彦京·闫小琴·杨善武·赵爱民·孔祥华·王学敏·郭晖··国立秋·海明潭·纪箴··齐俊杰·滕蛟··吴石顺·徐晓光·杨会生·黄运华·娄世松·李立东·李明华·王丽萍·曹晖··丁杭军·潘德安·王海成·徐新军·杨穆··杨洲··田文怀·曹林··>> 无机非金属材料系葛昌纯·孙加林·曹文斌·赵海雷·张波萍·李勇··徐桂英·徐利华·徐晓伟·张迎春·仇卫华·陈宁··连芳··沈卫平·薛文东·张海龙·周张健·陈俊红·燕青芝·苗君··>> 粉末材料研究所曲选辉·郭志猛·贾成厂·果世驹·林涛··郝俊杰·张深根·胡学晟·何新波·段柏华·李平··秦明礼·尹海清·>> 功能材料研究所吕反修·李成明·唐伟忠·陈广超·沈卓身·孙爱芝·王金伟·黑立富·宋建华·田建军·>> 腐蚀与防护中心孙冬柏·李晓刚·路民旭·孟惠民·何业东·王德仁·高瑾··何积铨·柳伟··王立锦·王旭东·俞宏英·樊自栓·曹备··董超芳·杜翠薇·程学群·高建勋·卢琳··罗骥··吴俊升·许立宁·张雷··>> 实验测试中心韩刚··石琳··崔华··冯惠平·熊小涛·薛润东·张琳··毛景红·李春和·李玉萍·崔凤娥·高旭辉·郜欣··韩凌··李成华·李红··孟晔··庞景芹·汪崧··贠冰··翟少岩·张颖··边建华·刘辉··刘文静·王安荣·张丽娟·曹顺··陈世华·李积生·刘常胜·潘建国·杨幸福·徐春生·杨宝森·黄鹏··邵东朗·王先珍·刘希和·魏延萍·马惠玲·陈树彬·汪中宁·李杏娥·刘德民·。
北科大材料考研试题
τ ≈Gb/2R
推倒思路:1、作 用在位错上的力 F=T分量 2、ds/dθ=R 3、dθ很小时
第五节、位错与晶体缺陷间的交互作用
两平行螺型位错交互作用的特点是同号相斥,
异号相吸; 当两个刃型位错的柏氏矢量方向相同时,为 斥力,反之,为引力;情况相对螺型位错复 杂; 位错与点缺陷的交互作用: 柯垂尔气团 固溶强化 史氏气团
晶体中位错柏氏矢量可否是任意的,为何常用柏氏矢 量只有少数几个?(补充资料)
实际晶体中,位错的柏氏矢量不是任意的,
它应符合相应的结构条件和能量条件。 晶体结构条件是指柏氏矢量必须连接晶体中 一个原子平衡位置到另一个平衡位置;能量 条件是指柏氏矢量所表征的位错应尽量处于 最低能量。 因此,实际晶体中存在的位错及其柏氏矢量 只有少数几个。
a 6
a[001]
a 6
[110]
[121]+
[211]
课堂练习:书上4道例题!
位错环运动习题(补充资料)
参考答案
三 扩展位错( extended dislocation ) 1 面心立方晶体中能量最低的全位错 2 〈110〉可以分 解为两个肖克莱不全位错: 1 a[101] 1/6a[211]+1/6a[112] 2 分解后将使位错能量减少1/6。这种由两个肖克莱不 全位错之间还夹着一片层错的位错称为扩展位错。
不全位错:
肖克莱(Shockley)不全位错和 弗兰克(Frank)不全位错; 在面心立方晶体中,由不均匀滑移造成的不 1 全位错,其柏氏矢量为 6 a〈211〉,称这种不 全位错为肖克莱不全位错; 肖克莱不全位错可以是刃型、螺型或混合型 位错,因其柏氏矢量在滑移面上,故肖克莱 不全位错可以滑移。.
北京科技大学科技成果——多孔碳化钛-钛金属陶瓷梯度材料
北京科技大学科技成果——多孔碳化钛-钛金属陶瓷梯度材料成果简介北京科技大学特种陶瓷研究室开发出一种多孔结构的碳化钛-钛金属陶瓷梯度材料,其应用前景极其广阔。
这种金属陶瓷是燃烧合成的多孔碳化钛-钛梯度材料,其多孔结构的孔隙率可达50%多。
孔隙率和孔隙大小,分布还可以根据需要在一定范围内设计。
由于在高温烧结过程其表面可形成氧化钛膜,使其耐高温的性能好,因此可作为耐高温材料。
碳化钛是一种导电材料,在通电发热时,即使温度升高到1000摄氏度以上,材料特性也不会发生任何变化。
因此,此多层多孔碳化钛材料可以作为高温发热源,分解在焚化炉都难以分解的二氧吲哚。
由于这种多层多孔的碳化钛-钛材料空隙率可达50%多,其比重可比最轻的金属镁还要轻。
因为这种多层多孔的碳化钛-钛是梯度材料,强度和刚度可以在一定范围内设计。
而且碳化钛-钛材料与人体的相容性好,因此很适合用做人造骨骼。
人的骨骼是多孔结构的,血管和神经通过骨骼的孔隙提供养分和控制骨骼的活动,因此,这种多孔的碳化钛-钛梯度材料是人造骨骼的极好材料。
由于这种碳化钛新材料的表面有一层氧化钛膜,它具有光催化的机能,同时多孔的碳化钛用来制作过滤器具有很强的吸附能力,可以有效地吸附浮游生物,它可以用来制造更好的水净化装置。
泡沫碳化钛做催化剂,用电催化方法可净化焦碳化学工业的含酚废水。
酚对水域的污染仅次于石油产品和重金属,居第三位。
本项目产品的基本工艺为燃烧合成工艺。
不用高温烧结炉。
可制作复杂形状和较大尺寸的制品。
应用范围可广泛用作生物医用材料,环保材料等。
经济效益及市场分析本项目产品市场广阔,可产生显著的经济效益和社会效益。
最小投资100万元。
回收期少于3年。
合作方式技术转让、技术入股或者其它合作方式。
北京科技大学材料成形自动控制基础复习要点
第一、二章1.系统定义:由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。
(1) 包含若干部分(2) 各个部分之间存在某种联系(3) 具有特定的功能。
控制对象:泛指任何被控物体(不含控制器)。
控制:使某个控制对象中一个或多个输出量随着时间的推移按照某种预期的方式进行变化。
实现:靠控制系统去完成。
开环系统:不存在稳定性问题,控制精度无法保证。
闭环系统:可实现高精度控制,但稳定性是系统设计的一个主要问题。
2.实现闭环控制的三个步骤一是对被控量(即实际轧出厚度或压下位置)的正确测量与及时报告;二是将实际测量的被控量与希望保持的给定值进行比较、PID计算和控制方向的判断;三是根据比较计算的结果,发出执行控制的命令,使被控量恢复到所希望保持的数值上。
闭环控制系统的基本组成和要求(1)被控对象(2)被控量(3)干扰量(或叫扰动量)(4)自动检测装置(或叫自动检测环节) (5)给定量(或叫给定值)(6)比较环节(7)调节器(8)执行控制器古典控制策略主要包括:PID控制、Smith控制和解耦控制。
古典控制策略的应用要满足下面几个条件:(1) 系统应为线性定常系统;(2)系统的数学模型应比较精确;(3) 系统的运行环境应比较稳定。
PID算法的特点PID算法综合了系统动态过程中的过去、现在以及将来的信息PID算法适应性好,有较强的鲁棒性PID算法有一套完整的参数设计与整定方法PID控制能获得较高的性价比对PID算法的缺陷进行了许多改良形成具有实用价值的复合控制策略PID控制的显著缺点是不适于具有大时滞的被控系统( G(s)e- s )变参数及变结构的被控系统系统复杂、环境复杂、控制性能要求高的场合3.PID控制完全依靠偏差信号调节会带来很大调节延迟。
对偏差信号进行比例、积分和微分调节运算称为PID控制,它可以提高控制品质。
这是将偏差放大或通过微分给与短时间的强烈输出,加快启动,减少死区。
积分是将偏差累积起来,进行调整,达到消除静差的目的。
北科大材料焊接原理与工艺期末复习重点
活性斑点区:带电质点集中轰击(电流通路),电能转化为热能的区域。
加热斑点区:弧柱辐射和电弧周围介质对流实现的传热区域。
热流:单位时间内通过载面积的热能。
比热流:单位时间内通过单位面积的热能。
焊接线能量:焊接时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量。
熔化系数:单位时间内熔化焊丝的重量。
熔敷系数:单位时间内由焊材过渡到焊缝中的金属的重量。
焊接热效率:焊件吸收的热量与焊接热源提供的热量的比定义为焊接热源的热效率,用η表示。
焊接热效率与焊接方法、焊接规范以及焊件的材质、形状、尺寸等有关。
稳定温度场:温度场内各点的温度都不随时间变化。
准稳定温度场:温度场内各点的温度在特定时间基本不变。
移动准稳定温度场:热源周围温度场内各点的温度在特定时间基本不变。
药皮反应区:药皮反应区的温度范围从100℃至药皮的熔点。
这个反应区主要冶金反应为某些物质的分解和合金元素的氧化。
熔滴反应区:在熔滴形成、长大和过渡过程中,液体金属与气体、熔渣(药皮反应产物)在高温下发生复杂的反应。
熔池反应区:熔滴和熔渣落入熔池后,同熔化的母材混合或接触,与此同时各相间进一步发生物化反应,直至金属凝固。
熔合比:在焊缝中熔化的母材所占的比例。
熔渣作用系数:定义为焊接冶金过程中与液体金属发生相互作用的熔渣质量与液体金属质量之比。
药皮重量系数:药皮重/焊芯重合金过度系数:熔焊时焊接材料中的合金元素过渡到焊缝金属中的数量与其原始含量的百分比。
自由氧化物:CaO、FeO、SiO2、MnO等能参与液体金属的反应的氧化物。
复合氧化物:自由氧化物分为酸性和碱性两类,两类氧化物可以互相结合成符合氧化物,CaO •SiO2 、FeO•SiO2、MnO •SiO2等长渣:随温度变化较平稳的熔渣。
短渣:随温度变化较剧烈的熔渣扩散氢:原子状态的氢具有很强的扩散能力,可以在焊缝金属的晶格中自由扩散残余氢:一部分的扩散氢容易在金属晶格缺陷、显微裂纹和非金属夹杂边缘等晶格不连续的地方发生聚集,浓度达到一定值后结合成H2分子氢,失去在晶格自由扩散的能力。
材料专业就业方向介绍(北科大)
学院按材料科学与工程大专业统一招生,下设材料科学与工程、材料成形与控制工程、材料物理、材料化学、无机非金属材料工程、功能高分子材料、纳米科学与技术、表面科学与工程八个本科培养专业方向。
个人意见:我们学院就五个专业:大材料,材控,材物,材化,无机非。
后面的功能高分子适合材化,纳米都适用,因为这个理论和方法都比较简单,表面适合材化,大材料和材物吧。
不过这些适合都是偏重于,其实每个专业都学习各种专业的课程,所以研究生可以选择所有的专业。
各个专业的专业课设置可以参考教学计划,大一入学发的。
出国:30个德国亚琛,20个比利时鲁汶,每年也有很多申请美国的,一般排名50-100的美国学校比较容易。
强的学校的也有:今年已知有申到Cornell的。
有交流生,去年一个区加拿大Mcmaster大学,今年听说有一个Ivy League 的学校来我们学校招交换生,国内交换也很多(华东理工,华南理工),华东理工化工很强。
一些基本条件:德国亚琛和鲁汶:专业排名前40%,托福80以上,能毕业。
美国:很灵活,需要GRE(越高越好,至少1200,1400就很优秀啦),托福(至少80,100分很好,110分很优秀啦),GPA(最关键的,我们学校算法90-100:4,85-89:3.7,80-84:3.4,75-79:3.0,70-74:2.7,65-69:2,60-64:1),论文(可以去找老师,很多老师都还是喜欢这种学生的,发几篇文章,增加自己的含金量)。
交换:托福(80),自费,有钱的孩子可以去。
英国,欧洲:雅思6.0工作:工作一般是学习比较差一点的学生的选择,大部分去钢铁厂,不过钢铁厂歧视女生,特别是材控专业,不过材化比较适合女生,女生细心,化学比较适合一点。
好像我们学校女生都不太还找工作,男生还是很容易,不管哪个专业,都有人要,不过待遇一般不是很好。
材控最好找工作,大材料也很容易,材物应该比较难一点,无机也还行,材化人少,基本就一两人找工作。
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北科大材料
北科大材料工程專業,是一個結合材料科學和工程應用的學科,旨在培養學生全面掌握材料的結構、性能、製備技術以及應用,為國家的材料科學和工程技術發展培養高層次、應用型材料科學和工程專業人才。
首先,北科大材料工程專業具有優勢的師資隊伍。
該學科擁有一支專業素質高、教學經驗豐富的教師隊伍,其中既有來自國內知名高校的博士以上學位教師,也有具有工程實踐經驗的高級工程技術人員。
這些教師們在不同的研究領域有著深入的研究和豐富的教學經驗,能夠為學生提供全面的學習和研究指導。
其次,北科大材料工程專業的課程體系科學、完善。
該學科的課程體系包含了材料結構與性能、材料製備技術、材料應用等多個方面的內容。
在專業基礎課程的學習中,學生能夠全面了解和掌握材料的基本概念、基礎理論和基本知識,並在此基礎上進一步學習和研究先進的材料製備技術和應用技術。
除此之外,該學科還設有實習課程,使學生能夠在實際操作中學習材料的製備和應用技術,提高實際動手能力。
再者,北科大材料工程專業的實驗室設備齊全、先進。
該學科在實驗室建設上投入了大量的資金和精力,購置了一批先進的實驗設備,為學生提供了良好的實驗條件。
學生可以在實驗室中進行細觀結構的觀察和分析、材料性能的測試和研究,為學習和研究提供了有力的支持。
最後,北科大材料工程專業的就業前景廣闊。
材料工程是一個
應用性很強的學科,它涉及的領域很廣,包括航空航天、能源、電子、汽車、醫療器械等多個行業。
隨著科技的發展和產業的進步,對材料工程專業人才的需求不斷增加,畢業生就業率高,並且薪酬待遇也相對較高。
總結來說,北科大材料工程專業以其優勢的師資隊伍、科學完善的課程體系、齊全先進的實驗設備和廣闊的就業前景,為學生提供了優質的學習和研究環境,培養出了大量的高層次、應用型的材料科學和工程專業人才。