材料科学基础知识点(2)
第六章
6.1常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生
6.2滑移:在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面(滑移面)和晶向(滑移方向)产生相对位移，且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式
6.3滑移系:一个滑移面和该面上一个滑移方向的成一个滑移系。
6.4金属晶格中的滑移系:P221
面心立方晶格的滑移系:
Cu,Al,Ni,Ag,Au 滑移面{111｝×4 滑移方向<1-10>滑移系个数12
体心立方晶格的滑移系:
α-Fe,W,Moα-Fe,W,Mo α-Fe,K 滑移面 {1-10}×6 {1-21}×12 {2-31}×24
滑移方向<111>×2 <111>×1 <111>×1 滑移系数目 12 12 24
6.5临界分切应力及其应用。计算分切应力、取向因子。P223
6.6几何硬化：如果某一滑移系原来处于软取向，在拉伸时，随着晶体取向的改变，滑移面的 法向与外力轴夹角越来越远离45°，使滑移变得越来越困难，这种现象称为几何硬化。
6.7 单滑移：只有一组滑移系处于最有利的位置，进行的单系滑移
多滑移：在多个(>2)滑移系上同时或交替进行的滑移。
交滑移：晶体在两个或多个不同滑移面上沿同个共同的滑移方向同时或交替滑移。
他们与位错的关系：晶体的滑移通过位错运动来实现。
6.8 孪生：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面(孪晶面)和一定的晶向(孪生方向) 相对于另一部分作均匀切变所产生的变形
孪生有什么特点?滑移与孪生有何异同?
相同点：沿一定的晶面、晶向进行;不改变结构。
不同:1、孪生使一部分晶体发生了均匀的切变，而滑移是不均匀的。
2、孪生后的晶体变形部分与未变形部分成镜面对称关系，位向发生变化，而滑移后 晶体各部分的位向并未改变。
3、孪生比滑移的临界切应力高得多。
4、孪生对塑性变形的贡献比滑移小得多。
5、孪生在偏光下或腐蚀后仍能看到孪晶，而滑移变形后的试样经抛光后滑移带消失。
6.9细晶强化：多晶体的强度随晶粒细化而提高，这种用细化晶粒来提高材料强度的方法称为 细晶强化。
机理：晶粒越细，晶界越多，位错运动的阻力越大。
6.10固溶强化：当合金由单相固溶体构成时，随溶质含量的增加，强度、硬度不断提高， 塑性、韧性不断下降的现象。
实质：溶质原子与位错的弹性、电、化学交互作用。
6.11弥散强化材料通过基体中分布有细小弥散的第二相质点而产生强化的方法称为弥散强化。 机理：第二相为不可变微粒时，移动的位错与不可变形微粒相遇时，受粒子阻碍而弯曲，位错绕过时既要克服第二相粒子的阻碍作用，又要克服位错环对位错源的反向应力。因此，继续变形时必须增大外应力，从而使流变应力迅速提高。
第二相为不可变微粒时，位错切过机制，造成滑移面上原子错排，要求错排能;位错切过粒子，在滑移面上产生反相畴界，要求反相畴界能;位错切过粒子，生成宽为b的台阶，需要表面能;弹性应力场与位错交互作用，阻碍其运动;位错能量、线张力变化;
6.12变形机构：多晶材料的塑性变形中，随变形度的增加，多晶体中原先任意取向的各个晶粒发生转动，从而使取向趋于一致，形成择优取向，称为变形织构。
6.13加工强化：随变形量的增加，金属的强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象。
机理：产生加工硬化的主要原因是金属在塑性变形时晶粒产生滑移，滑移面和其附近 的晶格扭曲，使晶粒伸长和破碎，金属内部产生残余应力等，因而继续塑性变形就变得困难，从而引起加工硬化。
第七章
7.1冷变形金属在加时，组织和性能发生什么变化?
显微组织变化：
第一阶段-回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化;
第二阶段-再结晶阶段：变形晶粒通过形核和长大过程，完全转变为新的无畸变的等轴晶粒。
第三阶段-晶粒长大阶段：再结晶后的等轴晶粒晶界继续移动，晶粒粗化，直至达到相对稳 定的形状和尺寸。
性能变化：力学、化学、物理性能
1、力学性能
回复阶段：强度、硬度略有下降，塑性略有提高。
再结晶阶段：强度、硬度显著下降，塑性急剧提高。
晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降，塑性在晶粒粗化不十分严重时，仍有继续提高趋势， 晶粒粗化严重时，塑性也下降。
2、物理性能
密度：在回复阶段变化不大，在再结晶阶段急剧升高; 电阻：电阻在回复阶段可明显下降。
3、内应力变化：回复阶段，变形金属的内应力可部分消除;再结晶阶段，内应力全部消除。
7.2.回复：冷变形金属加热时，尚未发生光学显微组织变化前(即再结晶前)的微观结构及性 能的变化过程。
驱动力：弹性畸变能的降低。
回复时，金属内缺陷如何变化?组织如何变化?
低温回复：0.1Tm~0.3Tm，因温度较低，原子活动能力有限，主要局限于点缺陷的运动。通过空位迁移至晶界、位错或与间隙原子结合而消失，空位浓度显著下降。
中温回复：0.3Tm~0.5Tm 因为温度稍高，原子活动能力增强，除点缺陷外，位错也被激活。其主要机制是位错滑移导致位错重新组合，以及异号位错互相抵消，使位错密度有所下降。高温回复：>0.5Tm因温度较高，位错可以被充分激活，发生多变化(同号刃型位错沿垂直于滑移面的方向排成小角度亚晶界)，弹性畸变能降低。同号刃型位错塞积于同一滑移面上时，位错间相互排斥，发生攀移，在不同的滑移面上垂直排。异号刃形位错产生的应变部分抵消。 随多边化的进行，逐步形成位错网络，构成亚晶界。
7.4.再结晶：冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶粒的形核及长大，以无畸变的 等轴晶粒取代变形晶粒的过程。
再结晶时，金属内缺陷如何变化?组织如何变化?
显微组织彻底改组，变形储存能充分释放，性能显著变化。随着保温时间的延长，新的等轴 晶粒逐渐增多并长大，直到完全代替了变形晶粒。
再结晶的驱动力：
7.5再结晶有哪些形核机制：晶界凸出形核 亚晶形核机制
7.6.影响再结晶有哪些因素?如何影响?
退火温度：温度越高，再结晶速度越大。
变形量：变形量越大，再结晶温度越低;变形量增大到一定值，再结晶温度趋于稳定。变形量大,退火时的再结晶速度也快。
原始晶粒尺寸：晶粒越小，驱动力越大,再结晶温度降低;晶界越多，有利于再结晶形核。 微量溶质元素：阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶。
分散相粒子：间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核心，促进再结晶;直径和间距很小时，提高畸变能，但阻碍晶界迁移，阻碍再结晶。
7.7.再结晶后长大时，金属内缺陷如何变化?组织如何变化?再结晶后长大的驱动力是什么?
驱动力：晶粒长大后总的界面能的下降 组织：大晶粒吞食小晶粒。
7.8二次结晶：少数晶粒突发性的、不均匀的长大。
什么情况下易发生二次再结晶(4种)：大晶粒;具有织构的组织中非择优取向的晶粒; 晶界微粒溶解的晶粒;热蚀沟钉扎的薄板中表面能低的晶粒;
7.9热变形：金属在再结晶温度以上的加工变形。
热变性的实质是什么：加工硬化与动态软化同时进行，形变硬化为动态硬化所抵消，不显示硬化作用。
7.10.动态回复与变形速率和温度有何关系?
当变形温度一定时，应变速率越大，达到稳定的应力和应变越大。
当应变速率一定时，变形温度越高，达到稳定的应力和应变越小。
7.11动态再结晶与变形速率和温度有何关系?应变速率低、变形温度高时，晶粒尺寸大。
7.12流线：在热变形中，某些枝晶偏析、夹杂物、第二相等随组织变形而伸长，沿变形方向 分布，晶粒发生再结晶，形成新的等轴晶粒，而夹杂物等沿变形方向呈纤维状分布称为流线。 他对力学性能有什么影响?
使金属机械性能出现各向异性，沿纵向变形方向和横向变形方向性能不同，纵向具有较高的机械性能，特别是塑性和韧性为了保证零件具有较高的机械性能，热加工时应控制工艺使流线与零件工作时受到的最大拉应力的方向一致，而与外加的剪切应力和冲击方向相垂直。
7.13什么是带状组织：热变形后共析钢中的铁素体和珠光体成条带状分布
第八章
8.1相变固态物质在温度、压力、电场、磁场改变时，从一种组织结构转变成另一种组织结构。
8.2惯习面：固态相变时，新相往往在母相的一定晶面族上形成，这组晶面称为惯习面
8.3固态相变的阻力是什么?固态相变时的应变能与表面能。
8.4固态相变均匀形核时，核的形状与界面有什么关系?
具有低表面能和高应变能的共格晶核，倾向于盘状或片状。
具有高表面能和低应变能的非共格晶核，可能呈球形或等轴状，若形核时因体积胀大而引起应变能显著增加，晶核趋于呈片状或针状
8.5脱溶(沉淀)：从过饱和固溶体中析出一个成分不同的新相或形成溶质原子富集的亚稳区 过渡相的过程。
8.6调幅分解：又称增幅分解，指过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成分不同的两 个相的过程
特点：通过上坡扩散实现成分变化，不经历形核阶段，不存在明显的相界面，分解速度快。 条件：起始成分在两个化学拐点之间;每个原子有足够的相变驱动力△Gv。
8.7马氏体相变的特点?
一、马氏体与基体的自由表面交截时，表面出现浮凸。
二、存在不变平面，即惯习面。相变产生的变形是均匀的。
三、马氏体相变中，新旧相之间有一定的位相关系。
四、马氏体具有亚结构。
马氏体相变的分类和马氏体的种类。等温马氏体、变温马氏体
第九章
9.1复合材料：复合材料是由两种或两种以上在物理、化学性质完全不同的物质复合起来而 得到的一种具有优越性能的固体材料。
9.2有哪些复合效应?
线性效应、非线性效应、界面效应、尺寸效应、各向异性效应
9.3有哪些复合思想?
仿生思想、绿色材料思想、充分利用协同效应思想、智能材料思想
9.4什么复合材料的界面?
一般把基体和增强物之间化学成分有显著变化的构成彼此结合的、能传送载荷作用的区 域称之为界面。
9.5如何改进复合材料的界面?
1、降低界面残余应力
2、基体改性
3、纤维表面改善
4、选则合理的复合工艺和使用条件
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5.公共基础知识论述题突击策略
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