材料科学基础期末总结复习资料

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1、名词解释

（1）匀晶转变：由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。

（2）共晶转变：合金系中某一定化学成分的合金在一定温度下，同时由液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程称

为共晶转变。

（3）包晶转变：成分为H点的δ固相，与它周围成分为B点的液相L，在一定的温度时，δ固相与L液相相互作用转变成成分是

J点的另一新相γ固溶体，这一转变叫包晶转变或包晶反应。即

HJB---包晶转变线，LB+δH→rJ

（4）枝晶偏析：合金以树枝状凝固时，枝晶干中心部位与枝晶

间的溶质浓度明显不同的成分不均匀现象。

（5）晶界偏析：晶粒内杂质原子周围形成一个很强的弹性应变场,相应的化学势较高,而晶界处结构疏松,应变场弱,化学势低,所以晶粒内杂质会在晶界聚集,这种使得溶质在表面或界面上聚集的现象

称为晶界偏析

（6）亚共晶合金：溶质含量低于共晶成分，凝固时初生相为基

体相的共晶系合金。

（7）伪共晶：非平衡凝固时，共晶合金可能获得亚（或过）共

晶组织，非共晶合金也可能获得全部共晶组织，这种由非共晶合金

所获得的全部共晶组织称为伪共晶组织。

（8）离异共晶：在共晶转变时，共晶中与初晶相同的那个相即

附着在初晶相之上，而剩下的另一相则单独存在于初晶晶粒的晶界

处，从而失去共晶组织的特征，这种被分离开来的共晶组织称为离

异共晶。

（9）纤维组织：当变形量很大时，晶粒变得模糊不清，晶粒已

难以分辨而呈现出一片如纤维状的条纹，这称为纤维组织。

（10）胞状亚结构：经一定量的塑性变形后，晶体中的位错线通过运动与交互作用，开始呈现纷乱的不均匀分布，并形成位错缠结，进一步增加变形度时，大量位错发生聚集，并由缠结的位错组成胞

状亚结构。

（11）加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。

（12）结构起伏：液态结构的最重要特征是原子排列为长程无序、短程有序，并且短程有序原子集团不是固定不变的，它是一种此消

彼长、瞬息万变、尺寸不稳定的结构，这种现象称为结构起伏。

（13）能量起伏：能量起伏是指体系中每个微小体积所实际具有的能量，会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象。

（14）垂直长大：对于粗糙界面，由于界面上约有一半的原子位置空着，故液相的原子可以进入这些位置与晶体结合起来，晶体便

连续地向液相中生长，故这种长大方式为垂直生长。

（15）滑移临界分切应力：晶体的滑移是在切应力作用下进行的，但其中许多滑移系并非同时参与滑移，而只有当外力在某一滑移系

中的分切应力达到一定临界值时，该滑移系方可以首先发生滑移，

该分切应力称为滑移的临界分切应力。

（16）树枝状长大：当相界面处的温度由于结晶潜热的释放而升高，使液相处于过冷条件时，则可能产生负的温度梯度。此时，相

界面上产生的结晶潜热即可通过固相也可通过液相而散失。相界面

的推移不只由固相的传热速度所控制，在这种情况下，如果部分的

相界面生长凸出到前面的液相中，则能处于温度最低（即过冷度最大）的液相中，使凸出部分的生长速度增大而进一步伸向液相中。

在这种情况下，液-固界面就不可能保持平面状而会形成许多伸向液

体的分枝（沿一定的晶向轴），同时在这些

晶枝上又有可能会长出二次晶枝，在二次晶枝上再长出三次晶枝，晶体的这种生长方式称为树枝生长或树枝状结晶。

【答】弹性变形是指外力去除后能够完全恢复的那部分变形，可从原子间结合力的角度来了解它的物理本质。

原子处于平衡时，其原子间距为r0，势能U处于最低位置，相

互作用力为零，这是最稳定的状态。当原子受力后将偏离其平衡位置，原子间距增大时将产生引力；原子间距减小时将产生斥力。这样，外力去除后，原子都会恢复其原来的平衡位置，所产生的变形

便完全消失，这就是弹性变形。

3、为什么滑移面和滑移方向往往是金属晶体中原子排列最密的

晶面和晶向？

【答】这是因为原子密度最大的晶面其面间距最大，点阵阻力最小，因而容易沿着这些面发生滑移；滑移方向为原子密度最大的方

向是由于最密排方向上的原子间距最短，即位错b最小。

4、简述不可形变第二相弥散强化机制。

【答】位错绕过机制是不可变形第二相弥散颗粒的强化机制，即由于不可变形颗粒对位错的斥力足够大，位错运动受阻，以弯曲形

式向前移动，异号位错相互抵消，留下围绕颗粒的位错环后，位错

继续向前滑移。颗粒半径或颗粒间距越小，不可形变第二相弥散强

化效果越明显；当颗粒尺寸一定时，体积分数越大，强化效果越好。2简述可形变第二相弥散强化机制。○

【答】当第二相为可变形微粒时，滑移位错将切过粒子，并使之随同基体一起变形，即所谓切过强化机制。第二相粒子与基体保持

共格或半共格、弹性模量的差异、晶体结构差异等均造成位错运动

受阻。此外，增加可变形粒子的尺寸和体积分数，有利于提高强度。

5、分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。

【答】纯金属生长形态是指晶体宏观长大时界面的形貌。界面形貌取决于界面前沿液体的'温度分布。

(2)树枝状长大：当液体具有负温度梯度时，在界面上若形成偶

然的凸起伸入前沿液体时，由于前方液体有更大的过冷度，有利于

晶体长大和凝固潜热的散失，从而形成枝晶的一次轴。一个枝晶的

形成，其潜热使邻近液体温度升高，过冷度降低，因此，类似的枝

晶只在相邻一定间距的界面上形成，相互平行分布。在一次枝晶处

的温度比

枝晶间温度要高，这种负温度梯度使一次轴上又长出二次轴分枝。同样，还会产生多次分枝。枝晶生长的最后阶段，由于凝固潜热放出，使枝晶周围的液体温度升高至熔点以上，液体中出现正温度梯度，此时晶体长大依靠平界面方式推进，直至枝晶间隙全部被填满

为止。

6、分析加工硬化、细晶强化、固溶强化与第二相强化在本质上

有什么异同？（讨论）

【答】相同点：都是位错运动受阻，增加了位错滑动的阻力，即提高了塑性变形的阻力，使得材料得到强化。不同点：①加工硬化：位错密度增大，位错阻力和形成割阶消耗外力所做的功；②细晶强化：增加了晶界，增加了位错塞积的范围；③固溶强化：溶质原子

沿位错聚集并钉扎位错；④第二相强化：分散的强化相颗粒迫使位

错切过或绕过强化相颗粒而额外做功

7、纯金属凝固时，均匀形核和非均匀形核的形核功大小是否相同？一般情况下两者哪一个大？为什么？什么情况下两者相同？

【答】两者不相同，一般情况下，非均匀形核的形核功小。这是因为非均匀形核时，形核是在一定形核位置（如模壁、形核剂颗粒等）上进行的，其形核功的大小取决于晶核和形核位置之间的界面

能和接触角，设晶胚的形状为球冠，则非均匀形核功与均匀形核功

之比为*3G非23coscosf()*G均4一般情况下，所以非均匀形核的

形核功小于均匀形核的形核功。只有在形核位置与金属完全不润湿