材料缺陷对材料性能的影响
女神维纳斯因为她的“无臂”之美而广为人知，但是在日常的生产生活中，人们更追求的是无误差的完美。那么究竟缺陷能够在材料中造成什么影响呢，在此我将进行简单的概述。
材料具有多种性能，大致分为两类，一是使用性能，包括力学性能、物理性能和化学性能等。二是工艺性能，例如铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性以及热处理性等等。在我们生产中经常用到的材料，其性能常常因为微观上小小的差异而变得迥然不同。我们就梦想型的完整晶体进行对于材料缺陷对材料性能的影响的研究与探索。
晶体缺陷：在梦想完整晶体中，原子按一定的秩序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了梦想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷，它破坏了晶体的对称性。
晶体中存在的缺陷种类很多，根据几何形状和涉及的范围常可分为点缺陷、面缺陷、线缺陷几种主要类型。
点缺陷：是指三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷。主要有空位和间隙原子
在一般情形下，点缺陷主要影响晶体的物理性质，如比容、比热容、电阻率等
比容的定义:为了在晶体内部产生一个空位，需将该处的原子移到晶体表面上的新原子位置，这就导致晶体体积增加。
比热容的定义:由于形成点缺陷需向晶体提供附加的能量（空位生成焓），因而引起附加比热容。
电阻率:金属的电阻来源于离子对传导电子的散射。在完整晶体中，电子基本上是在均匀电场中运动，而在有缺陷的晶体中，在缺陷区点阵的周期性被破坏，电场急剧变化，因而对电子产生强烈散射，导致晶体的电阻率增大。
此外，点缺陷还影响其它物理性质：如扩散系数、内耗、介电常数等。”在碱金属的卤化物晶体中，由于杂质或过多的金属离子等点缺陷对可见光的选择性吸收，会使晶体呈现色彩。这种点缺陷便称为色心。
在一般情形下，点缺陷对金属力学性能的影响较小，它只是通过和位错交互作用，阻碍位错运动而使晶体强化。但在高能粒子辐照的情形下，由于形成大量的点缺陷和挤塞子，会引起晶体显著硬化和脆化。这种现象称为辐照硬化。
缺陷对物理性能的影响很大，可以极大的影响材料的导热，电阻，光学，和机械性能，极大地影响材料的各种性能指标，比如强度，塑性等。化学性能影响主要集中在材料表面性能上，比如杂质原子的缺陷会在大气环境下形成原电池模型，极大地加速材料的腐蚀，另外表面能量也会受到缺陷的极大影响，表面化学活性，化学能等等。
总之影响非常大，但是如果合理的利用缺陷，可以提高材料某一方面的性能，比如人工在半导体材料中进行掺杂，形成空穴，可以极大地提高半导体材料的性能。
金属材料的强度与位错在材料受到外力的情况下如何运动有很大的关系。如果位错运动受到的阻碍较小，则材料强度就会较高。实际材料在发生塑性变形时，位错的运动是比较复杂的，位错之间相互反应、位错受到阻碍不断塞积、材料中的溶质原子、第二相等都会阻碍位错运动，从而使材料出现加工硬化。因此，要想增加材料的强度就要通过诸如：细化晶粒（晶粒越细小晶界就越多，晶界对位错的运动具有很强的阻碍作用）、有序化合金、第二相强化、固溶强化等手段使金属的强度增加。以上增加金属强度的根本原理就是想办法阻碍位错的运动。
空位是指未被原子所占有的晶格结点。间隙原子是处在晶格间隙中的多余原子。点缺陷的出现，使周围的原子发生靠拢或撑开，造成晶格畸变。使材料的强度、硬度和电阻率增加。所以金属中，点缺陷越多,它的强度、硬度越高。
除了点缺陷这一经常讨论的缺陷外，还有一些缺陷也产生了重要的作用。
线缺陷：是指三维空间中在二维方向上尺寸较小，在另一维方面上尺寸较大的缺陷。属于这类缺陷主要是位错。位错是晶体中的某处有一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象。
面缺陷：是指二维尺寸很大而第三维尺寸很小的缺陷。通常是指晶界和亚晶界。
晶界：晶粒之间的边界称为晶界。
亚晶界：亚晶粒之间的边界叫亚晶界。
按缺陷的形成又可以分为本征缺陷和杂质缺陷。
本征缺陷——由晶体本身偏离晶格结构形成的缺陷，是由于晶格结点上的粒子的热运动产生的，也称热缺陷。如：
空位缺陷：晶格结点缺少了某些原子（或离子）而出现了空位。
间充缺陷：在晶格结点的空隙中，间充有原子（或离子）。
错位缺陷：在晶格结点上A类原子占据了B类原子所应占据的位置。
非整比缺陷：晶体的组成偏离了定组成定律的非整比性的缺陷。
杂质缺陷——杂质粒子进入晶体形成的缺陷，如杂质粒子和间隙粒子缺陷。
晶体缺陷一般对晶体的化学性质影响较小，而对晶体的一些物理性质如导电性、磁性、光学性能及机械性能影响很大。
工业上使用的金属材料绝大多数都是多晶体。
由于晶格空位和间隙原子的出现，原子间的作用力平衡被破坏，使其周围的其它原子发生移动，偏离晶体的结点位置，这种现象称为晶格畸变。
以上都为可以影响材料性能的缺陷。
在力学性能方面，改变晶体强度可以改变晶体缺陷数量
此图为晶体强度与晶体缺陷数量的关系
工业上提高金属材料强度晶体强度与晶体缺陷数量关系的基本途径有两个：１.尽量减少晶体的缺陷。如制造无位错的金属和合金的晶须及单晶。
２.通过引入异类原子、冷加工、热处理及细化晶粒等来大量增加晶体中的缺陷，从而提高其强度。
材料的缺陷能够对材料性能产生的影响还有很多，在此也就不一一列举了。
耐热金属材料机械性能影响因素 摘要：本文主要根据实践经验进行研究分析，对金属材料的机械性能所产生的影响一般具有几方面的重要因素，例如，蠕变极限、焊接工艺、在金属材料当中所产生的化学成分等，所以通过对这些因素的分析，提出了相应的解决措施。 关键词：耐热金属材料；机械性能；蠕变极限；化学成分 引言 在很多企业中譬如说航空、电力、冶金、化工、石油等，这些行业中材料都是在比较高的温度背景下运行，所以必须利用耐高温的金属原料。在耐高温的金属原料的运行背景下，耐高温的金属原料必须具备以下两个方面的性能，金属原料在高温下具有稳定的化学性和高温强度。必须要仔细研习解析耐高温原料的影响元素，才能根据原因运用适当的方法以便提升耐高温金属原料的机械能力。 一、探讨耐热金属材料机械性能影响原因的意义 如果从耐热金属材料所使用的环境观察，其性能主要包括在两个方面，也就是它的高温强度以及它的化学稳定性能。但是，如果要是针对耐热金属材料，就必须要认真的分析研究它主要的影响因素，再根据具体原因采用相应的解决措施，从而提高金属材料的性能。耐热材料指的是具有蠕变变形小、断裂强度高等特点，同时在正常的使用过程中必须要具有一定的稳定性。然而在使用耐热材料的一些设备时，其设计概念却产生了一定的变化，曾经把坚决不破坏的设计思想是作为一个安全寿命进行设计的，从思想上主要是以安全设计以及允许损伤设计进行转变的。所谓运行安全设计指的是当局部材料出现破损时，其余下的部分仍然可以承受起破损部位的应力，而不会导致全部的零件出现破损情况，而设计允许损伤时主要是通过假设情况下出现裂纹，而当裂纹在扩展期间内的设备则仍然可以继续使用，对此，基于这种思想变化，对于开发者在设计考虑方法时就必须要做相应的转变，也就是要从一种材料的耐高温度以及对它蠕变的强度极限选择材料，找对方向。 二、耐热金属材料的性能特点 一般耐热的金属材料通常是与能源相关的条件下相互作用的，主要可以分成两种，（1）在静止状态下所应用的部件，例如有喷钼、材料电池电解质、透平叶片、人造卫星使用的热防护板等，但是如果根据卡诺循环基理观察，如果是有关能源的使用材料其温度越高，它的使用效率也会越高，当应用棱聚变能的状态时，如果所使用的温度过高时，其要求也会越高。（2）有动作机械部件，也就是透平喷气发动机可以对其使用离心力的部件。它的具体要求就是必须要具有蠕变性能以及抗氧化的性能。此外，如果要更好的使用自然能源，在各方面的要求上也会更为严格，如果要使用复合材料，也就是这种耐热结构的材料。通常情况下，如果金属材料在一定的室温下，其变形以及塑性主要是根据位错运动实现的，一般晶界的强调会很高，所以当位错运动时它就会具有很大阻力，因此，在室温下的
材料缺陷对材料性能的影响 女神维纳斯因为她的“无臂”之美而广为人知，但是在日常的生产生活中，人们更追求的是无误差的完美。那么究竟缺陷能够在材料中造成什么影响呢，在此我将进行简单的概述。 材料具有多种性能，大致分为两类，一是使用性能，包括力学性能、物理性能和化学性能等；二是工艺性能，例如铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性以及热处理性等等。在我们生产中经常用到的材料，其性能常常因为微观上小小的差异而变得迥然不同。我们就理想型的完整晶体进行对于材料缺陷对材料性能的影响的研究与探索。 晶体缺陷：在理想完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了理想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷，它破坏了晶体的对称性。 晶体中存在的缺陷种类很多，根据几何形状和涉及的范围常可分为点缺陷、面缺陷、线缺陷几种主要类型。 点缺陷：是指三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷。主要有空位和间隙原子 在一般情形下，点缺陷主要影响晶体的物理性质，如比容、比热容、电阻率等 比容的定义:为了在晶体内部产生一个空位，需将该处的原子移到晶体表面上的新原子位置，这就导致晶体体积增加。 比热容的定义:由于形成点缺陷需向晶体提供附加的能量（空位生成焓），因而引起附加比热容。 电阻率:金属的电阻来源于离子对传导电子的散射。在完整晶体中，电子基本上是在均匀电场中运动，而在有缺陷的晶体中，在缺陷区点阵的周期性被破坏，电场急剧变化，因而对电子产生强烈散射，导致晶体的电阻率增大。 此外，点缺陷还影响其它物理性质：如扩散系数、内耗、介电常数等。”在碱金属的卤化物晶体中，由于杂质或过多的金属离子等点缺陷对可见光的选择性吸收，会使晶体呈现色彩。这种点缺陷便称为色心。
离心玻璃棉的建筑声学特征及应用 离心玻璃棉内部纤维蓬松交错,存在大量微小的孔隙,就是典型的多孔性吸声材料,具有良好的吸声特性。离心玻璃棉可以制成墙板、天花板、空间吸声体等,可以大量吸收房间内的声能,降低混响时间,有利于提高语言清晰度,也有利于减少室内噪声。在轻体隔墙的空腔内填入离心玻璃棉,不但起到良好的保温作用,还可以较大幅度地提高墙体的隔声性能,有利于隔绝噪声,也有利于保证室内谈话的私密性。使用离心玻璃棉制成管道或风机罩的衬里可以起到消声作用,有利于降低管道中气流与机械振动产生的噪声,使空调系统更加安静。离心玻璃棉具有良好的弹性,可以作为楼板减振垫层的主要材料,显著地降低楼上的脚步、奔跑、拖动物品等撞击产生的噪声对楼下房间的影响。? 离心玻璃棉的声学特性不但与厚度与容重有关,也与罩面材料、结构构造等因素有关。在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。本文将就离心玻璃棉 相关的建筑声学基本概念、建筑吸声应用、建筑隔声应用、建筑消声应用、国内外不同声学产品 对比,以及相关的国家规范标准等方面近可能详细地讨论离心玻璃棉的建筑声学特性及应用。 一、建筑声学的基本概念 1)声音???物体的振动产生“声”,振动的传播形成“音”。人们通过听觉器官感受声音,声音就是物理现象,不同的声音人们有不同的感受,相同声音的感受也会因人而异。美妙的音乐令人陶醉,清晰激昂的演讲令人鼓舞,但有时侯,邻居传来的音乐声使人难以入睡,她人之间的甜言蜜语也许令人烦恼。建筑声学不同于其她物理声学,主要研究目的在于如何使人们在建筑中获得良好的声音环境,涉及的问题不局限于声音本身,还包括心理感受、建筑学、结构学、材料学甚至群体行为学等多方面问题。? 人耳的听觉下限就是0db,低于15dｂ的环境就是极为安静的环境,安静的会使人不知所措。乡村 的夜晚大多就是25-3０ｄb,除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外,其她感觉 一片宁静,这也就是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。城市的夜晚会因区域不同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30－35dｂ,如果您住在繁华的闹市区或就是交通干线附近,将不得不忍受40-50ｄb(甚至更高)的噪声,如果碰巧邻居就是一位不通情达理的人,夜深人静时蹦蹦跳跳、高声喧哗,也许更要饱受煎熬了。人们正常讲话的声音大约就是6０-7０db,大声呼喊可达１00db。 在中式餐馆中,往往由于缺乏吸声处理,人声鼎沸,声音将达到70-80db,有国外研究报道噪声中进餐会影响健康。人耳的听觉上限一般就是１２０db,超过120dｂ的声音会造成听觉器官的损伤,140db的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过1２0ｄb的声音。?人耳听觉非常敏感,正常人能够察觉１dｂ的声音变化,3db的差异将感到明显不同。人耳存在掩蔽效应,当一个声音高于另一个声音10ｄb时,较小的声音因掩蔽而难于被听到与理解,由于掩蔽效应,在90-10０db的环境中,即使近距离讲话也会听不清。人耳有感知声音频率的能力,频率高的声音人们会有“高音”的感觉,频率低的声音人们会有“低音”的感觉,人耳正常的听觉频率范围就是2０-20kｈz。人耳耳道类似一个２-3cm的小管,由于频率共振的原因,在200０-3００0ｈz的范围内声音被增强,这一频率在语言中的辅音中占主导地位,有利于听清语言与交流,但人耳最先老化的频率也在这个范围内。一般认为,50０hz以下为低频,５00ｈz-２0０0hz为中频,2000hz以上为高频。语言的频率范围主要集中在中频。人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同,频率越低或越高时敏感度变差,也就就是说,同样大小的声音,中频听起来要比低频与高频的声音响。? 2)频率特性??声音可以分解为若干(甚至无限多)频率分量的合成。为了测量与描述声音频率特性,人们使用频谱。频率的表示方法常用倍频程与1/3倍频程。倍频程的中心频率就是3１、5、63、125、250、５00、１k、２ｋ、４k、８k、１6kｈz十个频率,后一个频率均为前一个频率的两倍,因此被称为倍频程,而且后一个频率的频率带宽也就是前一个频率的两倍。在有些更为精细的要求下,将频率更细地划分,形成1/3倍频程,也就就是把每个倍频程再划分成三个频带,中心频率就是２0、31、5、4０、5０、６3、８0、１00、125、16０、200、250、31５、400、500、630、8０0、1ｋ、1、25ｋ、1、6k、2k、2、5ｋ、3、15k、4k、５ｋ、6、3k、8k、10k、12、5k、16k、２０ｋhz等三十个频率,后一个频率均为前一个频率的2１/３倍。在实际工程中更关心人耳敏感的部分,因此,除进行必要的科学研究以外,大多数情况下考虑的频率范围在10０hz到5khz。如果将声音的频 率分量绘制成曲线就形成了频谱。 对于各种建筑声学材料来讲,不同频率条件下声学性能就是不同的。有的材料具有良好的高频吸
影响金属材料疲劳强度的八大因素 Via 常州精密钢管博客 影响金属材料疲劳强度的八大因素 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分，组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面，这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据，以保证零件具有高的疲劳性能。 应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，然而，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt ：在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf：光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。 疲劳缺口敏感度系数q：疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算。 q的数据范围是0-1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。 尺寸因素的影响
材料科学基础 第零章材料概论 该课程以金属材料、陶瓷材料、高分子材料及复合材料为对象，从材料的电子、原子尺度入手，介绍了材料科学理论及纳观、微观尺度组织、细观尺度断裂机制及宏观性能。核心是介绍材料的成分、微观结构、制备工艺及性能之间的关系。 主要内容包括：材料的原子排列、晶体结构与缺陷、相结构和相图、晶体及非晶体的凝固、扩散与固态相变、塑性变形及强韧化、材料概论、复合材料及界面，并简要介绍材料科学理论新发展及高性能材料研究新成果。 材料是指：能够满足指定工作条件下使用要求的，就有一定形态和物理化学性状的物质。 按基本组成分为：金属、陶瓷、高分子、复合材料 金属材料是由金属元素或以金属元素为主，通过冶炼方法制成的一类晶体材料，如Fe、
Cu、Ni等。原子之间的键合方式是金属键。陶瓷材料是由非金属元素或金属元素与非金属元素组成的、经烧结或合成而制成的一类无机非金属材料。它可以是晶体、非晶体或混合晶体。原子之间的键合方式是离子键，共价键。 聚合物是用聚合工艺合成的、原子之间以共价键连接的、由长分子链组成的髙分子材料。它主要是非晶体或晶体与非晶体的混合物。原子的键合方式通常是共价键。 复合材料是由二种或二种以上不同的材料组成的、通过特殊加工工艺制成的一类面向应用的新材料。其原子间的键合方式是混合键。 材料选择： 密度 弹性模量:材料抵抗变形的能力 强度:是指零件承受载荷后抵抗发生破坏的能力。 韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力功能成本
结构(Structure) 性质(Properties) 加工(Processing) 使用性能(Performance) 在四要素中，基本的是结构和性能的关系，而“材料科学”这门课的主要任务就是研究材料的结构、性能及二者之间的关系。 宏观结构←显微镜下的结构←晶体结构←原子、电子结构 重点讨论材料中原子的排列方式（晶体结构）和显微镜下的微观结构（显微组织）的关系。以及有哪些主要因素能够影响和改变结构，实现控制结构和性能的目的。 第一章材料结构的基本知识 1.引言 材料的组成不同，性质就不同。 同种材料因制备方法不同，其性能也不同。这是与材料的内部结构有关：原子结构、原子键合、原子排列、显微组织。 原子结构 主量子数n
三、简答题 1．简述哪些因素对钢材性能有影响？ 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性； 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度规范值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度f y 作为钢材静力强度的规范值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较 大（Q235的f u /f y ≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以f y 作为强度极限的可靠安 全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的 试件，比较极限和屈服强度是比较接近（f p =(0.7~0.8)f y ），又因为钢材开始屈服 时应变小（ε y ≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？ 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来度量，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(℃ 20)冲击韧性指标，还要求具有负温(℃ 0、℃ 20 -或℃ 40 -)冲击韧性指标。
材料缺陷对材料性能 的影响
材料缺陷对材料性能的影响 女神维纳斯因为她的“无臂”之美而广为人知，但是在日常的生产生活中，人们更追求的是无误差的完美。那么究竟缺陷能够在材料中造成什么影响呢，在此我将进行简单的概述。 材料具有多种性能，大致分为两类，一是使用性能，包括力学性能、物理性能和化学性能等；二是工艺性能，例如铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性以及热处理性等等。在我们生产中经常用到的材料，其性能常常因为微观上小小的差异而变得迥然不同。我们就理想型的完整晶体进行对于材料缺陷对材料性能的影响的研究与探索。 晶体缺陷：在理想完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了理想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷，它破坏了晶体的对称性。 晶体中存在的缺陷种类很多，根据几何形状和涉及的范围常可分为点缺陷、面缺陷、线缺陷几种主要类型。 点缺陷：是指三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷。主要有空位和间隙原子 在一般情形下，点缺陷主要影响晶体的物理性质，如比容、比热容、电阻率等 比容的定义:为了在晶体内部产生一个空位，需将该处的原子移到晶体表面上的新原子位置，这就导致晶体体积增加。 比热容的定义:由于形成点缺陷需向晶体提供附加的能量（空位生成焓），因而引起附加比热容。 电阻率:金属的电阻来源于离子对传导电子的散射。在完整晶体中，电子基本上是在均匀电场中运动，而在有缺陷的晶体中，在缺陷区点阵的周期性被破坏，电场急剧变化，因而对电子产生强烈散射，导致晶体的电阻率增大。 此外，点缺陷还影响其它物理性质：如扩散系数、内耗、介电常数等。”在碱金属的卤化物晶体中，由于杂质或过多的金属离子等点缺陷对可见光的选择性吸收，会使晶体呈现色彩。这种点缺陷便称为色心。
《材料科学基础》教学教案 导论 一、材料科学的重要地位 生产力发展水平，时代发展的标志 二、各种材料概况 金属材料 陶瓷材料 高分子材料 电子材料、光电子材料和超导材料 三、材料性能与内部结构的关系 原子结构、结合键、原子的排列方式、显微组织 四、材料的制备与加工工艺对性能的影响 五、材料科学的意义
第一章材料结构的基本知识 §1-1 原子结构 一、原子的电子排列 泡利不相容原理 最低能量原理 二、元素周期表及性能的周期性变化 §1-2 原子结合键 一、一次键 1．离子键 2．共价键 3．金属键 二、二次键 1．范德瓦尔斯键 2．氢键 三、混合键 四、结合键的本质及原子间距 双原子模型 五、结合键与性能 §1-3 原子排列方式
一、晶体与非晶体 二、原子排列的研究方法 §1-4 晶体材料的组织 一、组织的显示与观察 二、单相组织 等轴晶、柱状晶 三、多相组织 §1-5 材料的稳态结构与亚稳态结构稳态结构 亚稳态结构 阿累尼乌斯方程
第二章材料中的晶体结构 §2-1 晶体学基础 一、空间点阵和晶胞 空间点阵，阵点（结点） 晶格、晶胞 坐标系 二、晶系和布拉菲点阵 7个晶系 14个布拉菲点阵 表2-1 三、晶向指数和晶面指数 1．晶向指数 确定方法，指数含义，负方向，晶向族2．晶面指数 确定方法，指数含义，负方向，晶向族3．六方晶系的晶向指数和晶面指数 确定方法，换算 4．晶面间距 密排面间距大 5．晶带 相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合 晶带定律：hu+kv+lw=0
●晶向指数和晶面指数确定练习，例题 §2-2 纯金属的晶体结构 一、典型金属晶体结构 体心立方bcc 面心立方fcc 密排六方hcp 1．原子的堆垛方式 面心立方：ABCABCABC—— 密排六方：ABABAB—— 2．点阵常数 3．晶胞中的原子数 4．配位数和致密度 晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数晶体结构中原子体积占总体积的百分数 5．晶体结构中的间隙 四面体间隙，八面体间隙 二、多晶型性 α-Fe, γ-Fe, δ-Fe 例： 碳在γ-Fe 中比在α-Fe中溶解度大
1.0影响材料性能的因素 2.01.1碳当量对材料性能的影响字串9 决定灰铸铁性能的主要因素为石墨形态和金属基体的性能。当碳当量（）较高时，石墨的数量增加，在孕育条件不好或有微量有害元素时，石墨形状恶化。这样的石墨使金属基体能够承受负荷的有效面积减少，而且在承受负荷时产生应力集中现象，使金属基体的强度不能正常发挥，从而降低铸铁的强度。在材料中珠光体具有好的强度、硬度，而铁素体则质底较软而且强度较低。当随着 C、Si的量提高，会使珠光体量减少，铁素体量增加。因此，碳当量的提高将在石墨形状和基体组织两方面影响铸铁铸件的抗拉强度和铸件实体的硬度。在熔炼过程控制中，碳当量的控制是解决材料性能的一个很重要的因素。 1.2合金元素对材料性能的影响 在灰铸铁中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo等促进珠光体生成元素，这些元素含量会直接影响珠光体的含量，同时由于合金元素的加入，在一定程度上细化了石墨，使基体中铁素体的量减少甚至消失，珠光体则在一定的程度上得到细化，而且其中的铁素体由于有一定量的合金元素而得到固溶强化，使铸铁总有较高的强度性能。在熔炼过程控制中，对合金的控制同样是重要的手段。 1.3炉料配比对材料的影响字串4 过去我们一直坚持只要化学成分符合规范要求就应该能够获得符合标准机械性能材料的观点，而实际上这种观点所看到的只是常规化学成分，而忽略了一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。如生铁是Ti的主要来源，因此生铁使用量的多少会直接影响材料中Ti的含量，对材料机械性能产生很大的影响。同样废钢是许多合金元素的来源，因此废钢用量对铸铁的机械性能的影响是非常直接的。在电炉投入使用的初期，我们一直沿用了冲天炉的炉料配比（生铁：25~35%，废钢：30~35%）结果材料的机械性能（抗拉强度）很低，当我们意识到废钢的使用量会对铸铁的性能有影响时及时调整了废钢的用量之后，问题很快得到了解决，因此废钢在熔化控制过程中是一项非常重要的控制
晶界对合金性能的影响机理 晶界是固体材料中的一种面缺陷，根据晶界角度的大小可以分为小角晶界（θ<10°）和大角晶界，亚晶界均属小角度晶界，一般小于2°，多晶体中90％以上的晶界属于大角度晶界。根据晶界上原子匹配优劣程度可以分为重位晶界和混乱晶界。在晶界处存在一些特殊的性质：（1）晶界处点阵畸变大，存在晶界能。晶粒的长大和晶界的平直化都能减少晶界面积，从而降低晶界的总能量，这是一个自发过程。晶粒的长大和晶界的平直化均需通过原子的扩散来实现，因此，温度升高和保温时间的增长，均有利于这两过程的进行；（2）晶界处原子排列不规则，在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用，致使塑性变形抗力提高，宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。晶粒越细，材料的强度越高，这就是细晶强化；高温下则由于晶界存在一定的粘滞性，易使相邻晶粒产生相对滑动；（3）晶界处原子偏离平衡位置，具有较高的动能，并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等，故晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多；（4）在固态相变过程中，由于晶界能量较高且原子活动能力较大，所以新相易于在晶界处优先形核。原始晶粒越细，晶界越多，则新相形核率也相应越高；（5）由于成分偏析和内吸附现象，特别是晶界富集杂质原子的情况下，往往晶界熔点较低，故在加热过程中，因温度过高将引起晶界熔化和氧化，导致“过热”现象产生；（6）由于晶界能量较高、原子处于不稳定状态，以及晶界富集杂质原子的缘故，与晶内相比晶界的腐蚀速度一般较快。这就是用腐蚀剂显示金相样品组织的依据，也是某些金属材料在使用中发生晶间腐蚀破坏的原因；（7）低温下晶界强度比晶粒内高，高温下晶界强度比晶内低，表现为低温弱化。 基于上述几点晶界的特殊性质，使得多晶材料的塑性变形、强度、断裂、脆性、疲劳和蠕变等性能与单晶材料相比存在很大差异，即晶界不同的特殊性质具体体现在了合金的不同性能。但合金性能与晶界特性间绝不是一一对应的关系，而是几种甚至是所有特性的共同作用而表现出来，不同成分的合金在性能上也表现出各异。 1 晶界与塑性变形 晶界对多晶体的塑性变形的影响起因于下述原因:①晶界对滑移的阻碍作用；②晶界引起多滑移；③晶界滑动；④晶界迁移；⑤晶界偏聚。
影响材料力学性能测试的因素 1 拉伸实验强度和延性丈量的准确度和偏向取决于能否严厉恪守指定实验办法并受设备和材料要素、试样制备和实验、丈量误差的影响。 2 关于相同材料的复验协商分歧取决于材料的平均性、试样制备的反复性、实验条件和拉伸实验参数的测定。 3 可影响实验结果的设备要素包括：拉伸实验机的刚性、减震才能、固有的频率和运动部件重量;力的指针准确度和实验机不同范围内力的运用;恰当的加力速度、用适宜的力使试样对中、夹具的平行度、夹持力、控制力的大小、引伸计的适用性和标定、热的消散(经过夹具、引伸计或辅助安装)等等。 4 能影响实验结果的材料要素包括：实验材料的代表性和平均性、试样型式、试样制备(外表光亮度，尺寸准确度，标距端部过渡圆弧，标距内锥度，弯曲试样，螺纹质量等等)。 a、有些材料对试样外表光亮度十分敏感(见注8) 必需研磨至理想光亮度，或者抛光至得到正确结果。 b、关于铸造的、轧制的、锻造的或其他非加工外表状态的试样，实验结果可能受外表特性影响(见注14)。 c、取自部件或构件隶属部位的试样，像外延局部或冒口，或者独立消费的铸件(例如, 脊形试块)可能产生不具部件或构件代表性的实验结果。 d、试样尺寸可能影响实验结果。关于圆柱形的或矩形的试样，改动试样尺寸普通对屈从强度和抗拉强度影响很小，但假如呈现改动，则可影响上屈从强度、伸长率和断面收缩率。用下式比拟不同试样测定的伸长率值： L0/(A0)1 / 2 ( 1) 其中： L0 = 试样的原始标距 A0 = 试样的原始横截面积 1 具有较小的L0/(A0)1 / 2 比值的试样普通会得出较大的伸长率和断面收缩率，例如矩形拉伸试样的宽度或厚度增加后，状况即如此。 2 坚持L0/(A0)1 / 2r比值固定最小值，但影响不大。由于增加图8比例试样的尺寸可发现伸长率和面积收缩有所增加或减少，这取决于材料和实验条件。 e、标距内有一个允许的1 %的锥度可招致伸长率值降低。1 %的锥度会使伸长率降低15 % 。
材料微观缺陷对材料性能的影响 随着社会的发展、时代的进步，人们的生活水平不断提高，生活品质也进一步提升，这对于材料的要求也不断地提高。这促使人们不断的深入研究材料的微观晶体结构，通过各种手段改善材料的各个方面的性能。晶体的生长、性能以及加工等无一不与缺陷紧密相关。因为正是这千分之一、万分之一的缺陷，对晶体的性能产生了不容小视的作用。这种影响无论在微观或宏观上都具有相当的重要性。 研究人员希望材料的晶体是理想的完整晶体，但是所有的自然和人工晶体不是理想晶体完整的，他们的许多特性并非由规则的原子排列决定，而是由不规则排列的晶体缺陷而决定。金属物理学家在研究金属的加工变形时就发现了晶体缺陷与金属的变形行为及力学性质有密切的关系。后来，材料科学家发现这类缺陷不仅控制着材料的力学性状，而且对材料的若干物理性质（如导电性、导热性等）有直接的影响，材料科学领域里逐渐发展了晶体缺陷理论，近10多年来人们开始认识到晶体的塑性变形完全取决于晶体缺陷。这些都是重要的生产、研究内容。那么材料的微观结构缺陷究竟对于材料的性能有哪些影响呢？本文将围绕此问题进行阐述。 一、什么是晶体缺陷？ 大多数固体是晶体，晶体正是以其特殊的构型被人们最早认识。人们理解的“固体物理”主要是指晶体。在空间点阵中，用几何上规则的点来描述晶体中的原子排列，并连成格子，这些点被称为格点，格子被称为点阵，这就是空间点阵的基本思想，它是对晶体原子排列的抽象。空间点阵在晶体学理论的发展中起到了重要作用。可以说，它是晶体学理论的基础。现代的晶体理论基于晶体具有宏观平移对称性，并因此发展了空间点阵学说。严格地说对称性是一种数学上的操作，它与“空间群”的概念相联系，所谓平移对称性就是指对一空间点阵，任选一个最小基本单元，在空间三维方向进行平移，这个单元能够无一遗漏的完全复制所有空间格点。 在我们讨论晶体结构时，认为晶体的结构是三维空间内周期有序的，其内部质点按照一定的点阵结构排列。这是一种理想的完美晶体，它在现实中并不存在，只作为理论研究模型。相反，偏离理想状态的不完整晶体，即有某些缺陷的晶体，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。在理想的晶体结构中，所有的原子、离子或分子都处于规则的点阵结构的位置上，也就是平衡位置上。1926 年Frenkel 首先指出，在任一温度下，实际晶体的原子排列都不会是完整的点阵，即晶体中一些区域的原子的正规排列遭到破坏而失去正常的相邻关系。我们把实际晶体中偏离理想完整点阵的部位或结构称为晶体缺陷。 二、晶体中有哪些常见的缺陷类型？ 缺陷是一种局部原子排列的破坏。按照破坏区域的几何形状，缺陷可以分为四类点缺陷、缺陷、面缺陷和体缺陷。 点缺陷：又称零维缺陷，缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，在三维方向上尺寸都很小（远小于晶体或晶粒的线度），典型代表有空位、间隙原子等。点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材料的高温动力学过程等有关。 线缺陷：又称一维缺陷，指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生
1.0 影响材料性能的因素 2.01.1 碳当量对材料性能的影响字串9 决定灰铸铁性能的主要因素为石墨形态和金属基体的性能。当碳当量（）较高时，石墨的数量增加，在孕育条件不好或有微量有害元素时，石墨形状恶化。这样的石墨使金属基体能够承受负荷的有效面积减少，而且在承受负荷时产生应力集中现象，使金属基体的强度不能正常发挥，从而降低铸铁的强度。在材料中珠光体具有好的强度、硬度，而铁素体则质底较软而且强度较低。当随着 C、Si的量提咼，会使珠光体量减少，铁素体量增加。因此，碳当量的提咼将在石墨形状和基体组织两方面影响铸铁铸件的抗拉强度和铸件实体的硬度。在熔炼过程控制中，碳当量的控制是解决材料性能的一个很重要的因素。 1.2 合金元素对材料性能的影响 在灰铸铁中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo 等促进珠光体生成 元素，这些元素含量会直接影响珠光体的含量，同时由于合金元素的加入，在一定程度上细化了石墨，使基体中铁素体的量减少甚至消失，珠光体则在一定的程度上得到细化，而且其中的铁素体由于有一定量的合金元素而得到固溶强化，使铸铁总有较咼的强度性能。在熔炼过程控制中，对合金的控制同样是重要的手段。 1.3 炉料配比对材料的影响字串4 过去我们一直坚持只要化学成分符合规范要求就应该能够获得符合标准机械性能材料的观点，而实际上这种观点所看到的只是常规化学成分，而忽略了一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。如生铁是Ti的主要来源，因此生铁使用量的多少会直接影响材料中Ti的含量，对材料机械性能产生很大的影响。同样废钢是许多合金元素的来源，因此废钢用量对铸铁的机械性能的影响是非常直接的。在电炉投入使用的初期，我们一直沿用了冲天炉的炉料配比（生铁：25~35%，废钢：30~35%）结果材料的机械性能（抗拉强度）很低，当我们意识到废钢的使用量会对铸铁的性能有影响时及时调整了废钢的用量之后，问题很快得到了解决，因此废钢在熔化控制过程中是一项非常重要的控制 参数。因此炉料配比对铸铁材料的机械性能有着直接的影响，是熔炼控制的重点。
材料科学基础名词解释 第一章晶体学基础 空间点阵晶体中原子或原子集团排列的周期性规律，可以用一些在空间有规律分布的几何点来表示，这样的几何点集合就构成空间点阵。 （每个几何点叫结点；每个结点周围的环境相同，则都是等同点。） 晶格在三维空间内表示原子或原子集团的排列规律的结点所构成的阵列，设想用直线将各结点连接起来，就形成空间网络，称为晶格。 晶胞空间点阵可以看成是由最小的单元——平行六面体沿三维方向重复堆积而成，这样的平行六面体就叫晶胞。 晶系按照晶胞的大小和形状的特点（点阵的对称性）对晶体进行的分类。 晶格常数（点阵常数）决定晶胞形状和大小的6个参数。 布拉维点阵结点都是等同点的点阵就叫布拉维点阵。 晶面穿过晶体的原子面称为晶面。 晶向连接晶体中任意原子列的直线方向称为晶向。 晶面(间)距两个相同晶面间的垂直距离。 晶面族在高度对称的晶体中，特别是在立方晶体中，往往存在一些位向不同、但原子排列情况完全相同的晶面，这些晶体学上等价的晶面就构成一个晶面族。 晶向族……晶体学上等价的晶向构成晶向族。 配位数晶体结构中一个原子周围的最近邻且等距离的原子数。 堆垛密度/紧密系数/致密度晶胞中各原子的体积之和与晶胞的体积之比。 晶体是具有点阵结构的，由长程有序排列的原子、离子、分子或配位离子等组成的固体。 非晶体是无点阵结构的和长程有序排列的结构基元组成的固体。 晶体结构指晶体中原子在三维空间排列情况。 *同素异构体化合物有相同的分子式，但有不同的结构和性质的现象。 原子半径包括共价半径：两原子之间以共价键键合时，两核间距离的一半，实际上核间距离是共价键的键长。金属半径：金属晶体中相邻两金属原子核间距离的一半。范德瓦尔斯半径：靠范德华力相互吸引的相邻不同分子中的两个相同原子核间距离的一半。 晶体原子数某一晶体结构的一个晶胞中所含有的原子个数。 第二章固体材料的结构 结合键指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小。 离子键当一正电性元素和一负电性元素相接触时，由于电子一得一失，使它们各自变成正离子和负离子，二者靠静电作用相互结合起来的化学键。 共价键由俩个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。 金属键自由电子与原子核之间静电作用而产生的键合力。 分子键又称范德华力，由瞬间偶极矩和诱导偶极矩产生的分子间引力所构成的物理键。 合金两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合
影响吸声材料吸声性 能的因素
影响吸声材料吸声性能的因素 天津柱杞隔音，吸音材料的性能分析和影响因素！ 影响吸声材料吸声性能的几个因素 多孔吸声材料对高频声吸声效果好，而对低频声效果较 差，这是因为多孔材料的孔隙尺寸与高频声波的波长相近所 致。要想展宽多孔吸声材料的吸声带宽，提高材料的吸声效 果，要从材料的内在因素和使用中的安装与构造两方面去考 虑.多孔材料的吸声性能，主要受材料的流阻、孔隙率、结构 因子、厚度、堆密度、材料背后的空气层、材料表面的装饰处理以及使用的外部条件等的影响，在使用中要注意扬长避短。 1.材料的流阻 它是多孔吸声材料本身透气性的物理参数当声波引起空气振动时，有微量空气在多孔材料的孔隙中通过，这时材料两面的静压差与气流线速度之比，即为材料的流阻，单位是kg/(m3·s)。流阻的大小，一般与材料内部微孔多少、大小、互相连通的程度等因素有关，它对材料吸声性能的影响有着重要作用。 对于一定厚的多孔材料有一个相应合理的流阻值，过低或过高的流阻值吸声系数都不是最佳。因此通过控制材料的流阻可以调整材料的吸声性能。一般薄而稀疏的材料流阻很低;吸声就差，而闭孔的轻质的多孔材料流阻很高，吸声作用很小，甚至没有。 2.孔除率
孔隙率是指多孔材料的空气体积与材料总体积之比，常用百分数表示。一般多孔吸声材料的孔隙率高达70，有些甚至达90%左右。同时要求这些孔隙尽可能细小而且均匀分布，这样材料内的筋络比表面积会大，有利于声能的吸收。 3.结构因子 结构因子是多孔材料吸声理论中为修正毛细管理论而导入的系数。它表示多孔材料中孔的形状及其方向性分布的不规则情况，在多孔材料吸声作用的理论研究中，将材料间晾作为毛细管沿厚度方向纵向排列的模型，但实际上多孔材料的间隙形状和排列是很复杂的，为了使理论和实际相符合，考虑一项修正系数，这就是结构因子二通常其数值一般在2-10范围内;偶尔也会达到25.玻璃棉为2-4木丝板为3-6，柱杞聚酯吸音棉为5-10,聚氨醋泡沫为2-8,微孔吸声砖6-20. 4、材料厚度的影响 同一种材料厚度一定，在低频范围吸声系数相对较低，随频率的增加而迅速提高，到高频范围起伏不明显，但随材再厚度加大，高频吸收增加不明显，只是低频吸声系数加大多孔材料吸声特性随厚度变化。 实验表明，同一种多孔材料，当堆密度一定时，厚度和频率的乘积决定吸声系数。当材料厚度增加一倍，频谱曲线向低频方向移动一个倍频带。在实际应用中多孔材料的厚度一般取30~50mm就够了，如需提高低频的吸声效果，厚度可取50~100mm，必要时也可大于100mm，在大就不太经济了，而且继续增加材料的厚度，吸声系数增加值逐渐减少，特别是当材料厚度相当大时，此时由于厚度引起的吸声变化就不明显了。在吸声及消声设计中，常常要根据对低频的吸声要求来选定材料的厚度。比如柱杞隔音的聚酯纤维吸音棉，它的孔隙率和特制的2.5~5cm的厚度，足可以满足正常的吸音系数和声学需求。
点缺陷对材料加工的影响 摘要：随着航天航空、能源、汽车、电子和国防等领域尖端科学技术的持续发展，材料的服役环境也正变得越来越复杂，在它们的使用过程中很可能会出现大量的微裂纹、微孔洞等微缺陷。这些缺陷不论是出现在材料的生产制备阶段还是在材料的服役过程中，都对材料的动态响应以及层裂损伤过程有着重要的影响。点缺陷不仅在材料中普遍存在，而且又是最简单的一种缺陷形式，在实验中相对较易控制。 1.晶体缺陷筒介 1.1缺陷的含义 通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。在理想晶体结构中，所有的质点严格按照空间点阵排列，处于平衡位置上。然而，在任一温度下，实际晶体的原子排列都不会是完整的点阵，即晶体中一些区域的原子的正规排列遭到破坏而失去正常的相邻关系，这样便会产生晶体结构缺陷。 1.2缺陷的分类 按缺陷的几何形状和涉及的范围，可以把晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷，其中点缺陷为最基本形式，其他的晶体缺陷都可以看成是由点缺陷构成的。点缺陷又称零维缺陷，指缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小。点缺陷包括空位、间隙质点、杂质质点三类。正常结点位没有被原子或离子所占据，形成空结点，称为空位；原子或离子进入到晶体中正常结点之间的间隙位置，称为间隙质点；外来原子或离子进入晶格成为晶体中的杂质，这些杂质原子或离子可以取代原来晶格中的原子或离子而进入正常结点的位置，称为取代原子或离子，也可以进入本来就没有原子的间隙位置生成间隙式杂质质点。 1.3点缺陷产生的方式 一般有两种方式：平衡点缺陷和过饱和点缺陷。前者点缺陷浓度与温度密切相关，点缺陷属于热力学平衡的缺陷，后者通常有外来作用参与，如猝火和辖照等。 根据产生缺陷的原因，晶体缺陷也可分为三类：热缺陷、杂质缺陷和非化学计量结构缺陷。热缺陷：当晶体的温度高于绝对零度时，由于晶格内原子的热运动会使一部分能量较大的原子离开平衡位置而造成缺陷，这类缺陷称为热缺陷。 热缺陷有两种基本形式：杂质缺陷和非化学计量缺陷； 杂质缺陷是指由于外来原子进入晶体而产生的缺陷，分为间隙杂质原子和置换杂质原子，杂质缺陷的浓度与温度无关；非化学计量结构缺陷是指化学组成会明显的随着周围环境气氛的性质和压力大小的变化而发生组成偏离化学计量的现象，由此产生的晶体缺陷称为非化学计量缺陷，它是产生型半导体和型半导体的重要基础。 研宄表明，在绝对零度以上，任何物质晶体中均存在点缺陷。当点缺陷的浓度（原子分数）较小时，点缺陷彼此分立存在；当点缺陷浓度增加时，点缺陷将发生相互作用形成复杂的缺陷团簇。晶体中这类呈热力学平衡态且不被任何热处理或退火过程所消除的缺陷叫做本征点缺陷。 杂质点缺陷是由外来杂质进入晶体之中而产生的缺陷。任何物质晶体都不可能达到纯净，总会掺杂其他成分，因此杂质缺陷也是材料中不可避免的一种重要缺陷形式。 2.点缺陷对材料加工的影响 谷万里等对304不锈钢精密铸件进行研究，发现其内部出现的不规则截面点缺陷数量较少, 截面形状不规则, 尺寸在 0.01～0.1 mm 之间, 主要成分为碳、氧、铬、铁和镍, 其中碳元素含量较高。该类缺陷的形成主要由于在脱蜡过程中蜡料有剩余, 燃烧后生成碳化物, 其防止措施是在脱蜡过程中注意死角部位的完全脱蜡。对于圆形截面点缺陷, 数量较多, 截面呈
1、半导体的能带位置 半导体的带隙宽度决定了催化剂的光学吸收性能。半导体的光学吸收阈值λg与Eg有关，其关系式为：λg=1240/Eg。半导体的能带位置和被吸附物质的氧化还原电势，从本质上决定了半导体光催化反应的能力。热力学允许的光催化氧化还原反应要求受体电势比半导体导带电势低（更正）；而给体电势比半导体价带电势高（更负）。导带与价带的氧化还原电位对光催化活性具有更重要的影响。通常价带顶VBT越正，空穴的氧化能力越强，导带底CBB越负，电子的还原能力越强。价带或导带的离域性越好，光生电子或空穴的迁移能力越强，越有利于发生氧化还原反应。对于用于光解水的光催化剂，导带底位置必须比H+/H 2 O的氧化 还原势负，才能产生H 2，价带顶必须比O 2 /H 2 O(+的氧化还原势正，才能产生O 2 ,。 因此发生光解水必须具有合适的导带和价带位置，而且考虑到超电压的存在，半 导体禁带宽度Eg应至少大于。目前常被用作催化剂的半导体大多数具有较大的禁带宽度，这使得电子-空穴具有较强的氧化还原能力。 2、光生电子和空穴的分离和捕获 光激发产生的电子和空穴可经历多种变化途径，其中最主要的是分离和复合两个相互竞争的过程。对于光催化反应来说，光生电子和空穴的分离与给体或受体发生作用才是有效的。如果没有适当的电子或空穴的捕获剂，分离的电子和空穴可能在半导体粒子内部或表面复合并放出荧光或热量。空穴捕获剂通常是光催化剂表面吸附的OH-基团或水分子，可能生成活性物种·OH，它无论是在吸附相还是在溶液相都易引发物质的氧化还原反应，是强氧化剂。光生电子的捕获剂主要是吸附于光催化剂表面上的氧，它既能够抑制电子与空穴的复合，同时也是氧化剂，可以氧化已经羟基化的反应产物。 3、晶体结构 除了对晶胞单元的主要金属氧化物的四面体或八面体单元的偶极矩的影响，晶体结构（晶系、晶胞参数等）也影响半导体的光催化活性。TiO 2 是目前认为最 好的光催化剂之一。TiO 2 主要有两种晶型—锐钛矿和金红石，两种晶型结构均可 由相互连接的TiO 6 八面体表示，两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互连接的方式不同。结构上的差异导致了两种晶型有不同的质量密度及电子能带结构。锐钛矿的质量密度略小于金红石，且带间隙（）略大于金红石（），这是其光催化活性比金红石的高。 4、晶格缺陷 根据热力学第三定律，除了在绝对零度，所有的物理系统都存在不同程度的不规则分布，实际晶体都是近似的空间点阵式结构，总有一种或几种结构上的缺陷。当有微量杂质元素掺入晶体时，也可能形成杂质置换缺陷。这些缺陷的存在
2.5 各种因素对钢材性能的影响 一．化学成分 普通碳素钢中Fe占99%，其他杂质元素占1%；普通低合金钢中有＜5%的合金元素。 碳（C）：钢材强度的主要来源，但是随其含量增加，强度增加，塑性、冷弯性能、冲击性能、疲劳强度降低，可焊性降低，抗腐蚀性降低。 一般控制在0.22%以下，在0.2以下时，可焊性良好。 硫（S）：热脆性。有害元素，引起热脆和分层。不得超过0.05%。 磷（P）：冷脆性。抗腐蚀能力略有提高，可焊性降低。不得超过0.045%。 锰（Mn）：合金元素。弱脱氧剂。与S形成MnS，（熔点为1600℃），可以消除一部分S的有害作用。 硅（Si）：合金元素。强脱氧剂。，可细化精粒，提高强度，且不影响其它性能，但过量会恶化焊接性和抗锈性。 钒（V）：合金元素。细化晶粒，提高强度，其碳化物具有高温稳定性，适用于受荷较大的焊接结构。 氧（O）：有害杂质。 氮（N）：有害杂质。 碳当量(carbon equivalent ) 把钢中合金元素的含量按其对某种性能(如焊接性、铸造工艺性等)的作用换算成碳的相当含量。 C eq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15 二．冶金缺陷 常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹等。 1.偏析：金属结晶后化学成分分布不均匀的现象。主要是硫、磷偏析，其 后果是偏析区钢材的塑性、韧性、可焊性变坏。 2.非金属夹杂：指钢材中的非金属化合物，如硫化物、氧化物，他们使钢
材性能变脆。 3. 裂纹：钢材中存在的微观裂纹。 4. 气泡：浇铸时由FeO 和C 作用所生成的CO 气体不能充分逸出而滞留在 钢锭那形成的微小空洞。 5. 分层：浇铸时的非金属夹杂在轧制后可能造成钢材的分层。 三．构造缺陷 a) N σ应力集中现象 x y b) (σ ) σx max c) N 试件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度突变时，应力不均匀，力线变曲折，缺陷处有高峰应力——应力集中。 结果：塑性降低，脆性增加。 应力集中对σ－ε关系的影响 σ 3000 200100600500400700 原因：不正确的设计（构造不合理）、制造（不光滑）及使用（在构件上乱打火等）。