材料科学基础-第五章
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材料科学基础_第五章材料的形变和再结晶材料的形变是指材料在外力作用下发生的形状、尺寸及结构的变化。
形变可以分为弹性变形和塑性变形两种形式。
弹性变形是指物质在外力作用下只发生形状的改变,而不发生组织内部结构的改变,当外力消失时,物质能恢复到原来的形状。
塑性变形是指物质在外力作用下发生形状和内部结构的改变,当外力消失时,物质不能恢复到原来的形状。
形变过程中,材料的内部晶粒会发生滑移、动晶界和晶界迁移等变化,这些变化有助于减小材料中的位错密度,同时也能影响晶粒的尺寸、形状和分布。
当形变达到一定程度时,晶粒内部会产生高密度的位错,这会导致晶体的韧性下降,同时也容易引起晶粒的断裂和开裂。
因此,形变过程中产生的位错对材料的性能具有重要影响。
再结晶是指在材料的形变过程中,通过退火处理使晶粒重新长大,去除或减小形变过程中产生的位错和晶界等缺陷,从而改善材料的力学性能和其他性能。
再结晶的发生与材料的种类、成分、形变方式等因素有关。
再结晶可以通过两种方式实现:显微再结晶和亚显微再结晶。
显微再结晶是指晶粒在正常晶界上长大,形成新的晶粒;亚显微再结晶是指材料中的一些晶粒发生部分再结晶,形成较大的再结晶晶粒。
再结晶的发生和发展受到晶粒的尺寸、形状和分布的影响。
晶粒尺寸越小,再结晶发生越容易,且再结晶晶粒的尺寸也越小。
再结晶晶粒的尺寸和分布对材料的性能影响很大。
晶粒尺寸较小的材料通常具有优良的力学性能和高韧性,且易于加工。
因此,控制再结晶晶粒的尺寸和分布对材料的性能优化和加工有重要意义。
总之,材料的形变和再结晶是材料科学中重要的研究领域。
通过研究形变和再结晶的机制和规律,可以优化材料的性能和加工过程,从而推动材料科学的发展和应用。
第五章二元合金相图第一节相图的基本知识一. 相律相图:研究合金在平衡的条件下,(无限缓慢冷却)合金的状态与温度、成分间的关系的图解称为相图或平衡图。
组元:组成合金的基本物质。
包括:单个元素或金属化合物如: Fe-C合金组元Fe、Fe3CCu-Ni合金组元Cu、Ni合金系:指研究的对象。
如:Fe-C系,Pb-Sn系等。
状态:指合金在一定条件下有那几项组成,称为合金在该条件下的状态。
如:水在零度时的状态是水和冰两项共存,在零度以上为水,在零度以下为固相冰。
组织:合金中的相以不同的大小、形状、分布组成为组织。
如:珠光体是由F和Fe3C组成的组织。
(二)相律(恒压状态下)系统平衡:如果某组元在各相中的化学位相同,那么就没有物质的迁移现象,系统处于平衡状态。
相律:处于平衡状态的合金,保持相数不变的条件下,独立可变的,且影响和金状态的内、外部因素的数目。
数学表达式:f=C-P+1(恒压)f 为系统的自由度数(系统中独立可变因素);C系统的组元;P相数实例:1.纯金属—正在结晶时相数不变(P=2)f=02.二元合金--正在结晶时两相平衡,(P=2)若温度独立可变(T1 T2)则两相的成分随之变化(T1:L I αH)⑩(T2:L M αN)反之相成分独立可变,温度随之而变f=1正在结晶时三相平衡(P=3)T=T C相成分温度、均不可变f=0图5-2错误二元相图图5-1二元相图应用:(1)确定平衡系中的最大平衡相数(2)判断相图正确与否(3)分析合金的平衡结晶二、二元合金相图的表示方法横坐标表示成分A%+B%=100%纵坐标表示温度C点(表象点)成分:30%Sb,70%Bi温度:450三、二元相图的建立(Cu-Ni系以匀晶相图为例)图5-3 二元相图的表示方法(一)用热分析方法建立相图。
1)配制不同成分的合金( T mA > T Mb)(1)100%Cu,0%Ni (2)70%Cu,30%Ni (3)50%Cu,50%Ni(4)30%Cu,70%Ni (5)0%Cu,100%Ni2)熔化后作各合金的冷却曲线(T-t)3)将各T-t曲线上、下各临界点投影到温度-成分坐标系中4)连接同类型的临界点即得到Cu-Ni二元相图。