08材料科学基础讲义8
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08级材化专业《材料科学基础》课程复习纲要Ⅰ、第一大类知识要点:应该牢固掌握的关键知识要素一、出题形式一:填空类1.在立方系中,晶面族{123}中有 24 组平面,晶面族{100}中有 3 组平面。
2.获得高能量的原子离开原来的平衡位置,进入其它空位或迁移至晶界或表面,形成肖脱基空位。
如果离位原子进入晶体间隙,形成弗仑克尔空位。
3.点缺陷的类型分为空位和间隙原子;当相遇时两者都消失,这一过程称为复合或湮灭。
4.塑性变形不仅可以改变金属材料的外形,还使其内部组织和各种性能发生改变,如:显微组织与性能的变化、形变织构和残余应力。
5.再冷塑变过程中,歪理所做的功有一部分以畸变能的形式储存在形变金属内部,具体表现为:宏观残余应力、微观残余应力和点阵畸变。
6.均匀形核必须具备的条件是:1.必须过冷;2. 必须具备与一定多冷度相适应的能量起伏和结构起伏。
7.面心立方结构的滑移面是{111},共有 4 组,每组滑移面上包含 3 个滑移方向,共有 12 个滑移系。
8.由于晶界阻滞效应及取向差效应,使多晶体的变形抗力比单晶体大,其中,效应是多晶体加工硬化更主要的原因。
9.滑移面应是面间距最大的最密排面,滑移方向是原子最密排方向。
10.金属塑性变形时,外力所作的功除了转化为热量之外,还有一小部分被保留在金属内部,表现为残余应力。
11.金属的热变形是指金属材料在再结晶温度以上的加工变形,在此过程中,金属内部同时进行着加工硬化和回复再结晶软化两个过程。
12. 扩散的驱动力是化学位梯度;再结晶的驱动力为冷变形所产生的储存能的释放;再结晶后晶粒的长大的驱动力是:界面能差,纯金属结晶的驱动力是温度梯度。
13. 晶体中原子在表面、晶界、位错处的扩散速度比原子在晶内的扩散速度快,这种现象叫短路扩散。
14. 回复的初始阶段回复机制以空位迁移为主,后期以为主位错的攀移。
15.材料的结合方式有离子键、共价键、金属键和范德华力四种化学键结合方式。
第八章变形和强化机制一、学习目的材料在加工和服役过程中不可避免产生变形。
研究材料变形的基本原理既是预防材料服役中产生变形、断裂等失效的需要,也是设计材料塑性变形加工工艺的需要。
本章的学习目的就是通过了解晶体材料的变形过程和影响因素,掌握材料变形和强化机制。
增加材料塑性变形抗力的方法叫材料强化,由于晶体材料的塑性变形主要由晶格位错运动实现,因此材料的强化机制本质是阻碍位错运动。
细化晶粒产生更多的晶界以阻碍晶间位错运动;固溶合金化或引入强化相也可有效地阻碍晶格位错的运动;材料在塑性变形过程中会产生位错,因而使随后的位错运动受到抑制,导致材料强化(即加工硬化或形变强化),这些都是晶体材料有效的强化机制。
用晶体材料强化的思路研究高分子材料的弹性变形和塑性变形过程,探讨塑料、橡胶等高分子材料的强韧化机制也是本章的教学目的之一。
二、本章的主要内容1.从原子的角度描述刃型位错和螺型位错的运动。
2.施加切应力会使刃型位错和螺型位错运动,描述塑性变形是怎样由位错运动产生的。
3.定义滑移系,并举例说明。
4.描述多晶金属材料发生塑性变形时,它的晶粒结构是如何变化的。
5.说明晶界是如何阻碍位错运动的,并解释一个有着小晶粒的金属为什么比有着大晶粒的金属强度大。
6.从晶格拉伸与位错相互作用的方面解释置换不同原子的固溶体强化原理。
7.从位错和应变场相互作用的方面描述解释应变强化(冷加工)现象。
8.从材料的微观结构和机械特性改变的方面描绘再结晶。
9.从宏观和原子的角度解释晶粒长大现象。
10.在滑移的基础上考虑,来解释为什么结晶陶瓷材料通常比较脆。
11.描绘半结晶聚合物塑性变形的各个阶段。
12.讨论下列因素对聚合物抗张模量和抗张强度的影响:(a)分子量(b)结晶度(c)预变形(d)不变形材料的热处理。
13.描述弹性聚合物弹性形变的分子途径。
三、重要术语和概念Cold working: 冷加工、冷变形The plastic deformation of a metal at a temperature below that at which it recrystallizes.金属在再结晶温度以下进行的塑性变形。
808材料科学基础讲义第一章引言材料科学是研究材料的组成、性质、结构和性能之间关系的学科。
808材料科学基础讲义旨在介绍材料科学的基本概念、原理和应用。
本讲义将涵盖材料的分类、结构与性质、材料制备与加工等内容,帮助学习者建立起对材料科学的基础理解。
第二章材料的分类材料可以根据其组成、结构和性质进行分类。
常见的分类方法包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料。
金属材料具有良好的导电性和机械性能,常用于制造结构件和导电部件。
陶瓷材料具有良好的耐热性和耐腐蚀性,常用于制造耐火材料和绝缘材料。
高分子材料具有良好的电绝缘性和可塑性,常用于制造塑料和橡胶制品。
复合材料由两种或两种以上的材料组合而成,具有综合性能优异的特点,广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑等领域。
第三章材料的结构与性质材料的性质与其结构密切相关。
材料的结构可以从微观和宏观两个层面进行描述。
微观结构主要指材料的晶体结构和非晶体结构。
晶体结构具有规则的原子排列方式,可以通过X射线衍射等方法进行表征。
非晶体结构具有无序的原子排列方式,常见于玻璃等非晶态材料。
宏观结构主要指材料的晶粒大小、晶界和孪晶等缺陷。
材料的性质包括力学性能、热学性能、电学性能等。
力学性能包括强度、硬度、韧性等指标,热学性能包括热膨胀系数、导热系数等指标,电学性能包括导电性和绝缘性等指标。
第四章材料制备与加工材料的制备与加工是指将原材料转化为具有特定形状和性能的材料的过程。
常见的材料制备方法包括熔融法、溶液法、气相法和固相法等。
熔融法是指将原材料加热至熔化状态,然后冷却固化成型的方法。
溶液法是指将原材料溶解在适当的溶剂中,然后通过结晶、蒸发等方式得到所需的材料。
气相法是指利用气相反应或气相沉积等方式制备材料。
固相法是指通过固相反应或烧结等方式制备材料。
材料的加工包括塑性加工、热加工和表面处理等。
塑性加工是指通过变形、锻造等方式改变材料的形状和性能。
热加工是指通过加热、熔化等方式改变材料的形状和性能。