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材料科学基础基本概念.docx

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材料科学 基础 基本概念
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晶体缺 陷 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 vacancies 、间 隙原 子 interstitial atoms 、杂质 impurities 、溶 质原 子 solutes 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 ) : 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 grain boundaries 、 相界 phase boundaries 、 孪晶 界 twin boundaries 、 堆垛层 错 stacking faults 等。 ?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 vacancies ? 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 阵位置 而形 成的点 缺陷称 为热平 衡缺 陷(thermal ?equilibrium defects ) , 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(supersaturated point ?defects) 。 ?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 ?刃型位 错 : 当 一个 完整 晶体 某晶面 以上 的某 处多 出半 个原子 面 , 该 晶面 象刀 刃一 样切入 晶体 , 这个多 余原 子面 的边 缘就 是刃型 位错 。 ?刃型位 错线 可以 理解 为已 滑移区 和未 滑移 区的 分界 线,它 不一 定是 直线 ?螺型位 错 : 位 错附近 的原 子是按 螺旋 形排 列的 。 螺 型位错 的位 错线 与滑 移矢 量平行 , 因此 一 定是直 线 ?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。 ?柏氏矢量 b: 用于 表征 不 同类型 位错 的特 征的 一个 物理参 量 , 是 决定晶 格偏 离方向 与大 小的 向量, 可揭 示位 错的 本质 。 ?位错的 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。 ? 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 。 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。 ?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 垂直 的; (伯 氏 矢量方 向代 表晶体的 滑移 方向 ) ? 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) 派- 纳 力: 晶体 滑移 需克 服 晶体点 阵对 位错 的阻 力, 即点阵 阻力 ?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 。 ?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,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 ? ? 位错的 应变 能 : 位错 周围 点阵畸 变引 起的 弹性 应力 场, 导致 晶体 能量的 增加 , 称 为位 错的 应 变能或 位错 的能 量。 ?位错密 度: 单位 体积 内所 包含的 位错 线总 长度 。 ? ? = 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 ? = n / A (cm -2 ) ? 单位位 错 Unit dislocation :柏氏 矢量 等于 单位 点阵 矢量的 位错 全位错 Perfect dislocation : 柏氏 矢量 等于 点阵 矢量 或其整 数倍 的位 错, 全位 错滑移 后晶 体原 子排列 不变 ?不全位错 Imperfect dislocation :柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错,不全位错滑移 后 晶体原 子排 列规 律变 化 ?部分位 错 Partial dislocation :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。 ?位错反 应: 位错 线之 间可 以合并 或分 解, 称为 位错 反应 ?界面 interface : 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。 它与 摩擦、 吸附、 腐蚀、 催化 、 光学、 微电 子 等密切 相关 。 ? 内界面 :分 为 晶粒 界面 、 亚晶界 、孪 晶界 、层 错、 相界面 等。 ? 表面能 : 晶 体表 面单 位面 积自由 能的 增加 , 可 理解 为晶体 表面 产生 单位 面积 新表面 所作 的 功 ?γ = dW/ds ? 小角度 晶界 : (Low-angle grain boundary ) 相 邻晶 粒的 位相差 小 于 10o 亚晶 界一 般为 2o 左右。 ?对称倾 斜晶 界:(symmetric tilt boundary) 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 : (High-angle grain boundary ) 相 邻晶 粒 的位相 差大 于 10o ? 重合位 置点 阵: 当两 个相 邻晶粒 的位 相差 为某 一值 时, 若 设想 两晶 粒的 点阵 彼此通 过晶 界向 对方延 伸, 则其 中一 些原 子将出 现有 规律 的相 互重 合。 由 这些 原子 重合 位置 所组成 的比 原来 晶体点 阵大 的新 点阵 ,称 为重合 位置 点阵 。 ? 晶界特 性 ?1 ) 晶 粒的长 大和 晶界的 平 直化能 减少晶 界面 积和晶 界能, 在适当 的温 度下是 一个自 发的过 程;须 原子 扩散 实现 ?2) 晶界处原 子排列不规则,常温下对位错 的运动起阻碍作用,宏观 上表现出提高强度和 硬 度 ;而 高温 下晶 界由 于起 粘滞性 ,易 使晶 粒间 滑动 ; ? 3) 晶界 处有 较多 的缺 陷, 如空穴 、位 错等 ,具 有较 高的动 能, 原子 扩散 速度 比晶内 高; ?4) 固态 相变 时, 由于 晶界 能量高 且原 子扩 散容 易, 所以新 相易 在晶 界处 形核 ; ? 5) 由于成分 偏析和内吸附现象,晶界容易 富集杂质原子,晶界熔点 低,加热时易导致晶 界 先熔化 ; ? 过热 ? 6 )由 于晶界 能量 较高、 原 子处于 不稳定 状态 ,以及 晶界富 集杂质 原子 的缘故 ,晶界 腐蚀比 晶内腐 蚀速 率快 。 ? ? ?孪晶 Twins :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 位相关系,这 两个晶 体称 为 孪 晶; 这一 公共晶 面称 为孪 晶面(孪晶界) Twin plane (boundary) 。 ? 相界: 具有 不同 结构 的两 相之间 的分 界面 称为“相界” ? 非共格 界面(non-coherent interface) : 当两 相邻 晶体 在 界面处 的晶 面间 距相 差很 大时 , 这 种相 界与大 角度 晶界 相似 ,可 看成是 由原 子不 规则 排列 的薄过 渡层 构成 ?变形 塑性变 形的 方式 :主 要通 过滑移 和孪 生、 还有 扭折 。 ?滑移是 指晶 体的 一部 分沿 一定的 晶面 和晶 向相 对于 另一部 分发 生滑 动位 移的 现象。 ?滑移带 :滑 移线 的集 合构 成滑移 带, 滑移 带是 由更 细的滑 移线 所组 成, ?滑移系 :一 个滑 移面 和其 上的一 个滑 移方 向构 成一 个滑移 系 ?临界切 应力 :滑 移只 能在 切应力 的作 用下 发生 ,产 生滑移 的最 小切 应力 称临 界切应 力。 ?滑移是 通过 滑移 面上 的位 错的运 动来 实现 的 ?孪生是 指晶 体的 一部 分沿 一定晶 面和 晶向 相对 于另 一部分 所发 生的 切变 。 发生 切变的 部分 称 孪生带 或孪 晶, 沿其 发生 孪生的 晶面 称孪 生面 ?孪生与 滑移 的主 要区 别 ?1 ?孪生 通过 晶格 切变 使晶 格位向 改变 ,使 变形 部分 与未变 形 ?部分呈 镜面 对称 ;而 滑移 不引起 晶格 位向 改变 。 ?2 ?孪 生时, 相邻 原子面 的 相对 位 移量小 于一 个原子 间距; 而滑移 时滑 移面两 侧晶体 的相对 位移量 是原 子间 距的 整数 倍。 ?3 ?孪生 所需 要的 切应 力比 滑移大 得多 ,变 形速 度大 得多 ?退火孪 晶: 由于 相变 过程 中原子 重新 排列 时发 生错 排而产 生的 ,称 退火 孪晶 ?位错的 塞积 :当 位错 运动 到晶界 附近 时, 受到 晶界 的阻碍 而堆 积起 来, 称位 错 的塞积 细晶强 化: 通过 细化 晶粒 来同时 提高 金属 的强 度、 硬度、 塑性 和韧 性的 方法 称细晶 强化 ?因为晶 粒越 细, 单位 体积 内晶粒 数目 越多 , 参 与变 形的晶 粒数 目也 越多 , 变 形越均 匀, 使在 断裂 前发生较大的 塑性变形。 强度和塑性同 时增加,金属 在断裂前消耗 的功也越大 ,因而其 韧性也 比较 好。 固溶强 化: 随溶 质含 量增 加,固 溶体 的强 度、 硬度 提高, 塑性 、韧 性下 降, 称固溶 强化 ?原因 : 由 于溶 质原子 与位 错相互 作用 的结 果, 溶质 原子不 仅使 晶格 发生 畸变 , 而 且易 被吸 附 在位错 附近 形成 柯氏 气团 , 使位 错被 钉扎 住, 位错 要脱钉 , 则 必须 增加 外力 , 从而 使变 形抗 力提高 ?柯氏 Cotrell 气团—— 溶 质 原子的 偏聚 现象。 在位 错 线附近 存在 溶质 原子 偏聚 , 位 错的 滑移 受 到约束 和钉 扎作 用, 塑性 变形难 度增 加, 金属 材料 的强度 增加 。 弥散强 化: 当在 晶内 呈颗 粒状弥 散分 布时 , 第 二相 颗粒越 细, 分布 越均 匀, 合金的 强度 、 硬 度越高 ,塑 性、 韧性 略有 下降, 这种 强化 方法 称弥 散强化 或沉 淀强 化。 ?原因: 由于 硬的 颗粒 不易 被切变 ,因 而阻 碍了 位错 的运动 ,提 高了 变形 抗力 加工硬 化: 随冷 塑性 变形 量增加 , 金 属的 强度 、 硬 度提高 , 塑 性、 韧性 下降 的现象 称加 工硬 化 ?原因: 随变形量增加, 位 错密度增加,由于位错之 间的交互作用( 堆积、缠结) ,使得位错难 以继续 运动 ,从 而使 变形 抗力增 加; 这是 最本 质的 原因 形变织 构 : 由 于晶粒 的转 动, 当塑 性变 形达到 一定 程度时 , 会使 绝大部 分晶 粒的某 一位 向 与 变形方 向趋 于一 致, 这种 现象称 形变 织构 或择 优取 向。 ?内应力 是指 平衡 于金 属内 部的应 力。 是由 于金 属受 力时, 内部 变形 不均 匀而 引起的 。 金 属发 生塑性 变形 时, 外力 所做 的 功大部 分转 化为 热能 ,只 有 10% 转化 为内 应力 残留 于金属 中. ?回复与 再结 晶 回复 recovery : 是指 新的 无 畸变晶 粒出 现前 所产 生的 亚结构 和性 能变 化的 阶段 。 金 属中 的点 缺陷及 位错 近距 离迁 移而 引起的 晶内 某些 变化 。 如 空位与 其他 缺陷 合并 、 同 一滑移 面上 的异 号位错 相遇 合并 而使 缺陷 数量减 少等 。 ?再结 晶 recrystallization : 是 指出现 无畸 变的 等轴 新晶 粒逐步 取代 变形 晶粒 的过 程。 ?在开始 阶段 , 在畸变 较大 的区域 里产 生新 的无 畸变 的晶粒 核心 , 即再结 晶的 形核过 程 ; 然 后 通过逐 渐消 耗周 围变 形晶 粒而长 大, 转变 成为 新的 等轴晶 ,直 至冷 变形 晶粒 完全消 失。 ?晶粒长 大 grain growth :是 指再结 晶结 束后 晶粒 的长 大过程 ,在 晶界 界面 能的 驱动下 ,新 晶 粒会发 生合 并长 大, 最终 达到一 个相 对稳 定的 尺寸 多边形 化 : 由 于位错 运动 使其由 冷塑 性变 形时 的无 序状态 变为 垂直 分布 , 形 成亚晶 界 , 这 一 过程称 多边 形化 ? 去应力 退火 : 利用回 复现 象将冷 变形 金属 低温 加热 , 既 稳定 组织 又保留 加工 硬化 , 这 种热 处 理方法 称去 应力 退火 ?回复阶 段退 火 的 作用 : 提 高扩散 ?促 进位 错运 动 ?释放内 应变 能 ?回复退 火产 生的 结果 : 电 阻率下 降 ?硬度 、强 度下 降不多 ?降 低内 应力 ?再结晶 的形 核率 是指 单位 时间、 单位 体积 内形 成的 再结晶 核心 的数 目, 一般 用 N 表 示; 晶 核一旦 形成 便会 继续 长大 至相邻 晶粒 彼此 相遇 ,长 大速率 用 G 表示 ?再结晶 温度 : 再结晶 不是 一个恒 温过 程 , 它是 自某 一温度 开始 , 在一个 温度 范围内 连续 进 行 的过程 ,发 生再 结晶 的最 低温度 称再 结晶 温度 。 ?再结晶 退火 :把 消除 加工 硬化的 热处 理称 为再 结晶 退火 ?晶粒的 长大 :正 常长 大, 异常长 大。 ?正常长 大 : 大 多数晶 粒几 乎同时 长大 , 晶粒长 大的 驱动力 是降 低其 界面 能, 晶粒界 面的 不 同 曲率是 造成 界面 迁移 的直 接原因 ,界 面总 是向 曲率 中心的 方向 移动 。 ?异常长 大(不 连续晶 粒长 大、二 次再结 晶) : 少数晶 粒突发 性不均 匀长大 ,使 晶粒之 间尺寸差别显 着增 大, 直至 这些 迅速长 大的 晶粒 完全 相互 接触为 止。 ?退火孪 晶: 再 结晶 退火 后出 现的孪 晶。 是由 于再 结晶 过程中 因晶 界迁 移出 现层 错形成 的 ?再结晶 织构: 再结 晶退 火后 形成的 织构 。退 火可 将形 变织构 消除 ,也 可形 成新 织构 低于再 结晶 温度 的加 工变 形称为 冷加 工 ?高于再 结晶 温度 的加 工变 形称为 热加 工 ?热加工 : 在 加工 变形 的同 时产生 加工 硬化 和动 态回 复与再 结晶 , 并 且热 加工 产生的 加工 硬化 很快被 回复 再结 晶产 生的 软化所 抵消 ,所 以热 加工 体现不 出加 工硬 化现 象。 ?动态回 复: 在塑 变过 程中 发生的 回复 。 ?动 态 再 结 晶 : 在 塑 变 过 程 中 发 生 的 再 结 晶 。 特 点 : 反 复 形 核 , 有 限 长 大 , 晶 粒 较 细 。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?包含亚 晶粒 ,位 错密 度较 高,强 度硬 度高 。 ?超塑性 :某 些材 料在 特定 变形条 件下 呈现 的特 别大 的延伸 率 材料的 凝固 结构起伏(Structural undulation ) :液态金属中存在着原子排列规则 (有序) 的小区域(原 子集团 ) , 但是 不稳 定, 存 在原子 重新 聚 集 clustering ,此起 彼伏 。 ?能量起 伏 (Energy undulation ) : 造成 结构 起伏 的原 因 是液态 金属 中存 在着 能量 起伏, 能量低 的地方 形 成 cluster , 遇到 能量高 峰又 散开 成无 序状 态。 ?结构起 伏与 能量 起伏 是对 应的。 ?过冷: 结晶 只有 在 T 0 以下 的实际 结晶 温度 下才 能进 行,这 种现 象称 为过 冷 ?过冷度 : 理 论结 晶温 度与 实际结 晶温 度的 差 ?T 称过 冷度 ? ? ??T= T 0–T 1均匀形 核: 是指 新相 晶核 在母相 中均 匀地 生成 ,即 晶核由 液相 中的 一些 cluster 直 接形 成, 不受杂 质粒 子或 外表 面的 影响 ?非均匀 形核 : 是 指新 相优 先在母 相中 存在 的异 质处 形核, 即依 附于 液相 中的 杂质或 外来 表面 形核, 也称 异质 形核 。 ?临界形 核功 :形 成临 界晶 核所需 的能 量 ΔG* 称 为临 界形核 功。 ?形核 率 N :是 指在 单位 时 间内, 单位 体积 的金 属液 体中形 成的 晶核 数 ?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。 ?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 。 ?过冷度 : 晶 体长 大也 需要 一定的 过冷 度。 长大 所需 的界面 过冷 度称 为动 态过 冷度, 用?T k 表 示。 ?粗糙界 面长 大机 制: 连续 长大 , 晶 体沿 界面的 法线 方向向 液相 中生 长。 这种 长大方 式叫 做 垂 直长大(vertical growth) , 或连续 长大 ?粗 糙界 面 ?光滑界 面晶 体长 大机 制: 二维形 核 ?借螺 型位 错长 大 ?成分起 伏: 材料 内因 原子 的热运 动引 起微 区中 成分 瞬间偏 离溶 液的 平均 成分 ,出现 起伏 ?平衡分 配系 数 k 0 : 平衡 凝 固时固 相的 溶质 质量 分 数 w S (成 分) 和液 相溶 质质 量分 数 w L (成 分)之 比。正偏析 : 溶质 浓度 由锭 表面 向中心 逐渐 增加 的不 均匀 分布称 为正 偏析 , 它是 宏观 偏析的 一种 。 这种偏 析通 过扩 散退 火也 难以消 除 ?区域熔 炼: 原始 质量 浓度 为 ? 0 ,凝固前端 部分 的溶 质浓度 不断 下降 (k 0 <1 ) , 后端部 分不 断 富集, 使前 端溶 质减 少而 得到提 纯, 也叫 区域 提纯 ?成分过 冷 : 在 合金凝 固过 程中 , 由 于液 相中溶 质分 布发生 变化 而改 变了 凝固 温度 。 界 面前 沿 液体中 的实 际温 度低 于由 溶质分 布所 决定 的凝 固温 度时产 生的 过冷 ,称 为成 分过冷 ?铸锭 (件 ) 的缺 陷: 铸造 缺陷的 类型 较多 , 常见 的 有缩孔 、 气孔 、 疏松 、 偏 析、 夹渣 、 白点 等 ?缩孔: 大多 数液 态金 属的 密度比 固态 的小 , 因 此结 晶时发 生体 积收 缩。 金属 收缩后 , 如 果没 有液态 金属 继续 补充 的话 ,就会 出现 收缩 孔洞 ,称 之为缩 孔 ?偏析: 铸 锭中 各部 分化 学成 分不均 匀的 现象 称为 偏析 。分为 :宏 观偏 析和 显微 偏析 ?平衡凝 固: 指凝 固过 程中 的每个 阶段 都能 达到 平衡 , 即在 相变 过程 中有 充分 的时间 进行 组元 间的扩 散。 ?枝晶偏 析: 在一 个枝 晶范 围内或 一个 晶粒 范围 内成 分不均 匀的 现象 称做 枝晶 偏析 相图 相律: 确定 在平 衡条 件下, 一个系 统的 组成 物的 组元 数、 相 数、 和 自由 度数 之间 的关系 规 律 。 ?F = C – P + 2 ?匀 晶 反 应 : 这种从液相中结晶出单一固相的转变称为匀晶转变或匀晶反应 isomorphous ?reaction 。L ? a ? 共晶转 变: 在一 定温 度下, 由一定 成分 的液 相同 时结 晶出两 个成 分和 结构 都不 相同的 新固 相 的转变 称作 共晶 转变 ?偏晶转 变: 是一 个液 相 L 1 分解出 一个 固相 和另 一成 分的液 相 L 2 的转 变。 有可 能产生 偏晶 转 变的二 元系 往往 在液 态时 两组元 只能 部分 溶解 ,或 几乎不 溶解 ?共析反 应 : 是指 在一 定温 度下, 由一 定成 分的 固相 同时析 出两 个成 分和 结构 完全不 同的 新固 相的过 程。 共析 转变 也是 固态相 变 ?包析转 变 :两 个一 定成 分 的固相 ( ? 、 ? ) 在 恒温 (T ) 下转 变为 一个 新的 固相 ( ? ) 的恒 温反应 。包 析转 变与 包晶 转变的 相图 特征 类似 ,只 是包析 转变 中没 有液 相, 只有固 相。 ? 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 。 之所 以称 为熔晶 转变 , 是 因为固 相在 温度 下降 时可 以部分 熔化 。 ?合晶转 变是 由两 个成 分不 同的液 相 L 1 和 L 2 相 互作 用 形成一 个固 相, 即 ?L 1+ L 2? b ? 直接从 液相 中结 晶出 的固 相称一 次相 或初 生相 。已 有固相 析出 的新 固相 称二 次相或 次生 相 ?扩散退火:生 产上常将铸 件加热到固相线以下 100-200 ℃长时间保温,以使原 子充分扩散、 成分均 匀, 消除 枝晶 偏析 ,这种 热处 理工 艺称 做扩 散退火 ?伪共晶 : 非 平衡 凝固 时, 成 分在共 晶点 附近 的非 共晶 成分合 金也 可能 得 到 100% 的共晶 组织 , 这样的 共晶 组织 称为 伪共 晶 ?当合金 的成 分离 共晶 点很 远时, 非平 衡凝 固, 形 成 的共晶 组织 数量 很少 , 通 常共晶 体中 的 ? 离异共 晶: 相依 附于 初生 ? 相生长 ,将 共晶 体中 另 一相 ? 推 到最 后凝 固的 晶 界处, 即 ? 相 单独地 分 布 ? 相的 晶粒 边 界上。 这种 两相 分离 的共 晶组织 叫做 离异 共晶 ?包晶转 变( 包晶 反应 Peritectic reaction ) : 一个 液相(L) 与 一个 固相(α ) 在恒 温(T D ) 下生 成另 一 个固相(β) 的转 变。 表达 式 如下:L C+ ? P? ? D 含碳量 为 0.0218% ~2.11% 的称钢 ,含 碳量 为 2.11%~ 6.69% 的 称铸铁 ?碳在 ?-Fe 中 的固 溶体 称铁 素体, 用 F 或 ? 表 示。 碳在 δ-Fe 中 的固 溶体 称 δ - 铁素体 ,称 高 温铁素 体, 用 δ 表 示。都是 BCC 间 隙固 溶体 ?奥氏体: 碳在 ? -Fe 中的 固溶 体称奥 氏体 。 用 A 或 ? 表 示。是 面心 立方 晶格 的间 隙固溶 体 ?莱氏体 :共 晶转 变的 产物 是奥氏 体与 渗碳 体的 机械 混合物 ,称 为莱 氏体 ,用 符号 L d 表示 ?珠光体 :共 析转 变的 产物 是铁素 体与 渗碳 体的 机械 混合物 ,称 为珠 光体 ?从铁素 体中 析出 的渗 碳体 称三次 渗碳 体, 用 Fe 3 C Ⅲ 直线法 则: 在一 定温 度下 三组元 材料 两相 平衡 时, 材料的 成分 点和 其两 个平 衡相的 成分 点必 然位于 成分 三角 形内 的一 条直线 上, 该规 律称 为直 线法则 或三 点共 线法 则 ?重心法 则: 成分 为 R 的三 元合金 在某 一温 度下,分 解 成α, β, γ 三个 相,则 R 的 成分点 必定 位 于△α βγ 的重 心位 置上

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