第二章-材料学基础知识
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一、基本概念1 材料力学的任务是:研究构件的强度、刚度、稳定性的问题,解决安全与经济的矛盾。
2 强度:构件抵抗破坏的能力。
3 刚度:构件抵抗变形的能力。
4 稳定性:构件保持初始直线平衡形式的能力。
5 连续均匀假设:构件内均匀地充满物质。
6 各项同性假设:各个方向力学性质相同。
7 内力:以某个截面为分界,构件一部分与另一部分的相互作用力。
8 截面法:计算内力的方法,共四个步骤:截、留、代、平。
9 应力:在某面积上,内力分布的集度(或单位面积的内力值)、单位Pa。
10 正应力:垂直于截面的应力(σ)11 剪应力:平行于截面的应力()12 弹性变形:去掉外力后,能够恢复的那部分变形。
13 塑性变形:去掉外力后,不能够恢复的那部分变形。
14 四种基本变形:拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。
二、拉压变形15 当外力的作用线与构件轴线重合时产生拉压变形。
16 轴力:拉压变形时产生的内力。
17 计算某个截面上轴力的方法是:某个截面上轴力的大小等于该截面的一侧各个轴向外力的代数和,其中离开该截面的外力取正。
18 画轴力图的步骤是:①画水平线,为X轴,代表各截面位置;②以外力的作用点为界,将轴线分段;③计算各段上的轴力;④在水平线上画出对应的轴力值。
(包括正负和单位)19 平面假设:变形后横截面仍保持在一个平面上。
20 拉(压)时横截面的应力是正应力,σ=N/A21 斜截面上的正应力:σα=σcos²α22 斜截面上的切应力:α=σSin2α/223 胡克定律:杆件的变形时与其轴力和长度成正比,与其截面面积成反比,计算式△L=NL/EA(适用范围σ≤σp)24 胡克定律的微观表达式是σ=Eε。
25 弹性模量(E)代表材料抵抗变形的能力(单位Pa)。
26 应变:变形量与原长度的比值ε=△L/L(无单位),表示变形的程度。
27 泊松比(横向变形与轴向变形之比)μ=∣ε1/ε∣28 钢(塑)材拉伸试验的四个过程:比例阶段、屈服阶段、强化阶段、劲缩阶段。
Fundamentals of Materials Science and Engineering材料科学与工程基础知识点复习第一章绪论一、学习目的:材料科学家或工程技术人员经常遇到的问题是设计问题,而设计问题主要涉及机械、民用、化学和电。
而这些领域都要涉及到选择材料问题。
如何选择材料是非常重要的,选材包含两方面一个是满足性能要求,另一方面是成本低,即所谓“合理选材”。
材料的性能与其成分和内部的组织结构密切相关,材料的组织结构与加工过程有关。
本课程的目的就在于掌握加工过程和材料的组织结构以及性能之间的关系。
为今后进行材料设计和合理选材打下理论基础。
二、本章主要内容1、简介材料的发展史2、材料科学与工程的含义和内容3、材料的分类4、先进材料5、现代材料的需求三、重要术语和概念metal: 金属ceramic: 陶瓷polymer: 聚合物Composites: 复合材料Semiconductors: 半导体Biomaterials: 生物材料Processing: 加工过程Structure: 组织结构Properties: 性质Performance: 使用性能Mechanical properties: 力学性能Electrical properties: 电性能Thermal behavior: 热性能Magnetic properties: 磁性能Optical properties: 光性能Deteriorative characteristics: 老化特性第二章原子结构与化学键一、学习目的我们在自然界中观察到各种现象,归根结底是物质的不同表现形式,也就是说物质构成了世界。
自然界中所有物体均由化学元素及其化合物所组成,同样,各种固体材料也都是由一种或多种元素的原子结合而成的。
学习物质的原子结构和化学键合,是认识和研究各类材料在结构与性能方面所表现出来的个性和共性的基础,也是正确认识和理解材料的性能的重要依据。
材料科学基础考研知识点总结第一章原子结构和键合1.原子键合●金属键●离子键●共价键●氢键●范德华力:静电力诱导力色散力第二章固体结构1.晶体学基础●空间点阵和晶胞●七个晶系14种点阵2.金属的晶体结构●晶体结构和空间点阵的区别3.合金的相结构●晶相指数和晶面指数●晶向指数●晶面指数●六方晶系指数●晶带●晶面间距●晶体的对称性●宏观对称元素●极射投影●金属的晶体结构●三种典型的金属的晶体结构●多晶型性●置换固溶体●间隙固溶体●固溶体的围观不均匀性●影响固溶度的主要因素●固溶体的性质●中间相●正常价化合物●电子化合物●与原子尺寸因素相关的化合物●超结构(有序固溶体)4.常见离子晶体结构●离子晶体配位规则(鲍林规则)●负离子配位多面体规则(引入临界离子半径比值)●电价规则(整体不显电性)●负离子多面体共顶,棱和面规则(由于共用顶,棱和面间距下降,导致库仑力上升,稳定性下降)●不同种类正离子配位多面体规则(能量越高区域越分散)●节约规则(【俄罗斯方块原理】)●典型离子晶体结构●AB型化合物【CsCl结构 NaCl结构 ZnS型结构】●AB2型化合物结构【CaF2 萤石 TiO2金红石型结构】●硅酸盐的晶体结构●孤岛状硅酸盐●组群状硅酸盐●链状硅酸盐●层状硅酸盐●架状硅酸盐5.共价晶体结构第三章晶体中的缺陷1.点缺陷●点缺陷形成●点缺陷的平衡浓度2.位错●刃型位错●螺型位错●混合位错●伯氏矢量●位错运动●位错弹性性质(认识)●位错生成与增值●实际位错中伯氏矢量3.面缺陷●外表面与内表面(了解)●晶界和亚晶界●晶界的特性●孪晶界●相界第四章固体中的扩散1.扩散的表象理论●菲克第一定律●菲克第二定律●扩散方程●置换固溶体扩散(柯肯达尔效应)2.扩散热力学●扩散的热力学分析(上坡扩散)3.扩散的微观理论与机制●扩散机制●晶界扩散及表面扩散●扩散系数4.扩散激活能5.影响扩散的因素●温度●晶体结构●晶体缺陷●化学成分●应力作用6.反应扩散7.离子晶体中的扩散第五章材料的变形1.弹性变形●弹性的不完整性●包申格效应●弹性后效●弹性滞后2.黏弹性变形3.塑性变形●单晶体塑性变形●滑移●孪生●扭折●多晶体的塑性变形●晶粒取向的影响●晶界的影响●合金的塑性变形●单相固溶体塑性变形●影响因素●曲服现象●应变实效●多相合金的塑性变形●弥散分布型合金的塑性变形●塑性变形对组织性能影响●显微组织变化●亚结构变化●性能变化●形变织构●残余应力4.回复与再结晶●冷变形金属在加热时组织与性能的变化●回复●再结晶●晶粒的长大5.热加工●动态回复●动态再结晶●蠕变●超塑性第六章凝固1.相平衡和相率●吉布斯相律2.纯晶体的凝固●液态结构●晶体凝固的热力学条件●形核●晶粒长大●结晶动力学及凝固组织●凝固理论应用3.合金的凝固●正常凝固●区域熔炼●合金成分过冷4.铸锭组织与凝固技术●铸锭的宏观组织●铸锭的缺陷第七章相图1.二元相图基础●2.二元相图●匀晶相图●共晶相图●包晶相图●铁碳相图3.三元相图基●基本特点●表示方法●杠杠定律及重心定律第八章材料的亚稳态1.纳米材料2.准晶3.非晶态4.固态相变形成亚稳相●固体相变形成的亚稳相●固溶体脱溶分解产物●脱熔转变●连续脱溶●不连续脱溶●脱溶过程亚稳相●脱溶分解对性能影响●马氏体转变●特征●形态●贝氏体转变●钢中贝氏体转变特征●贝氏体转变的基本特征。