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1、材料專業(yè)英文詞匯(全)來(lái)源: 李碩的日志 化學(xué)元素(elements)化學(xué)元素,簡(jiǎn)稱元素,是化學(xué)元素周期表中的基本組成,現(xiàn)有113種元素,其中原子序數(shù)從93到113號(hào)的元素是人造元素。 物質(zhì)(matter)物質(zhì)是客觀實(shí)在,且能被人們通過(guò)某種方式感知和了解的東西,是元素的載體。 材料(materials)材料是能為人類經(jīng)濟(jì)地、用于制造有用物品的物質(zhì)。 化學(xué)纖維 (man-made fiber, chemical fiber)化學(xué)纖維是用天然的或合成的高聚物為原料,主要經(jīng)過(guò)化學(xué)方法加工制成的纖維??煞譃樵偕w維、合成纖維、醋酯纖維、無(wú)機(jī)纖維等。 芯片(COMS chip)芯片是含有一系列電子元件及
2、其連線的小塊硅片,主要用于計(jì)算機(jī)和其他電子設(shè)備。 光導(dǎo)纖維 (optical waveguide fibre)光以波導(dǎo)方式在其中傳輸?shù)墓鈱W(xué)介質(zhì)材料,簡(jiǎn)稱光纖。 激光(laser) (light amplification by stimulated emission of radiation簡(jiǎn)寫為: laser)激光是利用輻射計(jì)發(fā)光放大原理而產(chǎn)生的一種單色(單頻率)、定向性好、干涉性強(qiáng)、能量密度高的光束。 超導(dǎo)(Superconduct)物質(zhì)在某個(gè)溫度下電阻為零的現(xiàn)象為超導(dǎo),我們稱具有超導(dǎo)性質(zhì)的材料為超導(dǎo)體。 仿生材料(biomimetic matorials)仿生材料是模仿生物結(jié)構(gòu)或功能,人
3、為設(shè)計(jì)和制造的一類材料。 材料科學(xué)(materials science)材料科學(xué)是一門科學(xué),它從事于材料本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、分析方面的研究,它的目的在于提供材料結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一描繪,或給出模型,并解釋這種結(jié)構(gòu)與材料的性能之間的關(guān)系。 材料工程(materials engineering)材料工程屬技術(shù)的范疇,目的在于采用經(jīng)濟(jì)的、而又能為社會(huì)所接受的生產(chǎn)工藝、加工工藝控制材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀以達(dá)到使用要求。 材料科學(xué)與工程(materials science and engineering)材料科學(xué)與工程是研究有關(guān)材料的成份、結(jié)構(gòu)和制造工藝與其性能和使用性能間相互關(guān)系的知識(shí)及這些知識(shí)的應(yīng)用,是一門應(yīng)用基礎(chǔ)科
4、學(xué)。材料的成份、結(jié)構(gòu),制造工藝,性能及使用性能被認(rèn)為是材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素。 成份(composition)成分是指材料的化學(xué)組成及其所占比例。 組織、結(jié)構(gòu)(morphology 、 structure)組織結(jié)構(gòu)是表示材料微觀特征的。組織是相的形態(tài)、分布的圖象,其中用肉眼和放大鏡觀察到的為宏觀組織,用顯微鏡觀察到的為顯微組織,用電子顯微鏡觀察到的為電子顯微組織。結(jié)構(gòu)是指材料中原子或分子的排列方式。 性能(property)性能是指材料所具有的性質(zhì)與效用。 工藝 (process)工藝是將原材料或半成品加工成產(chǎn)品的方法、技術(shù)等。 使用性能(performance)材料在具體的使用條件和環(huán)
5、境下所表現(xiàn)出來(lái)的行為。 上一頁(yè)下一頁(yè) 電負(fù)性 ( electro negativity )周期表中各元素的原子吸引電子能力的一種相對(duì)標(biāo)度為電負(fù)性,又稱負(fù)電性。元素的電負(fù)性愈大,吸引電子的傾向愈大,非金屬性也愈強(qiáng)。電負(fù)性的定義和計(jì)算方法有多種,每一種方法的電負(fù)性數(shù)值都不同,比較有代表性的有3種:LC鮑林提出的標(biāo)度。根據(jù)熱化學(xué)數(shù)據(jù)和分子的鍵能,指定氟的電負(fù)性為3.98,計(jì)算其他元素的相對(duì)電負(fù)性。RS密立根從電離勢(shì)和電子親合能計(jì)算的絕對(duì)電負(fù)性。AL阿萊提出的建立在核和成鍵原子的電子靜電作用基礎(chǔ)上的電負(fù)性。利用電負(fù)性值時(shí),必須是同一套數(shù)值進(jìn)行比較。 元素的電負(fù)性值(鮑林標(biāo)度)元素電負(fù)性 氫2.20 鈧
6、1.36 鋰0.98 鈦1.54 鈉0.93 釩1.63 鉀0.82 鉻1.66 銣0.82 錳1.55 銫0.79 鐵1.83 鈹1.57 鈷1.88 鎂1.31 鎳1.91 鈣1.00 銅1.90 鍶0.95 鋅1.65 鋇0.89 硼2.04 鋁1.61 砷2.18 鎵1.81 銻2.05 銦1.78 鉍2.02 鉈2.04 氧3.44 碳2.55 硫2.58 硅1.90 硒2.55 鍺2.01 氟3.98 錫1.96 氯3.16 鉛2.33 溴2.96 氮3.04 碘2.66 磷2.19 離子鍵(ionic bond )離子鍵是通過(guò)異性電荷之間的吸引產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合作用,又稱電價(jià)鍵。電離
7、能小的金屬原子(如 堿金屬 )和電子親合能大的非金屬原子(如鹵素)接近時(shí),前者將失去電子形成正離子,后者將獲得電子形成負(fù)離子,正負(fù)離子通過(guò)庫(kù)侖作用相互吸引。當(dāng)這種吸引力與離子的電子云之間的排斥力達(dá)到平衡時(shí),形成穩(wěn)定的以離子鍵結(jié)合的體系。 離子鍵的特征是作用力強(qiáng),而且隨距離的增大減弱較慢;作用不受方向性和飽和性的限制,一個(gè)離子周圍能容納多少個(gè)異性離子及其配置方式,由各離子間的庫(kù)侖作用決定。以離子鍵結(jié)合的體系傾向于形成晶體,以便在一個(gè)離子周圍形成盡可能多的離子鍵,例如NaCl分子傾向于聚集為NaCl晶體,使每個(gè)鈉(或氯)離子周圍的離子鍵從1個(gè)變?yōu)?個(gè)。 共價(jià)鍵(covalent bond)共價(jià)鍵是
8、原子之間通過(guò)共享電子而產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合作用。典型的共價(jià)鍵存在于同核雙原子分子中,由每個(gè)原子提供一個(gè)電子構(gòu)成成鍵電子對(duì)。這對(duì)電子的自旋方向相反,集中在中間區(qū)域,并吸引帶正電的兩個(gè)原子的核心部分而把它們結(jié)合起來(lái)。在異核雙原子分子中,2個(gè)原子的核心部分對(duì)成鍵電子的吸引力不同,成鍵電子偏向一方,例如在氟化氫分子中電子偏向氟,這種化學(xué)鍵稱為極性鍵。共價(jià)鍵的特征是有飽和性、方向性和作用的短程性。一個(gè)原子能形成的典型共價(jià)鍵的數(shù)目等于該原子的價(jià)電子數(shù),稱為它的原子價(jià)。共價(jià)鍵之間有特定的相對(duì)取向,例如水分子呈彎曲形,而二氧化碳分子是直線形的。共價(jià)鍵的方向性使分子具有特定的幾何形狀。 金屬鍵 (metallic b
9、ond )使金屬原子結(jié)合成金屬的相互作用。金屬原子的電離能低,容易失去電子而形成正離子和自由電子,正離子整體共同吸引自由電子而結(jié)合在一起。金屬鍵可看作高度離域的 共價(jià)鍵 ,但沒(méi)有飽和性和方向性。金屬鍵的顯著特征是成鍵電子可在整個(gè)聚集體中流動(dòng),這使金屬呈現(xiàn)出特有的屬性:良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、高的熱容和熵值、延展性和金屬光澤等。 分子鍵(molecule bond)惰性氣體分子間是靠分子鍵結(jié)合的,其實(shí)質(zhì)是分子偶極矩間的庫(kù)侖相互作用,這種結(jié)合鍵較弱。其分子間相互作用力為范德華力。 氫鍵(hydrogen bond)一個(gè)與電負(fù)性高的原子X(jué)共價(jià)結(jié)合的氫原子(X-H)帶有部分正電荷,能再與另一個(gè)電負(fù)性高的
10、原子(如Y)結(jié)合,形成一個(gè)聚集體X-HY的化學(xué)結(jié)合作用。X、Y原子的電負(fù)性越大、半徑越小, 則形成的氫鍵越強(qiáng)。例如,F-HF是最強(qiáng)的氫鍵。氫鍵表面上有飽和性和方向性:一個(gè)H原子只能與兩個(gè)其他原子結(jié)合,X-HY要盡可能成直線。但氫鍵HY之間的作用主要是離子性的,呈現(xiàn)的方向性和飽和性主要是由X和Y之間的庫(kù)侖斥力決定的。氫鍵可以在分子內(nèi)形成,稱為內(nèi)氫鍵;也可以在兩個(gè)分子之間形成。分子間的氫鍵可使很多分子結(jié)合起來(lái),形成鏈狀、環(huán)狀、層狀或立體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。氫鍵的鍵能比較小,通常只有1725千焦/摩爾。但氫鍵的形成對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)有顯著影響,例如使熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高;溶質(zhì)與溶劑之間形成氫鍵,使溶解度增大;在核磁共振
11、譜中氫鍵使有關(guān)質(zhì)子的化學(xué)位移移向低場(chǎng);在紅外光譜中氫鍵X-HY的形成使X-H的特征振動(dòng)頻率變小并伴有帶的加寬和強(qiáng)度的增加;氫鍵的形成決定蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象,在生物體中起重要的作用。 晶體 (crystal)微粒(原子、分子或離子) 在空間呈三維周期性規(guī)則排列的固體。自然界的物質(zhì)有3種存在形態(tài),即氣體、液體和固體, 固體物質(zhì)又有晶體和非晶態(tài)之分,例如玻璃是非晶態(tài)物質(zhì)。固體物質(zhì)中絕大多數(shù)都是晶體,如金屬、合金、硅酸鹽,大多數(shù)無(wú)機(jī)化合物和一些有機(jī)化合物,甚至植物纖維都是晶體。有些晶體具有規(guī)則的多面體外形,如水晶,稱為單晶體;有些則沒(méi)有規(guī)則整齊的外形,如金屬,整個(gè)固體是由許多取向隨機(jī)的微小單晶顆粒組合而
12、成,這樣的固體稱為多晶體。 晶體的一切性質(zhì)無(wú)不與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有三維周期性這個(gè)特征密切相關(guān),如晶體具有固定的熔點(diǎn)、各向異性、對(duì)稱性、能使X射線發(fā)生衍射。固體物質(zhì)是否為晶體,一般用X射線衍射法予以鑒定。另外,晶體還具有對(duì)稱性。 準(zhǔn)晶 (Quasicrystal)準(zhǔn)晶是同時(shí)具有長(zhǎng)程準(zhǔn)周期平移性和非晶體學(xué)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的固態(tài)有序相。準(zhǔn)周期性和非晶體學(xué)對(duì)稱性構(gòu)成了準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)的核心特征。 非晶(amorphism)與晶體不同,非晶體原子排列是短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序,固體的性能是各向同性的。 液晶(liquid crystal)液晶態(tài)是介于三維有序晶態(tài)與無(wú)序晶態(tài)之間的一種中間態(tài)。在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的,它既具有液體的易流動(dòng)
13、性,又具有晶體的雙折射等各向異性的特征。處于液晶態(tài)的物質(zhì),其分子排列存在位置上的無(wú)序性,但在取向上仍有一維或二維的長(zhǎng)程有序性,因此液晶又可稱為“位置無(wú)序晶體”或“取向有序液體”。液晶材料都是有機(jī)化合物,有小分子也有高分子,其數(shù)量已近萬(wàn)種,通常將其分為二大類,熱致液晶和溶致液晶。熱致液晶只在一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)液晶態(tài),即這種物質(zhì)的晶體在加熱熔化形成各向同性的液體之前形成液晶相。熱致液晶又有許多類型,主要有向列型、近晶型和膽甾型。溶致液晶是一種只有在溶于某種溶質(zhì)中才呈現(xiàn)液晶態(tài)的物質(zhì)?;?element)組成晶體的原子、離子、分子或原子團(tuán)統(tǒng)稱稱為晶體的基本結(jié)構(gòu)單元,簡(jiǎn)稱基元。點(diǎn)陣(lattice)晶
14、體基元周期性排列的點(diǎn)的集合,它就稱為“晶格”(或點(diǎn)陣),這些點(diǎn)被稱為格點(diǎn)。因此,可以說(shuō)晶體的結(jié)構(gòu)是由組成晶體的基元加上空間點(diǎn)陣來(lái)決定的。晶胞(crystal cell)晶胞是晶體的基本結(jié)構(gòu)單位。反映晶體結(jié)構(gòu)三維周期性的晶格將晶體劃分為一個(gè)個(gè)彼此互相并置而等同的平行六面體,即為晶胞。晶胞包括兩個(gè)要素:一是晶胞的大小、型式;另一是晶胞的內(nèi)容,前者主要指晶胞參數(shù)的大小,即平行六面體的邊長(zhǎng)a 、b、c和夾角、的大小, 以及與晶胞對(duì)應(yīng)的空間點(diǎn)陣型式,即屬于簡(jiǎn)單格子P還是帶心格子I、F或C等;后者主要指晶胞中有哪些原子、離子以及它們?cè)诰О械姆植嘉恢玫?。面心立方結(jié)構(gòu)(fccface-centered-cu
15、bic),體心立方結(jié)構(gòu)(bccbody-centered-cubic)和密排六方結(jié)構(gòu)(hcphexagonal close-packed)金屬所具有的典型晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)(fcc)(圖2-27),體心立方結(jié)構(gòu)(bcc)(圖2-28)和密排六方結(jié)構(gòu)(hcp)(圖2-29),皆屬于立方結(jié)構(gòu)晶系。具有面心立方結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)金屬有: -Fe 、Al、Ni、Cu、Ag、Au、Pt,等具有體心立方結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)金屬有:-Ti、V、Cr、-Fe、-Zr、Nb、Mo、Ta、W等具有密排六方結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)金屬有:-Ti、-Zr、Co、Mg、Zn等 離子鍵(ionic bond )離子鍵是通過(guò)異性電荷之間的吸引產(chǎn)生的化
16、學(xué)結(jié)合作用,又稱電價(jià)鍵。電離能小的金屬原子(如 堿金屬 )和電子親合能大的非金屬原子(如鹵素)接近時(shí),前者將失去電子形成正離子,后者將獲得電子形成負(fù)離子,正負(fù)離子通過(guò)庫(kù)侖作用相互吸引。當(dāng)這種吸引力與離子的電子云之間的排斥力達(dá)到平衡時(shí),形成穩(wěn)定的以離子鍵結(jié)合的體系。 離子鍵的特征是作用力強(qiáng),而且隨距離的增大減弱較慢;作用不受方向性和飽和性的限制,一個(gè)離子周圍能容納多少個(gè)異性離子及其配置方式,由各離子間的庫(kù)侖作用決定。以離子鍵結(jié)合的體系傾向于形成晶體,以便在一個(gè)離子周圍形成盡可能多的離子鍵,例如NaCl分子傾向于聚集為NaCl晶體,使每個(gè)鈉(或氯)離子周圍的離子鍵從1個(gè)變?yōu)?個(gè)。 上一頁(yè)下一頁(yè) 硅
17、酸鹽結(jié)構(gòu)(silicate structure)硅酸鹽結(jié)構(gòu)是一種共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu),硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元就是 四面體(圖2-33),硅原子位于氧原子四面體間隙中,每個(gè)氧原子外層只有7個(gè)電子,為-1價(jià),還能和其他金屬離子鍵合,其中Si的配位數(shù)是4,氧的配位數(shù)是2,Si-O-Si的結(jié)合鍵間鍵角接近145。這種硅氧四面體可以孤立地在結(jié)構(gòu)中存在,如鎂橄欖石Mg2SiO4 ,鋯英石ZrSiO4等;也可以通過(guò)其頂點(diǎn)互相連接;除可以連成骨架狀外,還可以連成鏈狀和層狀(圖2-34)。莫萊石就是鏈狀硅酸鹽,高嶺土和滑石則是層狀硅酸鹽。 離子晶體結(jié)構(gòu)(ion crystal structure)離子晶體是由正負(fù)離子通
18、過(guò)離子鍵,按一定方式堆積起來(lái)而形成的,也就是說(shuō),離子晶體的基元是離子而不是原子了,這些離子化合物的晶體結(jié)構(gòu)必須確保電中性,而又能使不同尺寸的離子有效地堆積在一起。多數(shù)鹽類,堿類(金屬氫氧化物)及金屬氧化物都形成離子晶體。 周期性(periodicity)對(duì)空間點(diǎn)陣,可以看成是由幾何點(diǎn)沿空間三個(gè)不共面的方向各按一定距離無(wú)限重復(fù)地平移構(gòu)成(圖2-20),每個(gè)方向的一定平移距離稱為該點(diǎn)陣在該方向的周期,故周期性也可以稱之為平移對(duì)稱性。理想晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是組成晶體的原子、分子或原子團(tuán)等在三維空間中有規(guī)則地周期性重復(fù)排列,這種周期性排列是晶體最基本的特點(diǎn),也是研究晶體各種物理性質(zhì)的重要基礎(chǔ)。 對(duì)稱性(s
19、ymmetry)晶體的對(duì)稱性是指晶體經(jīng)過(guò)某種幾何變換(平移、旋轉(zhuǎn)等操作)仍能恢復(fù)原狀的特性。配位數(shù)(CNcoordination number)對(duì)于簡(jiǎn)單晶格,配位數(shù)CN為晶格中任一原子周圍最近鄰且等距離的原子數(shù);致密度(堆積因子)(Packing factor)原子體積占總體積的百分?jǐn)?shù)。若以一個(gè)晶胞來(lái)計(jì)算,致密度就是晶胞中原子體積與晶胞體積之比,即k=nv/V,其中v為單個(gè)原子的體積 ,V為晶胞體積,n為一個(gè)晶胞中的原子數(shù)。 離子半徑(ionic radius)離子半徑是反映 離子大小的一個(gè)物理量。離子可近似視為球體,離子半徑的導(dǎo)出以正、負(fù)離子半徑之和等于 離子鍵 鍵長(zhǎng)這一原理為基礎(chǔ),從大量X
20、射線晶體結(jié)構(gòu)分析實(shí)測(cè)鍵長(zhǎng)值中推引出離子半徑。離子半徑的大小主要取決于離子所帶電荷和離子本身的電子分布,但還要受離子化合物結(jié)構(gòu)型式(如配位數(shù)等)的影響。 負(fù)離子配位多面體(Anion coordination polyhedron)負(fù)離子配位多面體指的是離子晶體結(jié)構(gòu)中,與某一個(gè)正離子成配位關(guān)系而且相鄰的各個(gè)負(fù)離子中心線所構(gòu)成的多面體??瘴?vacancy)如果晶格中某格點(diǎn)上的原子空缺了,則稱為空位,這是晶體中最重要的點(diǎn)缺陷。 間隙原子(interstice)脫位原子有可能擠入格點(diǎn)的間隙位置,形成間隙原子。 色心 (color center)離子晶體的某些點(diǎn)缺陷是有效電荷的中心,他們可能束縛電子,
21、這種缺陷的電子結(jié)構(gòu)能吸收可見(jiàn)光而使該晶體著色,故稱這種能吸收可見(jiàn)光的晶體缺陷為色心。 刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)(edge dislocation、screw dislocation)晶體中由于滑移或晶體失配,原子或離子排列的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變的線型缺陷軌道稱為位錯(cuò)線,簡(jiǎn)稱位錯(cuò)(dislocation)。晶體中位錯(cuò)的基本類型為刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)。圖2-47是刃型位錯(cuò)模型,可以看到,與完整晶格相比,它多了一個(gè)半原子面,而且這個(gè)半原子面象個(gè)劈一樣,楔入完整晶體,終止于晶體中,面的邊緣是一條線,這條線周圍若干個(gè)原子距離內(nèi)的原子的規(guī)則排列遭到破壞,這就形成了刃位錯(cuò)。如果讓晶體中的一部分在切應(yīng)力作用下滑移,如圖2-4
22、7所示,可以發(fā)現(xiàn),發(fā)生滑移與未發(fā)生滑移的交界處也是一條直線,其附近原子的規(guī)則排列也被破壞了,如圖2-48所示,這些原子呈螺旋狀分布,稱這種位錯(cuò)為螺型位錯(cuò)。 晶界(grain boundary)不同取向的晶粒之間的界面。 孿晶界(twin boundary)孿晶間的界面叫孿晶界,其界面兩側(cè)的原子排列成鏡面對(duì)稱。 相(phase)相是指系統(tǒng)中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)均勻的部分。氣體在平衡條件下,不論有多少組分,都是均勻的,因此氣相只有一種,固體內(nèi)部就比較復(fù)雜了,在固體材料中,具有同樣聚集狀態(tài),同樣原子排列特征性質(zhì),并以界面相互隔開(kāi)的均勻組成部分稱之為“相”。相可以是單質(zhì),也可以是化合物。材料的性能與各組成相的性
23、質(zhì)、形態(tài)、分布和數(shù)量直接有關(guān)。 組織(morphology)組織是相的形態(tài)、分布的圖象,其中用肉眼和放大鏡觀察到的為宏觀組織,用顯微鏡觀察到的為顯微組織,用電子顯微鏡觀察到的為電子顯微組織。 相圖 (phase diagram)平衡狀態(tài)下物系的組分、物相和外界條件間相互關(guān)系的幾何描述,也稱狀態(tài)圖或平衡圖。凝聚體系的相圖多數(shù)是恒壓下的溫度-組分關(guān)系圖。 杠桿定律(lever law)確定某種成份的合金在二相區(qū)中各相的相對(duì)含量的法則。首先要確定各單相的成份。在一定溫度下,兩單相的成份是確定的,就是溫度水平線與相界線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的成份。如圖2-58所示,現(xiàn)在我們考慮成份為 C %(wt)的A合金在t
24、1溫度下液、固二相的相對(duì)含量。從圖中可以看出,液相濃度為 CL %(wt),固相濃度為 C%(wt),假設(shè)合金的質(zhì)量為1,液相質(zhì)量為WL,固相質(zhì)量為W,則WL+W=1,另外合金A中的含Ni量應(yīng)該等于液相含Ni量和固相合Ni量之和,即WL CL + W C= 1xC,由這二式可以得出WL/ W=( C- C)/(C- CL)= rb /ar ,再變換一下可得WL?ar = W?rb ,這個(gè)關(guān)系式與以r為支點(diǎn),以a、b二點(diǎn)為受力端點(diǎn)的杠桿平衡時(shí)的關(guān)系類似,故稱其為杠桿定律。 勻晶相圖(somorphous)這種相圖的特點(diǎn)是兩組元不但在液態(tài)無(wú)限互溶,而且在固態(tài)也無(wú)限互溶。結(jié)晶時(shí),都是從液相中結(jié)晶出單
25、相固溶體。我們把從液相結(jié)晶出單相固溶體的結(jié)晶過(guò)程稱為勻晶轉(zhuǎn)變。具有這類相圖的二元合金系有Cu-Ni、Ag-Au、Fe-Ni、Cr-Mo、Cu-Au等,有些硅酸鹽材料如鎂橄欖石(Mg2 SiO4)-鐵橄欖石(Fe2SiO2)等也具有此類特征。 共晶反應(yīng)(eutectic reaction)在共晶相圖上有單相區(qū)。兩單相區(qū)之間為雙相區(qū)。另外還都有一條水平線,如Pb-Sn相圖上MEN,這表示在水平線所對(duì)應(yīng)的這個(gè)特定溫度下有三相共存。E點(diǎn)是二條液相線AE和BE的交點(diǎn),在E點(diǎn)的上方是液相,其下方是、二相共存區(qū)。這說(shuō)明,相當(dāng)于E點(diǎn)成份的液相在冷卻至三相共存線的溫度時(shí),會(huì)同時(shí)結(jié)晶出成份為M的相和成份為N的相,
26、這種反應(yīng)可以寫成如下形式:這種由某一成份液相在恒溫下同時(shí)結(jié)晶出二個(gè)成份不同的固相的反應(yīng)稱為共晶反應(yīng),發(fā)生共晶反應(yīng)的溫度TE為共晶溫度,成份為E點(diǎn)的合金為共晶合金。共晶組織為相和相的機(jī)械混合物,它們通常呈層片狀相間分布。 共晶相圖(eutectic phase diagram)兩組元在液態(tài)無(wú)限互溶,固態(tài)有限互溶或完全不互溶,冷卻過(guò)程中發(fā)生共晶反應(yīng)的相圖為共晶相圖。具有共晶相圖的合金系有Pb-Sn、Al-Si、Pb-Bi等,一些硝酸鹽也具有共晶相圖。 包晶反應(yīng)(peritectic reaction)包晶反應(yīng)是由一固定成份的液相和一固定成份的固相相互作用生成另一個(gè)固定成份的固相,其反應(yīng)式可表示為
27、,包晶反應(yīng)的產(chǎn)物是單相固溶體。 包晶相圖 (peritectic phase diagram)兩組元在液態(tài)無(wú)限固溶,固態(tài)下有限互溶(或不互溶)并發(fā)生包晶反應(yīng)的二元系相圖稱為包晶相圖,Pb-Ag就形成包晶相圖,陶瓷ZrO2-CaO也形成包晶相圖。在包晶相圖上也存在單相區(qū)、雙相區(qū)、三相區(qū),也是只有在特定的溫度下才能三相共存。Fe-C相圖(Fe-C phase diagram)Fe-C相圖是Fe-C合金的二元相圖,是材料科學(xué)尤其是金屬熱處理最重要的相圖之一。 共析反應(yīng) (eutectoid reaction)共析反應(yīng)是由一固定成份的固相在特定溫度下同時(shí)析出兩種固相的反應(yīng),其反應(yīng)式可表示為 ,共析反應(yīng)
28、的產(chǎn)物是兩種固相的機(jī)械混合物。 鐵素體 (ferrite)鐵或其內(nèi)固溶有一種或數(shù)種其他元素所形成的、晶體點(diǎn)陣為體心立方的固溶體。 奧氏體 (austenite)鐵內(nèi)固溶有碳和或其他元素的、晶體結(jié)構(gòu)為面心立方的固溶體。它是以英國(guó)冶金學(xué)家R.Austen的名字命名的。 珠光體 (pearlite)本意是奧氏體從高溫緩慢冷卻時(shí)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的產(chǎn)物,其立體形態(tài)為鐵素體薄層和碳化物(包括滲碳體)薄層交替重疊的層狀復(fù)相物。廣義則包括過(guò)冷奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變所形成的層狀復(fù)相物。這種組織是以其金相形態(tài)酷似珍珠母甲殼外表面的光澤而得名。 固溶體 (solid solution)固態(tài)條件下,一種組分(溶劑)內(nèi)
29、 “溶解”了其他組分(溶質(zhì))而形成的單一、均勻的晶態(tài)固體。固溶體有置換型(替位型)和間隙型(填隙型)兩種:溶質(zhì)原子位于溶劑晶格中某些結(jié)點(diǎn)位置時(shí)形成置換型固溶體;溶質(zhì)原子位于溶劑晶格中某些間隙位置時(shí)形成間隙型固溶體。 能帶 (energy band)能帶是描述晶體中電子能量狀態(tài)的一個(gè)物理概念。晶體是由大量原子規(guī)則排列組成的,在晶體中原子的外層電子運(yùn)動(dòng)已不再局限在該原子附近,而是可以在整個(gè)晶體中運(yùn)動(dòng)。這種情況稱為電子運(yùn)動(dòng)的共有化。其結(jié)果是:個(gè)孤立原子有個(gè)相同的能級(jí),在晶體中變成個(gè)能量略有差別的不同等級(jí),構(gòu)成能帶。 空帶(vacancy band)沒(méi)有被電子或空穴填充的能帶。 導(dǎo)帶 (conduct
30、ion band)金屬的價(jià)帶之上的最低能帶有大量電子,但沒(méi)有占滿所有的能帶,這些電子在電場(chǎng)作用下,可以在晶體中運(yùn)動(dòng),引起電流,因此這種能帶稱為導(dǎo)帶。 價(jià)帶(valence band)一系列能帶中,能量最高的滿帶被稱為價(jià)帶。 禁帶(forbidden band) 有些晶體中,能帶和能帶之間有一定的間隔,這個(gè)間隔中的能量一般是該晶體電子不能具有的,所以稱此間隔為禁帶。禁帶往往表示價(jià)帶和最低導(dǎo)帶之間的能量間隔。 能隙(energy gap)固體中電子兩相鄰能帶相隔的能量范圍稱為能隙,亦稱為禁帶寬度。 彈性(elastic property)彈性是反映晶格中原子在外力作用下自平衡位置產(chǎn)生可逆位移的力學(xué)
31、性能之一。 虎克定律(Hookes law)當(dāng)材料發(fā)生彈性變形的時(shí)候,應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系,即E,這就是著名的虎克定律,E為楊氏模量,為應(yīng)力,既單位面積所受的力,為應(yīng)變,既單位長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)。 塑性(plasticity)塑性是指材料斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。 延伸率(percentage of elongation)延伸率指的是試樣拉斷后標(biāo)距的伸長(zhǎng)和原始標(biāo)距的百分比。 斷面收縮率(percentage reduction of area)斷面收縮率是試樣拉斷后,縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。 強(qiáng)度(strength)強(qiáng)度是材料或物件經(jīng)得起變形的能力。 屈服強(qiáng)度(yield s
32、trength) 屈服強(qiáng)度是試樣在拉伸過(guò)程中,開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形所須的應(yīng)力。通常用標(biāo)距部分殘余伸長(zhǎng)達(dá)到原標(biāo)距長(zhǎng)度的規(guī)定數(shù)值時(shí)之力除以原橫截面積所得的應(yīng)力來(lái)表示,一般取殘余應(yīng)變0.2%。 抗拉強(qiáng)度(tensile strength)抗拉強(qiáng)度是在拉伸試驗(yàn)中,試樣所能承受的最大負(fù)荷除以原橫截面積所得的應(yīng)力值。 韌性(toughness)韌性是材料在外力作用下,在塑性形變過(guò)程中吸收能量的能力。吸收能量愈大,韌性愈好。 斷裂韌性fracture toughness斷裂韌性是斷裂力學(xué)中,量度裂紋擴(kuò)展阻力的主要指標(biāo)之一,它反映具有裂紋的材料對(duì)外界作用的一種抵抗能力。 硬度(hardness)硬度是指材料表面上
33、不大的體積內(nèi)抵抗變形或破裂的能力。 布式硬度 (Brinell hardness )用一定直徑的球體(鋼球或硬質(zhì)合金球)以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入試樣表面,經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力,用測(cè)量的表面壓痕直徑計(jì)算的一種壓痕硬度值。 洛式硬度(Rockwell hardness)在初始試驗(yàn)力及總試驗(yàn)力先后作用下,將壓頭(金剛石圓錐或鋼球) 壓入試樣表面,經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除主試驗(yàn)力,用測(cè)量的殘余壓痕深度增量計(jì)算的一種壓痕硬度值。 維式硬度(Vickers hardness)將相對(duì)面夾角為136的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗(yàn)力(49.03980.7N)壓入試樣表面,經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力,用測(cè)量的壓痕
34、對(duì)角線長(zhǎng)度計(jì)算的一種壓痕硬度值 顯微硬度(microhardness)顯微硬度主要用于確定很薄的材料、細(xì)金屬絲、小型精密零件(如鐘表和儀表 零件)的硬度,測(cè)定淬硬表面的硬度變化率,研究小面積內(nèi)硬度的變化以及在金相 學(xué)中研究金屬中不同相體的硬度等。測(cè)量方法與維氏硬度基本相同,但載荷很小,以克力計(jì)數(shù);壓痕的特征尺寸也很小,需要用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出,故得名。 固溶強(qiáng)化(solid solution strengthening)在純金屬中加入溶質(zhì)原子(間隙型或置換型)形成固溶合金(或多相合金中的基體相),將顯著提高屈服強(qiáng)度,此即為固溶強(qiáng)化。 形變強(qiáng)化(strain strengthening)從圖3-2的
35、應(yīng)力應(yīng)變曲線上可以看出, 材料屈服以后,隨著塑性變形量的增加,所需的應(yīng)力是不斷增加的,這種現(xiàn)象叫形變強(qiáng)化,也叫加工硬化。形變強(qiáng)化是金屬?gòu)?qiáng)化的 重要方法之一,它能為金屬材料的應(yīng)用提供安全保證,也是某些 金屬塑性加工 工藝所必須具備的條件,如拔制。 晶界強(qiáng)化(grain size strengthening)隨著晶粒細(xì)化,晶界所占體積增加,金屬的強(qiáng)度和塑性是同時(shí)提高的。這種強(qiáng)化工藝稱為晶界強(qiáng)化。 彌散強(qiáng)化(第二相強(qiáng)化)(dispersion strengthening)所謂第二相強(qiáng)化是指在金屬基體(通常是固溶體)中還存在另外的一個(gè)或幾個(gè)相,這些相的存在使金屬的強(qiáng)度得到提高。 擇優(yōu)取向(prefer
36、red orientation)在一般多晶體中,每個(gè)晶粒有不同于相鄰晶粒的結(jié)晶學(xué)取向,從整體看,所有晶粒的取向是任意分布的。但某些情況下,晶體的晶粒在不同程度上圍繞某些特殊的取向排列,就稱為擇優(yōu)取向或簡(jiǎn)稱織構(gòu)。 再結(jié)晶(recrystallization)金屬塑性變形后,被拉長(zhǎng)了的晶粒重新生核、結(jié)晶,變?yōu)榈容S晶粒這種現(xiàn)象稱為再結(jié)晶。 再結(jié)晶溫度(recrystallization temperature)再結(jié)晶溫度是開(kāi)始產(chǎn)生再結(jié)晶現(xiàn)象的最低溫度。對(duì)純金屬,再結(jié)晶溫度約為.Tm,式中Tm為金屬的熔點(diǎn)。 熱處理(heat treatment)熱處理是對(duì)固體金屬或合金進(jìn)行加熱、保溫和冷卻處理以便得到
37、所需性質(zhì)的一種加工工藝。其原理是利用擴(kuò)散、晶核化、沉積和晶體增長(zhǎng)等現(xiàn)象,使金屬或合金的組織發(fā)生變化,進(jìn)而獲得均勻的或改性的機(jī)械和物理性質(zhì)。 擴(kuò)散型相變、非擴(kuò)散型相變(transformation involving diffusion、diffusionless transformation)根據(jù)冷卻速度的不同,存在著二大類固態(tài)相變,一類是相變時(shí)存在原子擴(kuò)散,為擴(kuò)散型相變,如珠光體、貝氏體轉(zhuǎn)變;還有一類是不存在原子的擴(kuò)散,但原子也發(fā)生了重排,為非擴(kuò)散型相變,如馬氏體相變。 馬氏體(martensite)馬氏體是高溫相以很快的速度冷卻,以非擴(kuò)散轉(zhuǎn)變形成的產(chǎn)物。鋼在高溫奧氏體化后淬火得到馬氏體。
38、貝氏體(bainite)貝氏體是在奧氏體化后被過(guò)冷到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間以下,馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間以上這一中溫區(qū)間(所謂“貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間”)轉(zhuǎn)變而成的由鐵素體及其內(nèi)分布著彌散的碳化物所形成的亞穩(wěn)組織。 退火(annealing)將組織偏離平衡態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)溫度,保溫一段時(shí)間,然后緩慢冷卻(爐冷)以獲得接近平衡態(tài)組織的熱處理工藝叫退火 正火(normalizing)將鋼件加熱到Ac3以上30-50,保溫后取出在空氣中冷卻,這是正火 淬火(quenching)將鋼件加熱到奧氏體化溫度并保溫后,急冷(油冷或水冷)至室溫,從而使奧氏體變成馬氏體的處理為淬火。 回火(tempering)回火指將經(jīng)過(guò)淬
39、火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當(dāng)溫度,保溫一段時(shí)間后在空氣或水、油等介質(zhì)中冷卻的金屬熱處理?;鼗鸬淖饔迷谟?提高組織穩(wěn)定性,使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。消除內(nèi)應(yīng)力,以便改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸。調(diào)整材料的力學(xué)性能以滿足使用要求。時(shí)效(ageing)時(shí)效是指合金經(jīng)固溶處理或冷塑性變形后,在室溫或一定溫度保溫,以達(dá)到沉淀硬化目的的工藝。 人工時(shí)效(artifical aging)人工時(shí)效是在高于室溫以上,通過(guò)過(guò)飽和固溶體中可溶組分的脫溶,使合金強(qiáng)化的熱處理。 自然時(shí)效(natural aging)自然時(shí)效是在室溫下,通過(guò)過(guò)飽和固溶體中可溶
40、組分自發(fā)的脫溶,使合金強(qiáng)化的處理。 控制軋制(controlled rolling)把金屬材料壓力加工和熱處理工藝相結(jié)合,同時(shí)利用形變強(qiáng)化與相變強(qiáng)化的一種形變熱處理工藝。 鋁-鋰合金(Al-Li alloy)鋁-鋰合金是一種新型鋁合金材料,具有較高的強(qiáng)度和彈性模量,是航空航天工業(yè)理想的結(jié)構(gòu)材料,用于飛機(jī)上,可減輕飛機(jī)重量816%。鋁鋰合金還具有良好的抗輻照特性和較高的電阻率,經(jīng)受中子輻照后殘留放射性低,可用作核聚變裝置中的真空容器。此外,鋁鋰合金在一定溫度和應(yīng)變速率下具有很好的超塑性,可用以制造超塑性/擴(kuò)散焊接結(jié)構(gòu),應(yīng)用于航空和車輛等各個(gè)領(lǐng)域。 紫銅(red copper)紫銅即純銅。 黃銅(
41、brass)黃銅是以鋅為主要添加元素的銅合金。 青銅(bronze)最早使用的青銅是Cu-Sn合金,現(xiàn)在把除黃銅以外的銅合金都稱為青銅。 型鈦合金 ( - titanium alloy)金屬鈦有兩種異構(gòu)體,一種是密排六方結(jié)構(gòu)的相,是低溫穩(wěn)定相;另一種是體心立方結(jié)構(gòu)的相,是高溫穩(wěn)定相。成分中含有相穩(wěn)定元素,在室溫穩(wěn)定狀態(tài)基本為相的鈦合金為型鈦合金。 型鈦合金 ( - titanium alloy)成分中含有相穩(wěn)定元素,在室溫穩(wěn)定狀態(tài)基本為 相的鈦合金為型鈦合金。 +型鈦合金(+ titanium alloy)成分中含有較多的 穩(wěn)定劑,在室溫穩(wěn)定狀態(tài)由 及 相所組成的鈦合金為+型鈦合金。鈦鋁化合物
42、為基的鈦合金(Ti-Al intermetallic compound)鈦鋁化合物是指Ti3Al,TiAl,TiAl3這些金屬間化合物。鈦鋁化合物為基的鈦合金是一種新型鈦合金。鈦鋁化合物為基的高溫鈦合金與普通鈦合金及鎳基高溫合金比較,高溫性能明顯優(yōu)于普通鈦合金,已與鎳基高溫合金相近。 結(jié)構(gòu)陶瓷(structure ceramics)結(jié)構(gòu)陶瓷是指作為工程結(jié)構(gòu)材料使用的陶瓷材料,主要利用其高機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦,以及高硬度等性能。陶瓷雖然抗壓強(qiáng)度相當(dāng)高,但抗拉強(qiáng)度卻很小,是一種脆性材料。結(jié)構(gòu)陶瓷按其組份可分為氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷,有些結(jié)構(gòu)陶瓷也具有功能陶瓷的性能如ZrO2陶瓷等。
43、相變?cè)鲰g(phase transformation toughening)相變?cè)鲰g是一種有效的增強(qiáng)、增韌方法,利用多晶多相陶瓷中某些相組分在不同溫度的相變,從而達(dá)到增強(qiáng)、增韌的效果,這統(tǒng)稱為相變?cè)鲰g。例如,利用ZrO2的馬氏體相變可以改善陶瓷材料的力學(xué)性能。ZrO2相變?cè)鲰g又分為應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g、微裂紋增韌和表面壓應(yīng)力三種。相變?cè)鲰g不但存在于ZrO2陶瓷中,將ZrO2相顆粒加入其它陶瓷材料中也能產(chǎn)生相變?cè)鲰g的效果。 ZrO2相變?cè)鲰g(zirconium oxide phase transfotmation toughening)ZrO2存在三種晶型,立方、四方、單斜。其中四方相向單斜相的相變伴
44、隨有較大的體積變化7,這種相變體積變化是相變?cè)鲰g的基礎(chǔ)。 應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g(stress-induced phase transformation toughening)分散于陶瓷基體內(nèi)的四方ZrO2相顆粒,從高溫向低溫變化,當(dāng)溫度低于1100時(shí),由于陶瓷基體的約束,不能發(fā)生四方向單斜的相變,四方ZrO2相顆粒以亞穩(wěn)態(tài)的形式存在于室溫,當(dāng)陶瓷基體受到外力的作用,解除了對(duì)四方ZrO2相顆粒的約束,四方ZrO2相顆粒就發(fā)生相變,降低裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度,達(dá)到增強(qiáng)、增韌的目的。 微裂紋增韌(microcrack toughening)分散于陶瓷基體內(nèi)的四方ZrO2相顆粒,在降溫過(guò)程或受力后相變,在裂
45、紋尖端產(chǎn)生多條微裂紋,從而增大了斷裂表面能,達(dá)到增韌的效果。 表面增韌(surface toughening)分散于陶瓷基體表面的四方ZrO2相顆粒,由于在一個(gè)面上沒(méi)有受到約束,相對(duì)于基體內(nèi)的四方ZrO2相顆粒,比較容易相變,在降溫或受力后,表面的四方ZrO2相顆粒發(fā)生相變,產(chǎn)生體積膨脹,使得陶瓷材料的表面受到壓應(yīng)力,達(dá)到增強(qiáng)、增韌的效果。 彌散增韌(dispersion toughening)陶瓷基體中滲入具有一定顆粒尺寸的微細(xì)粉末,達(dá)到增韌的效果,這稱為彌散增韌。這種細(xì)粉料可以是金屬粉末,加入陶瓷基體之后,以其塑性變形,來(lái)吸收彈性應(yīng)變的釋放能,從而增加了斷裂表面能,改善了韌性。細(xì)粉料也可以
46、是非金屬顆粒,在與基體生料顆粒均勻混合之后,燒結(jié)時(shí),多存在于晶界相中,以其高彈性模量和高溫強(qiáng)度增加了整體的斷裂表面能,特別是高溫?cái)嗔秧g性。 纖維增韌(fibre toughening)在陶瓷中加入高彈性模量的纖維,纖維均布于陶瓷基體中,受力時(shí),由于纖維的強(qiáng)度及彈性模量高,大部分應(yīng)力由纖維承受,減輕了陶瓷的負(fù)擔(dān),而且纖維還可以阻止裂紋擴(kuò)展,起到增韌的作用。 層狀化增韌(lamellar toughening)將陶瓷材料層狀化,增加裂紋擴(kuò)展時(shí)的阻力,也能達(dá)到增強(qiáng)、增韌的效果。層狀結(jié)構(gòu)可以使裂紋擴(kuò)展時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 納米陶瓷(nanocrystalline ceramics)具有納米級(jí)晶粒尺寸的陶瓷材料
47、為納米陶瓷。納米級(jí)晶粒尺寸使得陶瓷材料的性能得到改善,目前已有納米Al2O3、ZrO2、TiO2、Si3N4、SiC等陶瓷粉料和陶瓷制品。 硅酸鹽水泥(portland cement)硅酸鹽水泥在建筑上主要用于配制砂漿和混凝土,作為大量應(yīng)用的工程材料,其最重要的性質(zhì)是強(qiáng)度、體積變化以及與環(huán)境相互作用的耐久性。其中,水泥的強(qiáng)度是評(píng)比水泥質(zhì)量的重要指標(biāo),是劃分標(biāo)號(hào)的依據(jù)。影響水泥強(qiáng)度的因素很多,主要有漿體組成、熟料礦物組成、水灰比、水化程度、溫度與壓力等。 硬化水泥漿體(hard cement ingredient)硬化水泥漿體是由無(wú)數(shù)鈣礬石的針狀晶體和多種形貌的CSH,再夾雜著六方板狀的氫氧化鈣
48、和單硫型水化硫鋁酸鈣等晶體交織在一起而形成的,它們密集連生交叉結(jié)合,又受到顆粒間的范德華力或化合鍵的影響,硬化水泥漿就成為由無(wú)數(shù)晶體編織而成的“毛氈”而具有強(qiáng)度。 玻璃(glass)玻璃是無(wú)機(jī)氧化物的熔融混合物,它們并沒(méi)有特有的固定的組成。玻璃按組分可分為三種主要類型:鈉鈣硅、硼硅酸以及鉛硅酸玻璃。 鋼化玻璃(lempered glass)如果能在玻璃表面層中產(chǎn)生“永久性”壓應(yīng)力,就可以使生產(chǎn)的玻璃制品的強(qiáng)度比常規(guī)狀態(tài)高。要使這樣的制品發(fā)生斷裂,就需要較高的張應(yīng)力,這是因?yàn)樵谑惯@類表面缺陷承受張應(yīng)力之前,必須先克服表面的壓應(yīng)力。經(jīng)過(guò)處理而使表面處于壓應(yīng)力狀態(tài)的玻璃被稱為鋼化玻璃。 大分子鏈(m
49、acromolecules)大分子鏈?zhǔn)墙M成高分子材料(也稱為聚合物)的基本單元。大分子鏈的分子量很大(通常幾萬(wàn),再大者可達(dá)數(shù)百萬(wàn)),主要是由C、H、O、N、P、S等原子以共價(jià)鍵方式成鏈。這種分子鏈被稱為大分子鏈。按其主鏈所包含原子的種類,可分為:碳鏈高分子化合物,主鏈全部為碳原子、如聚烯烴、聚二烯烴等(表3-1-1);雜鍵高分子化合物,主鏈除碳原子外,還可有O、N、P、S等元素, 這類高分子化合有聚酯、聚醚、聚酰胺等(表3-1-2);元素有機(jī)聚合物,主鏈?zhǔn)怯蒘i、 Ti、 Al、 B等原子和O原子構(gòu)成, 側(cè)基一般為有機(jī)基團(tuán),如有機(jī)硅樹(shù)脂、有機(jī)硅橡膠等。 分子量(molecular weight
50、)分子量是分子中各原子量的總和。 單體(monomer)單體是能自身聚合或與其他類似的化合物共聚而生成聚合物的簡(jiǎn)單化合物。 聚合物(polymer)聚合物是由聚合生成的具有重復(fù)鏈節(jié)的化合物 鏈節(jié)(monomeric unit)鏈節(jié)是聚合物分子鏈上,含與真實(shí)單體或假想單體相同原子種類和原子數(shù)目的重復(fù)單元。 聚合度(degree of polymerization)大分子鏈中鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù), 稱之為聚合度。 分子量的多分散性(distribution of molecular weight)高分子化合物是由大量的大分子鏈組成的。各個(gè)大分子鏈的鏈節(jié)數(shù)不同,大分子鏈的長(zhǎng)短不同、分子量也不同,高分子化合
51、物中大分子鏈分子量不等的現(xiàn)象稱為分子質(zhì)量的多分散性。這是高分子化合物的一大特點(diǎn),這種分子量的分散性決定了高分子化合物的物理、力學(xué)性能的大分散度。 官能度(functionality)官能度是指在一個(gè)鏈節(jié)上能接上新分子的位置數(shù)。 加聚反應(yīng)(addition reaction)加聚反應(yīng)是指由一種或多種單體相互加成而連接成聚合物的反應(yīng)。 縮聚反應(yīng)(condensation reaction)縮聚反應(yīng)是指由一種或多種單體相互混合而連接成聚合物的同時(shí)析出(縮出)某種低分子物質(zhì)(如水、氨、醇、鹵化氫等)的反應(yīng)。 構(gòu)型(configuration)分子鏈中各種基團(tuán)的空間分布稱為分子鏈的構(gòu)型。 線型(line
52、ar)大分子鏈的形狀有三種: 線型,支化型,體型(或網(wǎng)型)(圖3-55)。線型高分子的結(jié)構(gòu)是整個(gè)分子鏈呈細(xì)長(zhǎng)線條狀,通常卷曲成不規(guī)則的線團(tuán),但受拉時(shí)可以伸展為直線。 支化型(branched)大分子鏈的形狀有三種: 線型,支化型,體型(或網(wǎng)型)(圖3-55)。支化型大分子鏈的結(jié)構(gòu)是在大分子主鏈節(jié)上有一些或長(zhǎng)或短的小支鏈,整個(gè)大分子呈樹(shù)枝狀。 體型(或網(wǎng)型)(network)大分子鏈的形狀有三種: 線型,支化型,體型(或網(wǎng)型)(圖3-1-6)。體型高分子的結(jié)構(gòu)是大分子鏈之間通過(guò)支鏈或化學(xué)鍵連接成一體的所謂交聯(lián)結(jié)構(gòu),在空間呈網(wǎng)狀。 構(gòu)象(conformation)由于單鍵內(nèi)旋引起的原子在空間占據(jù)不
53、同位置所構(gòu)成的分子鏈的各種形象,即為大分子鏈的構(gòu)象。 單鍵內(nèi)旋(rotation of single chain bonds)組成大分子鏈的每個(gè)單鍵,都有一定的鍵長(zhǎng)和鍵角,并且能在保持鍵長(zhǎng)和鍵角不變的情況下任意旋轉(zhuǎn)。每個(gè)單鍵圍繞相鄰單鍵按一定角度進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。 柔順性(flexibility)大分子鏈由于構(gòu)象變化,獲得不同卷曲程度的特性為大分子鏈的柔順性。柔順性與大分子鏈中單鍵內(nèi)旋的難易程度有關(guān)。 無(wú)定型(noncrystalline)無(wú)定型結(jié)構(gòu)也稱為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。 結(jié)晶度(degree of crystallinity) 高分子化合物中結(jié)晶區(qū)所占的重量百分?jǐn)?shù)即為結(jié)晶度 玻璃化
54、轉(zhuǎn)變溫度(glass transition temperature)高分子化合物在玻璃態(tài)和橡膠態(tài)之間的轉(zhuǎn)變溫度。 玻璃態(tài)(glass state0在Tg溫度以下,高聚物的彈性模量較高,較剛、硬,稱之為玻璃態(tài)。 橡膠態(tài)(rubber state)在Tg溫度以上,高聚物表現(xiàn)出柔軟而富有彈性,如橡膠,故這一階段稱之為高彈態(tài)或橡膠態(tài)。 粘流態(tài)(viscous flow state)當(dāng)溫度高于Tf后, 變形量隨溫度升高進(jìn)一步迅速增加, 高聚物開(kāi)始產(chǎn)生粘性流動(dòng), 處于所謂粘流態(tài)。粘流溫度(軟化溫度)(viscous flow temperature)Tf為高彈態(tài)與粘流態(tài)間的轉(zhuǎn)變溫度, 叫做粘流溫度或軟化溫度。 熔點(diǎn)melting point熔點(diǎn)是固體熔化的溫度。 老化(aging)材料在環(huán)境作用下逐步失效的過(guò)程。 降解(degradation)降解是由氣候、熱、光、氧、射線等作用引起的大分子鏈
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