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材料科学基础名词解释

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材料科学基础名词解释_第1页
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第六章组元:组元通常是指系统中每一个可以单独分离出来,并能独立存在的化学纯物质, 在一个给定的系统中,组元就是构成系统的各种化学元素或化合物相:在一个系统中,成分、结构相同,性能一致的均匀的组成部分叫做相,不同相 之间有明显的界面分开,该界面称为相界面相平衡:在某一温度下,系统中各个相经过很长时间也不互相转变,处于平衡状态, 这种平衡称为相平衡各组元在各相中的化学势相同相图:表示合金系中合金的状态与温度、成分之间的关系的图形,又称为平衡图或 状态图相变:从一种相转变为另一种相的过程称为相变若转变前后均为固相,则称为固 态相变凝固:物质由液态到固态的转变过程称为凝固结晶:如果液态转变为结晶态的固体这个过程称为结晶过冷:纯金属的实际凝固温度Tn总比其熔点Tm低的现象过冷度:Tm与Tn的差值AT叫做过冷度均匀形核:在液态金属中,存在大量尺寸不同的短程有序的原子集团当温度降到 结晶温度以下时,短程有序的原子集团变得稳定,不再消失,成为结晶核心这个过程 叫自发形核非均匀形核:实际金属内部往往含有许多其他杂质当液态金属降到一定温度后, 有些杂质可附着金属原子,成为结晶核性,这个过程叫非自发形核临界晶核:半径恰为r*的晶核称为临界晶核临界半径:r*称为晶核的临界晶核半径临界形核功:形成临界晶核时自由能的变化AG*>0,这说明形成临界晶核是需要能 量的。

形成临界晶核所需的能量△ G*称为临界形核功能量起伏:形成临界晶核时,液、固两相之间的自由能差只提供所需要的表面能的 三分之二,另外的三分之一则由液体中的能量起伏来提供结构起伏:液态金属中的规则排列的原子团总是处于时起时伏,此起彼伏的变化之 中,人们把液态金属中的这种排列原子团的起伏现象称为相起伏或结构起伏粗糙界面:粗糙界面在微观上高低不平、粗糙,存在几个原子厚度的过渡层但是 宏观上看,界面反而是平直的光滑界面:光滑界面是指固相表面为基本完整的原子密排面,固液两相截然分开, 从微观上看界面是光滑的但是从宏观来看,界面呈锯齿状的折线动态过冷度:晶核长大所需的界面过冷度远小于形核所需过冷度)第七章匀晶转变:由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变平衡凝固:每个时刻都能达到平衡的结晶过程非平衡凝固:实际生产中的凝固是在偏离平衡条件下进行的,这种凝固过程被称为 不平衡凝固共晶转变:由液相同时结晶出两个固相的过程称为共晶转变亚共晶:成分在共晶点E以左、M点以右(即Sn: ~ %)的合金称为亚共晶合金过共晶:伪共晶:在非平衡凝固条件下,成分接近共晶成分的亚共晶或过共晶合金,凝固后 组织却可以全部是共晶体,称为伪共晶。

离异共晶:由于共晶体中与初生固溶体相同的一相,往往依附在初生固溶体上生长, 而把另一相推向最后凝固的晶界处,因此这种共晶体失去了共晶组织的形态特征,看上 去好象两相被分离开来,所以称为离异共晶包晶转变:由一个液相与一个固相在恒温下生成另一个固相的转变称为包晶晶转 变共析转变:由一个一定成分的固相,在恒温下同时转变成另外两个一定成分的固相 的过程,称为共析转变偏晶转变:由一定成分的液相在恒温下,同时转变为另一个一定成分的液相和一定 成分的固相的过程,称为偏晶转变熔晶转变:熔晶转变是一个固相转变为另一个固相和一个液相的恒温转变合晶转变:由两个一定成分的液相L1和L2,在恒温下转变为一个一定成分的固相 的过程,称为合晶转变包析转变:由两个一定成分的固相,在恒温下转变成另一个一定成分的固相的过程, 称为包析转变正常凝固:在冷却速度较快的非平衡凝固下,凝固过程中溶质原子在固相中来不及 扩散,液相由于有足够的搅拌和对流,可以得到完全混合,保持均匀成分,这种非平衡 凝固也叫正常凝固成分过冷:G2为实际温度,对比可以看出在界面前沿的液体中的一小区域内,尽 管温度比界面处高,却存在一定的过冷度,这种由成分的不均匀而产生的过冷度称为成 分过冷。

细晶区(激冷区):温度较低的模壁使与之接触的液体会产生强烈的过冷而形成的 当模壁被加热以后,这些晶体在湍流熔液的影响下,有很多从模壁上脱离下来它们可 能留下来或大部分重新熔化,只有那些仍然靠近模壁的晶粒成长而形成细晶区等轴晶:开始凝固的等轴激冷晶游离以及枝晶的熔断而产生大量游离自由细晶体, 它们随熔液对流漂移到铸锭中心部分,如果中心部分熔液有过冷,则这些游离细晶体作 为籽晶最终长成中心的等轴晶区游离细晶越易形成,以后的中心等轴晶区越大柱状晶:细晶区前沿不易形核,随着液相温度逐渐降低,已生成的晶体向液体内生 长而形成柱状晶它们也可能是树枝晶,并且有择尤取向(铸造织构)柱状晶区的厚 度主要由等轴晶区的出现早晚所控制偏析:合金凝固时,随着结晶过程的进行,在液、固相中的溶质要发生重新分布 在非平衡凝固条件下,凝固速度比较快,溶质原子来不及重新分布,使得先后结晶的固 相中成份不均匀,这种现象称为偏析宏观偏析:宏观偏析是大范围的成分不均匀的现象,又称远程偏析微观偏析:微观偏析是晶粒尺度范围的成分不均匀现象,又称短程偏析正偏析:当平衡分配系数k0V1的合金以平直界面定向凝固时,沿着垂直于界面的 纵向会产生明显的成份不均匀。

先凝固的固相溶质浓度低于后凝固部分这种内外成份 不均匀的现象是正常凝固的结果,故称为正常偏析或正偏析反偏析:反偏析正好是与正偏析相反,即在k0V 1合金铸锭(件)中表层溶质浓度高 于内层的溶质浓度比重偏析:比重偏析是由于合金凝固时形成的先共晶相与液体比重不同而引起先共 晶相上浮或下沉,从而导致了铸锭(件)中组成相上下分布和成份不均匀的一种宏观偏 析这种宏观偏析主要存在于共晶系和偏晶系合金中,并在缓慢冷却条件下产生的显微偏析:微观偏析是在一个晶粒范围内成份不均匀的现象胞状偏析:对于k0V 1的合金,在凹陷的胞界处将富集着溶质这种胞内和胞界处 成份不均匀的现象称为胞状偏析枝晶偏析:当合金以树枝状方式凝固时,形成枝晶偏析在先结晶枝干和后结晶的 枝间溶质分布不均匀枝干含高熔点组元多,枝间含低熔点组元多通常凝固速度越快, 液体的对流扩散越不充分,k0值越小(k0V1),则枝晶偏析越严重晶界偏析:当合金以树枝状方式凝固,最终形成晶粒组织时,在各晶粒之间的界面 处是液体最后凝固的地方对于k0V1的合金,最后凝固的液体中溶质含量高因此凝 固结束后晶界处产生溶质富集,形成晶界偏析缩孔:大多数金属和合金在凝固过程要发生体积收缩。

如果没有足够的液体继续补 充,就会在铸锭(件)中形成收缩孔洞,简称缩孔根据缩孔的位置和分布,可分为集中 缩孔和分散缩孔疏松:第八章成分三角形:二元系的成分可用一条直线上的点来表示;表示三元系成分的点则位 于两个坐标轴所限定的三角形内,这个三角形叫做成分三角形或浓度三角形常用的成 分三角形是等边三角形,有时也用直角三角形或等腰三角形表示成分截面图、水平截面:三元相图中的温度轴和浓度三角形垂直,所以固定温度的截面图必定平 行于浓度三角形,这样的截面图称为水平截面,也称为等温截面垂直截面:固定一个成分变量并保留温度变量的截面图,必与浓度三角形垂直,所 以称为垂直截面,或称为变温截面等温线投影图:若把一系列不同温度的水平截面中的相界线投影到浓度三角形中, 并在每一条投影上标明相应的温度,这样的投影图就叫等温线投影图直线法则:O点成分的三元合金在该温度下处于a+8两相平衡,a和8相的平衡成 分分别为M和N点的成分则两平衡相的成分点M和N点,与合金成分点O点必定在一 条直线上,且O点位于M、N两点的连线上,此即为直线法则重心定律:0点成分的三元合金处于a + 8 + y三相平衡,a,8和 相的平衡成分 分别为D,E和F点的成分。

重心法则指出:三平衡相的成分点构成一个重量三角形(三 角形DEF),合金成分点0必位于三角形的重量重心位置第九章稳态:体系自由能最低的平衡状态亚稳态:体系高于平衡态时自由能的状态的一种非平衡非晶:非晶态材料包括玻璃、非晶态半导体、非晶态金属、非晶态高分子聚合物及 无定形材料等准晶:发现了五次对称轴其结构中配位多面体是定向长程有序的,但没有平移周 期,即不具有格子构造它们被认为是介于非晶态和结晶态之间的一种新物态——准晶 态纳米晶:纳米晶材料(纳米结构材料)是由(至少在一个方向上)尺寸为几个纳米 的结构单元(主要是晶体)所构成一般情况下,晶粒尺寸V100nm亚稳区:共格界面:两相界面上的原子排列完全匹配,即界面上的原子为两相所共有半共格界面:相界面上分布若干位错,界面上的两相原子部分地保持匹配,弹性应 变能降低非共格界面:两相界面完全不匹配,存在大量缺陷的界面,为很薄的一层原子不规 则排列的过渡层,界面能较高调幅分解: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。

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