材料科学基础 名词解释

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1、 第一部分 名词解释第二章 晶体学基础1、晶体结构：反映晶体中全部基元之间关联特征的整体。晶体结构有4种结构 要素，质点、行列、面网、晶胞。 晶体：原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、 各向异性。 非晶体:原子没有长程的周期排列，无固定的熔点，各向同性等。 空间点阵：指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是 人为的对晶体结构的抽象。 晶胞：在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点 阵的组成单元，称为晶胞。 空间格子：为便于描述空间点阵的图形，可用许多平行的直线将所有阵点连 接起来，于是就构成一个三维几何构架，称为空间格子。2、 晶带定

2、律：晶带轴uvw与该晶带的晶面（hkl）之间存在以下关系： hu+kv+lw=0。凡满足此关系的晶面都属于以uvw为晶带轴的晶带，故 该关系式也称为晶带定律。 布拉格定律：布拉格定律用公式表示为：2dsinx=n(d为平行原子平行平面 的间距，为入射波长，x为入射光与晶面的夹角)。 晶面间距：两相邻平行晶面间的平行距离。 晶带轴：所有平行或相交于某一晶向直线的的晶面构成一个晶带，该直线称 为晶带轴，属此晶带的晶面称为共带面。 3、合金：两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组 合而成并具有金属特性的物质。固溶体：是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶剂 原子）

3、所形成的均匀混合的固态溶体，它保持溶剂的晶体结构类型。固溶强化：由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的 强度得到加强的现象。中间相：两组元A 和B 组成合金时，除了形成以A 为基或以B 为基的固 溶体外，还可能形成晶体结构与A，B 两组元均不相同的新相。由于 它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。置换固溶体：当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵 的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体 就称为置换固溶体。间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶 体。有序固溶体：当一种组元溶解在另一组元中时，

4、各组元原子分别占据各自的 布拉维点阵的一种固溶体，形成一种各组元原子有序排列的固溶体，溶 质在晶格完全有序排列。4、致密度：晶体结构中原子体积占总体积的百分数。 配位数：晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。 间隙相：当非金属（X）和金属（M）原子半径的比值rX/rM0.59 时，形 成具有复杂晶体结构的相。5、单晶体：是指在整个晶体内部原子都按照周期性的规则排列。 多晶体：是指在晶体内每个局部区域里原子按周期性的规则排列，但不同局 部区域之间原子的排列方向并不相同，因此多晶体也可看成由许多取向 不同的小单晶体（晶粒）组成。 点阵畸变：在局部范围内，原子偏离其正常的点阵平衡位置，造成点

5、阵畸变。 金属键：自由电子与原子核之间静电作用产生的键合力。 范德华键：由瞬间偶极矩和诱导偶极矩产生的分子间引力所构成的物理键。 同质异构体：化学组成相同由于热力学条件不同而形成的不同晶体结构。 布拉菲点阵：除考虑晶胞外形外，还考虑阵点位置所构成的点阵。 配位多面体：原子或离子周围与它直接相邻结合的原子或离子的中心连线所 构成的多面体，称为原子或离子的配位多面体。 拓扑密堆相：由两种大小不同的金属原子所构成的一类中间相，其中大小原 子通过适当的配合构成空间利用率和配位数都很高的复杂结构。由于这 类结构具有拓扑特征，故称这些相为拓扑密堆相。 大角度晶界：多晶材料中各晶粒之间的晶界称为大角度晶界，

6、即相邻晶粒的 位相差大于10的晶界。 电子化合物：电子化合物是指由主要电子浓度决定其晶体结构的一类化合物， 又称休姆-罗塞里相。凡具有相同的电子浓度，则相的晶体结构类型相同。 第三章 晶体缺陷1、 点缺陷（Point defects）：最简单的晶体缺陷，在结点上或邻近的微观区域内 偏离晶体结构的正常排列。在空间三维方向上的尺寸都很小，约为一个、 几个原子间距，又称零维缺陷。包括空位、间隙原子、杂质、溶质原子 等。 线缺陷（Linear defects）：在一个方向上的缺陷扩展很大，其它两个方向上尺 寸很小，也称为一维缺陷。主要为位错dislocations。面缺陷（Planar defects

7、）：在两个方向上的缺陷扩展很大，其它一个方向上 尺寸很小，也称为二维缺陷。包括晶界、相界、孪晶界、堆垛层错等。空位：晶体中点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动，当振动能足 够大时，将克服周围原子的制约，跳离原来的位置，使得点阵中形成空 结点，称为空位。肖脱基（Schottky）空位：迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置，使晶 体内部留下空位。弗兰克尔（Frenkel）缺陷：挤入间隙位置，在晶体中形成数目相等的空位和 间隙原子。晶格畸变：点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。 从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降；电阻升高，密度减小等。热平衡缺陷：由于热起伏促使原子脱离点

8、阵位置而形成的点缺陷称为热平衡 缺陷，这是晶体内原子的热运动的内部条件决定的。过饱和的点缺陷：通过改变外部条件形成点缺陷，包括高温淬火、冷变形加 工、高能粒子辐照等，这时的点缺陷浓度超过了平衡浓度，称为过饱 和的点缺陷。2、 位错：当晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移时，滑移面上 滑移区与未滑移区的交界线称作位错 柏氏矢量：描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总 量的大小和方向，也使位错扫过后晶体相对滑动的量。 螺型位错：位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。 刃型位错:晶体中的某一晶面，在其上半部有多余的半排原子面，好像一把刀 刃插入晶体中，使这一晶面

9、上下两部分晶体之间产生了原子错排，称为 刃型位错。 混合位错：一种更为普遍的位错形式，其滑移矢量既不平行也不垂直于位错 线，而与位错线相交成任意角度。可看作是刃型位错和螺型位错的混合 形式。 单位位错:把柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。 全位错:把柏氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错称为全位错。 不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。 扩展位错：通常指一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错 的整个位错形态。 部分位错：柏氏矢量小于点阵矢量的位错。 堆垛层错：实际晶体结构中，密排面的正常堆垛顺序有可能遭到破坏和错排， 称为堆垛层错，简称层错。3、 位错

10、的滑移（守恒运动）：在外加切应力作用下，位错中心附近的原子沿柏 氏矢量b方向在滑移面上不断作少量位移（小于一个原子间距）而逐步 实现。 位错的攀移（非守恒运动）：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动，主要 是通过原子或空位的扩散来实现的（滑移过程基本不涉及原子的扩散）。 位错反应：位错线之间可以合并或分解，称为位错反应。 位错密度：单位体积内所包含的位错线总长度 r = L / V (cm-2)。一般，位错 密度也定义为单位面积所见到的位错数目r = n / A (cm-2) 。 交滑移：由于螺型位错可有多个滑移面，螺型位错在原滑移面上运动受阻时， 可转移到与之相交的另一个滑移面上继续滑移。 双

11、交滑移：如果交滑移后的位错再转回到和原滑移面平行的滑移面上继续运 动，则称为双交滑移。 多滑移：当外力在几个滑移系上的分切应力相等并同时达到了临界分切应力 时，产生同时滑移的现象。 滑移系：晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系。 扭折：位错交割形成的曲折线段在位错的滑移面上时，称为扭折。 割阶：若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，称为割阶。 位错在某一滑移面 上运动时，对穿过滑移面的其它位错（林位错）的交割包括扭折和割阶。位错滑移的特点1) 刃型位错滑移的切应力方向与位错线垂直，而螺型位错滑移的切应力方向与位错线平行； 2) 无论刃型位错还是螺型位错，位错的运动方向总是与位错线

12、垂直的；3) 刃型位错引起的晶体的滑移方向与位错运动方向一致，而螺型位错引起的晶体的滑移方向与位错运动方向垂直； 4) 位错滑移的切应力方向与柏氏矢量一致；位错滑移后，滑移面两侧晶体的相对位移与柏氏矢量一致。5) 对螺型位错，如果在原滑移面上运动受阻时，有可能转移到与之相交的另一滑移面上继续滑移，这称为交滑移 (双交滑移）位错交割的特点1) 运动位错交割后，在位错线上可能产生一个扭折或割阶，其大小和方向取决于另一位错的柏氏矢量，但具有原位错线的柏氏矢量(指扭折或割阶的长度和方向)2) 所有的割阶都是刃型位错，而扭折可以是刃型也可是螺型的。 3) 扭折与原位错线在同一滑移面上，可随位错线一道运动

13、，几乎不产生阻力，且在线张力的作用下易于消失；4）割阶与原位错不在同一滑移面上，只能通过攀移运动，所以割阶是位错运动的障碍- 割阶硬化。 4、 孪晶：孪晶是指两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面构成镜面 对称的位向关系，这两个晶体就称为孪晶，此公共晶面就称孪晶面。 孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程叫孪生。 晶界：晶界是成分结构相同的同种晶粒间的界面。 相界：具有不同结构的两相之间的分界面称为“相界”。 晶界偏聚：由于晶内与晶界上的畸变能差别或由于空位的存在使得溶质原子 或杂质原子在晶界上的富集现象。 亚晶界：相邻亚晶粒间的界面称为亚晶界。 亚晶粒：一个晶粒中若干个位相稍有差异的晶粒称为亚晶粒。 界面：通常包含几个原子层厚的区域，其原子排列及化学成分不同于晶体内 部，可视为二维结构分布，也称为晶体的面缺陷，包括外表面和内界面。 外表面：指固体材料与气体或液体的分界面。 内界面：分为晶粒界面、亚晶界、孪晶界、层错、相界面等。 小角度晶界：相邻晶粒的位相差小于10亚晶界一般为2左右。 对称倾斜晶界：晶界两侧晶体互相倾斜 晶界的界面对于两个晶粒是对称的， 其晶界视为一列平行的刃型位错组成。 大角度晶界：相邻晶粒的位相差大于10 。5、表面能：晶体表面单位面积自由能的增加，可理解为晶体