1、復(fù)習(xí)課材料結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)原子的結(jié)構(gòu)n 能量最低原理能量最低原理電子的排布總是盡可能使體系的能量最低。電子的排布總是盡可能使體系的能量最低。n Pauli不相容原理不相容原理在一個(gè)原子中不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相在一個(gè)原子中不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子，即不能有上述四個(gè)量子數(shù)都相同的兩個(gè)原子。同的兩個(gè)電子，即不能有上述四個(gè)量子數(shù)都相同的兩個(gè)原子。因此，主量子數(shù)為因此，主量子數(shù)為n的殼層，最多容納的殼層，最多容納2n2個(gè)電子。個(gè)電子。n Hund規(guī)則規(guī)則在同一亞層中的各個(gè)能級(jí)中，電子的排布盡可在同一亞層中的各個(gè)能級(jí)中，電子的排布盡可能分占不同的能級(jí)，而且自旋方向相同。當(dāng)電子排布的全充能分占不同的

2、能級(jí)，而且自旋方向相同。當(dāng)電子排布的全充滿，半充滿或全空時(shí)，是比較穩(wěn)定的，整個(gè)原子的能量最低。滿，半充滿或全空時(shí)，是比較穩(wěn)定的，整個(gè)原子的能量最低。試根據(jù)電子從低能到高能，依次排列在不同量子態(tài)的原理，試根據(jù)電子從低能到高能，依次排列在不同量子態(tài)的原理，寫出原子序數(shù)為寫出原子序數(shù)為xx的的x原子核外電子排列方式。原子核外電子排列方式。元素的性能變化 1.電離能電離能 氣態(tài)原子失去一個(gè)電子成為一價(jià)正離子所需要的最氣態(tài)原子失去一個(gè)電子成為一價(jià)正離子所需要的最低能量稱為第一電離能。從一價(jià)正離子失去一個(gè)電低能量稱為第一電離能。從一價(jià)正離子失去一個(gè)電子成為二價(jià)正離子所需要的最低能量稱為第二電離子成為二價(jià)正

3、離子所需要的最低能量稱為第二電離能。依此類推。電離能能。依此類推。電離能 的大小可以反映原子失去電的大小可以反映原子失去電子的難易程度。單位：電子伏特或千伏子的難易程度。單位：電子伏特或千伏/摩爾。摩爾。 2.電子親合能電子親合能 氣態(tài)原子獲得一個(gè)電子成為一價(jià)負(fù)離子所釋放的能氣態(tài)原子獲得一個(gè)電子成為一價(jià)負(fù)離子所釋放的能量。量。 3.電負(fù)性電負(fù)性 原子在化合物中把電子吸引向自己的本領(lǐng)。原子在化合物中把電子吸引向自己的本領(lǐng)。原子間的鍵合結(jié)合鍵分為：結(jié)合鍵分為：化學(xué)鍵（一次鍵）金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵化學(xué)鍵（一次鍵）金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵 物理鍵（二次鍵）范德華力、氫鍵物理鍵（二次鍵）范德華力、氫鍵1

4、.離子鍵：離子鍵： 金屬正離子金屬正離子非金屬負(fù)離子之間非金屬負(fù)離子之間 特點(diǎn)：以離子為結(jié)合單位，結(jié)合力較強(qiáng)，決定離子晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：以離子為結(jié)合單位，結(jié)合力較強(qiáng)，決定離子晶體結(jié)構(gòu)的是正負(fù)離子電荷及幾何因素，有較高的配位數(shù)，無方向性。是正負(fù)離子電荷及幾何因素，有較高的配位數(shù)，無方向性。2. 共價(jià)鍵共價(jià)鍵(covalent bond) 兩個(gè)或多個(gè)原子間共用電子對兩個(gè)或多個(gè)原子間共用電子對 特點(diǎn)：以原子的形式共用電子對，具有飽和性和方向性，配位特點(diǎn)：以原子的形式共用電子對，具有飽和性和方向性，配位數(shù)較小、各鍵間都有確定方位數(shù)較小、各鍵間都有確定方位。3.金屬鍵金屬鍵自由電子自由電子金屬正離子間金屬

5、正離子間特點(diǎn)：電子共有化，無飽和性，無方向性。特點(diǎn)：電子共有化，無飽和性，無方向性。4.范德華力范德華力電偶極矩的感應(yīng)作用電偶極矩的感應(yīng)作用特點(diǎn)：除高分子外，鍵的結(jié)合不如化學(xué)鍵牢固，無飽和性，無方特點(diǎn)：除高分子外，鍵的結(jié)合不如化學(xué)鍵牢固，無飽和性，無方向性。向性。5. 氫鍵氫鍵分子間特殊作用力分子間特殊作用力 表達(dá)為：表達(dá)為：XHY特點(diǎn)：具有飽和性和方向性，可存在于分子內(nèi)或分子間。氫鍵主特點(diǎn)：具有飽和性和方向性，可存在于分子內(nèi)或分子間。氫鍵主要存在于高分子材料內(nèi)。要存在于高分子材料內(nèi)。結(jié)合鍵的本質(zhì)及原子間距原子間距：原子間距：兩原子在某距離下吸引力和排斥力相等，兩原子便兩原子在某距離下吸引力和

6、排斥力相等，兩原子便穩(wěn)定在此相對位置上，這一距離穩(wěn)定在此相對位置上，這一距離r0相當(dāng)于原子間的平衡距。相當(dāng)于原子間的平衡距。把兩個(gè)原子平衡距離下的作用能稱為原子的結(jié)合能（把兩個(gè)原子平衡距離下的作用能稱為原子的結(jié)合能（E）。）。結(jié)結(jié)合能的大小相當(dāng)于把兩原子分開所需做的功，合能的大小相當(dāng)于把兩原子分開所需做的功，E越大，原子結(jié)越大，原子結(jié)合越穩(wěn)定。離子鍵、共價(jià)鍵的合越穩(wěn)定。離子鍵、共價(jià)鍵的E最大；金屬鍵的次之；范德華最大；金屬鍵的次之；范德華力的最小。力的最小。熔點(diǎn)的高低代表了材料穩(wěn)定性程度。共、離子鍵化合物的熔點(diǎn)的高低代表了材料穩(wěn)定性程度。共、離子鍵化合物的Tm較較高。高。密度與結(jié)合鍵有關(guān)。多數(shù)

7、金屬有高的密度，原因?yàn)榻饘儆休^高密度與結(jié)合鍵有關(guān)。多數(shù)金屬有高的密度，原因?yàn)榻饘儆休^高的相對原子質(zhì)量，金屬鍵結(jié)合沒有方向性，原子趨于密集排列的相對原子質(zhì)量，金屬鍵結(jié)合沒有方向性，原子趨于密集排列彈性模量與結(jié)合能有較好的對應(yīng)關(guān)系。彈性模量與結(jié)合能有較好的對應(yīng)關(guān)系。晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)如何求取晶向指數(shù)和晶面指數(shù)如何求取晶向指數(shù)和晶面指數(shù)已知晶向指數(shù)及晶面指數(shù)，如何畫出晶向及晶面。（限立方已知晶向指數(shù)及晶面指數(shù)，如何畫出晶向及晶面。（限立方晶系）晶系）晶帶晶帶所有平行或相交于同一直線的晶面構(gòu)成一個(gè)晶帶，此直所有平行或相交于同一直線的晶面構(gòu)成一個(gè)晶帶，此直線稱為晶帶軸。屬此晶帶的晶面稱為共帶面。線稱為晶帶軸。

8、屬此晶帶的晶面稱為共帶面。晶帶定理：晶帶定理：同一晶帶上晶帶軸同一晶帶上晶帶軸uvw和晶帶面（和晶帶面（hkl）之間存在以）之間存在以下關(guān)系：下關(guān)系：hu+kv+lw=0通過晶帶定理可以求晶向指數(shù)或晶面指數(shù)。通過晶帶定理可以求晶向指數(shù)或晶面指數(shù)。a) 求兩不平行的晶面（求兩不平行的晶面（h1k1l1）和（）和（h2k2l2）的晶帶軸。）的晶帶軸。 u=k1l2-k2l1 v=l1h2-l2h1 w=h1k2-h2k1b) 求兩個(gè)不平行的晶向求兩個(gè)不平行的晶向u1v1w1和和u2v2w2所決定的晶面。所決定的晶面。 h=v1w2-v2w1 k=w1u2-w2u1 l=u1v2-u2v1晶面間距晶

9、面間距晶面指數(shù)為（晶面指數(shù)為（hklhkl）的晶面相鄰兩個(gè)晶面之間距離，）的晶面相鄰兩個(gè)晶面之間距離，用用d dhklhkl表示。表示。低指數(shù)的晶面面間距較大，高指數(shù)的則較小。低指數(shù)的晶面面間距較大，高指數(shù)的則較小。面間距越大，該面上原子排列愈密集，否則越疏。面間距越大，該面上原子排列愈密集，否則越疏。面心立方結(jié)構(gòu)面心立方結(jié)構(gòu) A1 A1 或或 fcc fcc 立方晶系立方晶系體心立方結(jié)構(gòu)體心立方結(jié)構(gòu) A2 A2 或或 bcc bcc 立方晶系立方晶系密排六方結(jié)構(gòu)密排六方結(jié)構(gòu) A3 A3 或或 hcp hcp 六方晶系六方晶系晶胞中原子的排列方式晶胞中原子的排列方式 (原子所處的位置原子所處的

10、位置)晶胞中原子數(shù)晶胞中原子數(shù)原子半徑原子半徑 R(原子的半徑原子的半徑)(和點(diǎn)陣常數(shù)關(guān)系和點(diǎn)陣常數(shù)關(guān)系)配位數(shù)和致密度配位數(shù)和致密度密排方向和密排面密排方向和密排面晶體結(jié)構(gòu)中間隙晶體結(jié)構(gòu)中間隙 (大小和數(shù)量大小和數(shù)量)原子的堆垛方式原子的堆垛方式在離子晶體中，正離子的周圍形成一個(gè)負(fù)離子配位多面體，正負(fù)離子鍵在離子晶體中，正離子的周圍形成一個(gè)負(fù)離子配位多面體，正負(fù)離子鍵的的平衡距離取決于離子半徑之和平衡距離取決于離子半徑之和，而正離子的，而正離子的配位數(shù)則取決于正負(fù)配位數(shù)則取決于正負(fù)離子的半徑比離子的半徑比。P60 P60 例題例題根據(jù)半徑比得配位數(shù)根據(jù)半徑比得配位數(shù)及處于什么間隙中。及處于什

11、么間隙中。后根據(jù)后根據(jù)hcphcp八面體間隙八面體間隙數(shù)及原子數(shù)目可知一個(gè)數(shù)及原子數(shù)目可知一個(gè)點(diǎn)陣所占間隙數(shù)，對應(yīng)點(diǎn)陣所占間隙數(shù)，對應(yīng)得如圖結(jié)構(gòu)。得如圖結(jié)構(gòu)。晶體缺陷晶體缺陷分類及特征：晶體缺陷分類及特征：1點(diǎn)缺陷：點(diǎn)缺陷：特征是三維空間的各個(gè)方面上尺寸都很小，尺寸范圍特征是三維空間的各個(gè)方面上尺寸都很小，尺寸范圍約為一個(gè)或幾個(gè)原子尺度，又稱零維缺陷，包括空位、間隙約為一個(gè)或幾個(gè)原子尺度，又稱零維缺陷，包括空位、間隙原子、雜質(zhì)和溶質(zhì)原子。原子、雜質(zhì)和溶質(zhì)原子。 2線缺陷：線缺陷：特征是在兩個(gè)方向上尺寸很小特征是在兩個(gè)方向上尺寸很小,另外一個(gè)方面上很大，另外一個(gè)方面上很大，又稱一維缺陷，如各類位

12、錯(cuò)。又稱一維缺陷，如各類位錯(cuò)。3面缺陷：面缺陷：特征是在一個(gè)方面上尺寸很小特征是在一個(gè)方面上尺寸很小,另外兩個(gè)方面上很大，另外兩個(gè)方面上很大，又稱二維缺陷，包括表面、晶界、亞晶界、相界、孿晶界等。又稱二維缺陷，包括表面、晶界、亞晶界、相界、孿晶界等。通過熱力學(xué)分析，在絕對零度以上的任何溫度，晶通過熱力學(xué)分析，在絕對零度以上的任何溫度，晶體中最穩(wěn)定的狀態(tài)是含有一定濃度的點(diǎn)缺陷的狀態(tài)，體中最穩(wěn)定的狀態(tài)是含有一定濃度的點(diǎn)缺陷的狀態(tài)，這個(gè)濃度稱為該溫度下晶體中這個(gè)濃度稱為該溫度下晶體中點(diǎn)缺陷的平衡濃度。點(diǎn)缺陷的平衡濃度。P95 例題例題 代入公式：代入公式：C = n/N = Aexp（Ev/kT）刃

13、型位錯(cuò)及螺型位錯(cuò)的判斷柏氏矢量柏氏矢量的確定：的確定：用柏氏矢量可以表示位錯(cuò)區(qū)域晶格畸變總量的大小。柏氏矢量可表示位錯(cuò)性用柏氏矢量可以表示位錯(cuò)區(qū)域晶格畸變總量的大小。柏氏矢量可表示位錯(cuò)性質(zhì)和取向質(zhì)和取向,即晶體滑移方向。即晶體滑移方向。 柏氏矢量越大柏氏矢量越大,位錯(cuò)周圍晶體畸變越嚴(yán)重。位錯(cuò)周圍晶體畸變越嚴(yán)重。柏氏矢量具有柏氏矢量具有守恒性守恒性。即一條位錯(cuò)線的柏氏矢量恒定不變。即一條位錯(cuò)線的柏氏矢量恒定不變。柏氏矢量的柏氏矢量的唯一性唯一性。即一根位錯(cuò)線具有唯一的柏氏矢量。即一根位錯(cuò)線具有唯一的柏氏矢量。位錯(cuò)的連續(xù)性位錯(cuò)的連續(xù)性:可以形成位錯(cuò)環(huán)、連接于其他位錯(cuò)、終止于晶界或露頭于表面可以形成

14、位錯(cuò)環(huán)、連接于其他位錯(cuò)、終止于晶界或露頭于表面,但不能中斷于晶體內(nèi)但不能中斷于晶體內(nèi).可用柏氏矢量判斷位錯(cuò)類型可用柏氏矢量判斷位錯(cuò)類型 刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò): ebe，右手法則判斷正負(fù)，右手法則判斷正負(fù) 螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò): sbs，二者同向右旋，二者同向右旋,反向左旋反向左旋柏氏矢量表示晶體滑移方向和大小柏氏矢量表示晶體滑移方向和大小.大小大小|b|，方向?yàn)榘厥鲜噶浚较驗(yàn)榘厥鲜噶?方向。方向。柏氏矢量可以定義為柏氏矢量可以定義為:位錯(cuò)為柏氏矢量不為位錯(cuò)為柏氏矢量不為0的晶體缺陷的晶體缺陷.位錯(cuò)的滑移攀移攀移位錯(cuò)與其他缺陷的交互當(dāng)溶質(zhì)原子分布于位錯(cuò)周圍時(shí)使位錯(cuò)的應(yīng)變能下降，當(dāng)溶質(zhì)原子分布于位錯(cuò)周圍

15、時(shí)使位錯(cuò)的應(yīng)變能下降，位錯(cuò)的穩(wěn)定性增加，位錯(cuò)由十分易動(dòng)變的不太移動(dòng)，位錯(cuò)的穩(wěn)定性增加，位錯(cuò)由十分易動(dòng)變的不太移動(dòng)，使晶體的塑性變形抗力提高。使晶體的塑性變形抗力提高。通常把溶質(zhì)原子與位錯(cuò)交互作用后，在位錯(cuò)周圍偏通常把溶質(zhì)原子與位錯(cuò)交互作用后，在位錯(cuò)周圍偏聚的現(xiàn)象稱為聚的現(xiàn)象稱為柯氏氣團(tuán)（氣團(tuán)）柯氏氣團(tuán)（氣團(tuán)）柯氏氣團(tuán)的形成對位錯(cuò)由定扎作用，是固溶強(qiáng)化的柯氏氣團(tuán)的形成對位錯(cuò)由定扎作用，是固溶強(qiáng)化的原因之一。原因之一。位錯(cuò)墻位錯(cuò)墻位錯(cuò)的交割位錯(cuò)的交割 兩柏氏矢量相互垂直的刃型位錯(cuò)交割：兩柏氏矢量相互垂直的刃型位錯(cuò)交割：兩柏氏矢量相互平行的刃型位錯(cuò)交割兩柏氏矢量相互平行的刃型位錯(cuò)交割位錯(cuò)的密度位錯(cuò)的

16、密度單位體積晶體中所包含的位錯(cuò)線總長度，或穿越單位截面積單位體積晶體中所包含的位錯(cuò)線總長度，或穿越單位截面積的位錯(cuò)線數(shù)目的位錯(cuò)線數(shù)目堆垛層錯(cuò)堆垛層錯(cuò)由一根位錯(cuò)分解成兩根以上的位錯(cuò)，或由兩根以上的位錯(cuò)合由一根位錯(cuò)分解成兩根以上的位錯(cuò)，或由兩根以上的位錯(cuò)合并為一根位錯(cuò)，位錯(cuò)間的相互轉(zhuǎn)化并為一根位錯(cuò)，位錯(cuò)間的相互轉(zhuǎn)化(合成或分解合成或分解)過程，稱為過程，稱為位錯(cuò)的反應(yīng)位錯(cuò)的反應(yīng)。位錯(cuò)反應(yīng)滿足條件：位錯(cuò)反應(yīng)滿足條件： (1)幾何條件幾何條件 柏氏矢量守恒性柏氏矢量守恒性 即：即： bs = bh (2)能量條件能量條件 反應(yīng)過程能量降低反應(yīng)過程能量降低 即：即：bsbh由于兩個(gè)不全位錯(cuò)在同一滑移面上

17、，彼此同號(hào)且有夾角，故由于兩個(gè)不全位錯(cuò)在同一滑移面上，彼此同號(hào)且有夾角，故它們必然相互排斥并分開，其間夾著一片它們必然相互排斥并分開，其間夾著一片堆垛層錯(cuò)區(qū)堆垛層錯(cuò)區(qū)。通常把一個(gè)全位錯(cuò)分解為兩個(gè)不全位錯(cuò)，中間夾著一個(gè)堆垛通常把一個(gè)全位錯(cuò)分解為兩個(gè)不全位錯(cuò)，中間夾著一個(gè)堆垛層錯(cuò)的整個(gè)位錯(cuò)組態(tài)稱為層錯(cuò)的整個(gè)位錯(cuò)組態(tài)稱為擴(kuò)展位錯(cuò)擴(kuò)展位錯(cuò)。晶界就是空間取向不同的相鄰晶粒晶界就是空間取向不同的相鄰晶粒之間的界面。之間的界面。晶粒內(nèi)又可分為若干小晶塊，可稱晶粒內(nèi)又可分為若干小晶塊，可稱為亞晶粒，相鄰亞晶粒之間的界面為亞晶粒，相鄰亞晶粒之間的界面稱為亞晶界。稱為亞晶界。固溶體是以某一組元為溶劑，在其晶體點(diǎn)陣

18、中溶人其他組元原子（溶質(zhì)原子）所形成的均勻混合的固態(tài)溶體，它保持著溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類型。 中間相可以是化合物，也可以是以化合中間相可以是化合物，也可以是以化合物為基的固溶體物為基的固溶體相：體系中具有相同物理與化學(xué)性質(zhì)的，且與其他部分以界面分開的均勻部分。 組元：組成一個(gè)體系的基本單元。吉布斯相律：吉布斯相律： f=C-P+1單元系相圖的相律解釋單元系相圖的相律解釋二元系相圖：二元系相圖：勻晶、共晶、包晶相圖、線及區(qū)、平衡凝固過程、勻晶、共晶、包晶相圖、線及區(qū)、平衡凝固過程、相組成物及組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算、非平衡凝相組成物及組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算、非平衡凝固的表現(xiàn)。固的表現(xiàn)。P169 表表

19、5-6v(1) (1) 相圖中所有的線條都代表發(fā)生相轉(zhuǎn)變的溫度和平衡相的相圖中所有的線條都代表發(fā)生相轉(zhuǎn)變的溫度和平衡相的成分，所以相界線是相平衡的體現(xiàn)，平衡相的成分必須沿著成分，所以相界線是相平衡的體現(xiàn)，平衡相的成分必須沿著相界線隨溫度而變化。相界線隨溫度而變化。 v(2) (2) 兩個(gè)單相區(qū)之間必定有一個(gè)由該兩相組成的兩相區(qū)分開，兩個(gè)單相區(qū)之間必定有一個(gè)由該兩相組成的兩相區(qū)分開，而不能以一條線接界而不能以一條線接界( (即兩個(gè)單相區(qū)只能交于一點(diǎn)而不能交于即兩個(gè)單相區(qū)只能交于一點(diǎn)而不能交于一條線一條線) )。兩個(gè)兩相區(qū)必須以單相區(qū)或三相水平線分開。即。兩個(gè)兩相區(qū)必須以單相區(qū)或三相水平線分開。即

20、: :在二元相圖中，相鄰相區(qū)的相數(shù)差為在二元相圖中，相鄰相區(qū)的相數(shù)差為1 1，這個(gè)規(guī)則為相區(qū)接觸，這個(gè)規(guī)則為相區(qū)接觸法則。法則。v(3) (3) 二元相圖中的三相平衡必為一條水平線，表示恒溫反應(yīng)。二元相圖中的三相平衡必為一條水平線，表示恒溫反應(yīng)。在這條水平線上存在在這條水平線上存在3 3個(gè)表示平衡相的成分點(diǎn)，其中兩點(diǎn)在水個(gè)表示平衡相的成分點(diǎn)，其中兩點(diǎn)在水平線兩端，另一點(diǎn)在端點(diǎn)之間，水平線的上下方分別與平線兩端，另一點(diǎn)在端點(diǎn)之間，水平線的上下方分別與3 3個(gè)兩個(gè)兩相區(qū)相接。相區(qū)相接。 v(4) (4) 當(dāng)兩相區(qū)與單相區(qū)的分界線與三相等溫線相交則分界線當(dāng)兩相區(qū)與單相區(qū)的分界線與三相等溫線相交則分界

21、線的延長線應(yīng)進(jìn)入另一兩相區(qū)內(nèi)，而不會(huì)進(jìn)入單相區(qū)的延長線應(yīng)進(jìn)入另一兩相區(qū)內(nèi)，而不會(huì)進(jìn)入單相區(qū)。v分析復(fù)雜二元相圖的步驟和方法如下：分析復(fù)雜二元相圖的步驟和方法如下： v (1) (1) 首先看相圖中是否存在化合物，如有穩(wěn)定化首先看相圖中是否存在化合物，如有穩(wěn)定化合物，則以這些穩(wěn)定化合物為界合物，則以這些穩(wěn)定化合物為界( (把化合物視為組把化合物視為組元元) )，把相圖分成幾個(gè)區(qū)域，把相圖分成幾個(gè)區(qū)域( (基本相圖基本相圖) )進(jìn)行分析。進(jìn)行分析。 v (2) (2) 根據(jù)相區(qū)接觸法則，認(rèn)清各相區(qū)的組成相。根據(jù)相區(qū)接觸法則，認(rèn)清各相區(qū)的組成相。 v單相區(qū)：代表一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相的成分單相區(qū)

22、：代表一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相的成分和溫度范圍，若單相為一根垂線，則表示該相成分和溫度范圍，若單相為一根垂線，則表示該相成分不變。不變。 v雙相區(qū)：鄰區(qū)原則是含有雙相區(qū)：鄰區(qū)原則是含有P P個(gè)相的相區(qū)的鄰區(qū)，只個(gè)相的相區(qū)的鄰區(qū)，只能含有能含有P1P1個(gè)相。違背了這條原則，無法滿足相律的個(gè)相。違背了這條原則，無法滿足相律的要求。兩相區(qū)中平衡相之間都有互溶度，只是互溶要求。兩相區(qū)中平衡相之間都有互溶度，只是互溶度大小不同而已。度大小不同而已。(3)(3) 找出所有的三相共存水平線，分析這些恒溫轉(zhuǎn)變找出所有的三相共存水平線，分析這些恒溫轉(zhuǎn)變的類型，寫出轉(zhuǎn)變式。的類型，寫出轉(zhuǎn)變式。(4)(4) 應(yīng)用

23、相圖分析典型合金的組晶過程和組織變化規(guī)應(yīng)用相圖分析典型合金的組晶過程和組織變化規(guī)律。律。 單相區(qū)；相成分、質(zhì)量與原合金相同。單相區(qū)；相成分、質(zhì)量與原合金相同。 雙相區(qū)；雙相區(qū)；在不同溫度下兩相成分沿相界線變化，各相的相對量可由杠桿法則求得。 三相共存三相共存( (平衡平衡) )時(shí)，時(shí)，三個(gè)相的成分固定不變，可用杠桿法則求出恒溫轉(zhuǎn)變前、后相組成的相對量。相圖的正確與否可用相律來判斷。相圖的正確與否可用相律來判斷。FeFeFeFe3 3C C合金相圖合金相圖固態(tài)轉(zhuǎn)變線固態(tài)轉(zhuǎn)變線： GSGS線線 ES ES線線 PQPQ線線平衡凝固過程、相組成物及組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平衡凝固過程、相組成物及組織組成

24、物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算、不同計(jì)算、不同c c含量的合金名稱、五種滲碳體的區(qū)別。含量的合金名稱、五種滲碳體的區(qū)別。課堂練習(xí)及思考題、作業(yè)都是重點(diǎn)！課堂練習(xí)及思考題、作業(yè)都是重點(diǎn)！三元相圖基礎(chǔ)：三元相圖基礎(chǔ)：成分表示方法、濃度三角形特殊線成分表示方法、濃度三角形特殊線、三元相圖的建、三元相圖的建立；立；直線法則、杠桿定律、重心定律直線法則、杠桿定律、重心定律勻晶相圖平衡結(jié)晶過程：勻晶相圖平衡結(jié)晶過程：蝴蝶形跡線；蝴蝶形跡線；等溫截面：共軛曲線（可用杠桿定律）等溫截面：共軛曲線（可用杠桿定律）變溫截面：判定轉(zhuǎn)變溫度范圍和相轉(zhuǎn)變過程，不能變溫截面：判定轉(zhuǎn)變溫度范圍和相轉(zhuǎn)變過程，不能用杠桿定律。用杠桿定律。凝

25、固與氣相沉積T=Tm-T，是熔點(diǎn)，是熔點(diǎn)Tm與實(shí)際凝固溫度與實(shí)際凝固溫度T之差。之差。 由上式可知，要使由上式可知，要使 Gv0，必須使，必須使 T0，即，即 TTm，故，故T稱為稱為過冷度。過冷度。晶體凝固的熱力學(xué)條件表明，實(shí)際凝固溫度晶體凝固的熱力學(xué)條件表明，實(shí)際凝固溫度應(yīng)低于熔點(diǎn)應(yīng)低于熔點(diǎn)Tm，即需要有過冷度。，即需要有過冷度。形核的兩種方式： 均勻形核：新相晶核是在母相中均勻地生成的，即晶核由液相中的一些原子團(tuán)直接形成，不受雜質(zhì)粒子或外表面的影響。 非均勻形核：新相優(yōu)先在母相中存在的異質(zhì)處形核，即依附于液相中的雜質(zhì)或外來表面形核。臨界晶核半徑隨過冷度增大而減小臨界晶核半徑隨過冷度增大而

26、減小形核率：單位體積液體內(nèi)在單位時(shí)間所形成的晶核數(shù)形核率：單位體積液體內(nèi)在單位時(shí)間所形成的晶核數(shù)金屬材料形核率突然增大的溫度稱為有效形核溫度，此時(shí)對金屬材料形核率突然增大的溫度稱為有效形核溫度，此時(shí)對應(yīng)的過冷變稱臨界過冷度約等于應(yīng)的過冷變稱臨界過冷度約等于0.2Tm。非均勻形核比均勻形核所需的形核非均勻形核比均勻形核所需的形核功小，且隨潤濕角的減小而減小。功小，且隨潤濕角的減小而減小。1 1、非均勻形核是在較小的過冷度下可、非均勻形核是在較小的過冷度下可獲得較高的形核率獲得較高的形核率2 2、隨過冷度的增大、隨過冷度的增大, ,形核速度值由低向形核速度值由低向高過渡較為平衡高過渡較為平衡3 3

27、、隨過冷度的增大形核速度達(dá)到最大、隨過冷度的增大形核速度達(dá)到最大后，曲線就下降并中斷后，曲線就下降并中斷4 4、最大形核率小于均勻形核、最大形核率小于均勻形核液液-固界面分為：粗糙界面和光滑界面固界面分為：粗糙界面和光滑界面晶粒長大方式分為：連續(xù)長大、二維晶核長大及螺晶粒長大方式分為：連續(xù)長大、二維晶核長大及螺型位錯(cuò)長大。型位錯(cuò)長大。溶質(zhì)原子的再分配溶質(zhì)原子的再分配成分為C0的合金，在凝固時(shí)，當(dāng)溫度低于T0便開始析出固相，其成分為CS；在任一溫度T時(shí)，固相成分為CS，液相成分為CL。由于固相成分低于C0，在凝固時(shí)固相中不能容納的溶質(zhì)原子B被排擠出來，富集在界面前沿液相一側(cè)，然后逐漸相熔體內(nèi)擴(kuò)散

28、均勻化。這種成分分離的現(xiàn)象，稱為溶質(zhì)原子的再分溶質(zhì)原子的再分配配。圖圖618 當(dāng)當(dāng)TLGCR就產(chǎn)生成分過冷就產(chǎn)生成分過冷在凝固前沿由于溶質(zhì)再分配所產(chǎn)在凝固前沿由于溶質(zhì)再分配所產(chǎn)生的過冷，稱為生的過冷，稱為成分過冷成分過冷。區(qū)域熔煉：區(qū)域熔煉：基于合金在不平衡凝基于合金在不平衡凝固時(shí)液體內(nèi)合金的成分不能均勻固時(shí)液體內(nèi)合金的成分不能均勻化，讓合金由左向右順序凝固，化，讓合金由左向右順序凝固，將雜質(zhì)逐漸排除到右端，而合金將雜質(zhì)逐漸排除到右端，而合金棒的左端可得到精煉提純。棒的左端可得到精煉提純。 擴(kuò)散菲克定律描述了固體中存在濃度梯度時(shí)發(fā)生的擴(kuò)散，菲克定律描述了固體中存在濃度梯度時(shí)發(fā)生的擴(kuò)散，稱為稱為

29、化學(xué)擴(kuò)散?；瘜W(xué)擴(kuò)散。自擴(kuò)散自擴(kuò)散 ：當(dāng)擴(kuò)散不依賴于濃度梯度，僅由熱振動(dòng)而引：當(dāng)擴(kuò)散不依賴于濃度梯度，僅由熱振動(dòng)而引起時(shí)，則稱為起時(shí)，則稱為自擴(kuò)散自擴(kuò)散。擴(kuò)散方程的解：擴(kuò)散方程的解：1.鋼棒在富含一定濃度的鋼棒在富含一定濃度的CH4氣氛中進(jìn)氣氛中進(jìn)行滲碳處理。行滲碳處理。2.在單位面積的純金屬表面敷以擴(kuò)散元素組成平面源，在單位面積的純金屬表面敷以擴(kuò)散元素組成平面源，然后對接成擴(kuò)散偶進(jìn)行擴(kuò)散。然后對接成擴(kuò)散偶進(jìn)行擴(kuò)散。)2(0DtxerfCCCCss2exp()42MxCDtDt影響擴(kuò)散的因素：影響擴(kuò)散的因素：1.溫度、溫度、2.固溶體類型、固溶體類型、3.晶晶體結(jié)構(gòu)、體結(jié)構(gòu)、4.晶體缺陷、晶體缺

30、陷、5.第三相組元、第三相組元、6.濃度濃度擴(kuò)散由低濃度處向高濃度處進(jìn)行，如固溶體中擴(kuò)散由低濃度處向高濃度處進(jìn)行，如固溶體中某些偏聚或調(diào)幅分解，這種擴(kuò)散被稱為某些偏聚或調(diào)幅分解，這種擴(kuò)散被稱為“上坡上坡擴(kuò)散擴(kuò)散”。擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)位梯度化學(xué)位梯度，既擴(kuò)散總是向化，既擴(kuò)散總是向化學(xué)位減少的方向進(jìn)行。學(xué)位減少的方向進(jìn)行。RTQDDoexp形變與再結(jié)晶塑性塑性是指材料在斷裂前的變形能力，是指材料在斷裂前的變形能力，強(qiáng)度強(qiáng)度標(biāo)志著材料抵抗變形或斷裂的能力。標(biāo)志著材料抵抗變形或斷裂的能力。彈性模量彈性模量代表著使原子離開平衡位置的難易程度，是表征晶代表著使原子離開平衡位置的難易程度，是表

31、征晶體中體中原子間結(jié)合力強(qiáng)弱原子間結(jié)合力強(qiáng)弱的物理量的物理量。彈性不完整性的現(xiàn)象包括彈性不完整性的現(xiàn)象包括包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后和循環(huán)韌性和循環(huán)韌性等。等。加載時(shí)消耗于材料的變形功大于卸載時(shí)材料恢復(fù)所釋放的變加載時(shí)消耗于材料的變形功大于卸載時(shí)材料恢復(fù)所釋放的變形功，多余的部分被材料內(nèi)部所消耗，稱之為形功，多余的部分被材料內(nèi)部所消耗，稱之為內(nèi)耗內(nèi)耗，其大小，其大小即用彈性滯后環(huán)面積度量。即用彈性滯后環(huán)面積度量。 單晶體單晶體的塑性變形主要通過的塑性變形主要通過滑移方式滑移方式進(jìn)行的，此外，尚有進(jìn)行的，此外，尚有孿孿生生和和扭折扭折等方式。等方式。一個(gè)滑移面和

32、此面上的一個(gè)滑移方向合起來叫做一個(gè)滑移系。一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向合起來叫做一個(gè)滑移系。在其他條件相同時(shí)，晶體中的滑移系愈多，滑移過程可能采在其他條件相同時(shí)，晶體中的滑移系愈多，滑移過程可能采取的空間取向便愈多，滑移容易進(jìn)行，它的塑性便愈好取的空間取向便愈多，滑移容易進(jìn)行，它的塑性便愈好只有當(dāng)外力在某一滑移系中的分切應(yīng)力達(dá)到一定臨界值時(shí)，只有當(dāng)外力在某一滑移系中的分切應(yīng)力達(dá)到一定臨界值時(shí)，該滑移系方可以首先發(fā)生滑移，該分切應(yīng)力稱為滑移的該滑移系方可以首先發(fā)生滑移，該分切應(yīng)力稱為滑移的臨界臨界分切應(yīng)力。分切應(yīng)力。對于具有多組滑移系的晶體，滑移首先在取向最有利的滑移對于具有多組滑移系的晶體

33、，滑移首先在取向最有利的滑移系系(其分切應(yīng)力最大其分切應(yīng)力最大)中進(jìn)行，但由于變形時(shí)晶面轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，中進(jìn)行，但由于變形時(shí)晶面轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，另一組滑移面上的分切應(yīng)力也可能逐漸增加到足以發(fā)生滑移另一組滑移面上的分切應(yīng)力也可能逐漸增加到足以發(fā)生滑移的臨界值以上，于是晶體的滑移就可能在兩組或更多的滑移的臨界值以上，于是晶體的滑移就可能在兩組或更多的滑移面上同時(shí)進(jìn)行或交替地進(jìn)行，從而產(chǎn)生面上同時(shí)進(jìn)行或交替地進(jìn)行，從而產(chǎn)生多系滑移多系滑移。 滑移與孿生的比較：滑移與孿生的比較：相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： 宏觀上看宏觀上看，兩者都是在剪（切）應(yīng)力作用下發(fā)生的均勻剪切變形。，兩者都是在剪（切）應(yīng)力作用下發(fā)生的均勻剪切變形。微觀上看微觀上看，二者都是晶體塑性變形的基本方式，是晶體的一部分相，二者都是晶體塑性變形的基本方式，是晶體的一部分相對于另一部分沿一定的晶面和晶向平移。對于另一部分沿一定的晶面和晶向平移。兩者都不改變兩者都不改變晶體結(jié)構(gòu)類型晶體結(jié)構(gòu)類型。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：晶體中的位向晶體中的位向 滑移：晶體中已滑移部分與未滑移部分的位向相同。孿滑移：晶體中已滑移部分與未滑移部分的位向相同。孿生：已孿生部分（孿晶）和未孿生部分生：已孿生部分（