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材料科学基础 --考研辅导 张俊善 主要内容 第1章 晶体结构 第2章 晶体缺陷 第3章 固体中的扩散 第4章 材料的变形和再结晶 第5章 金属凝固 第6章 二元相图 第7章 三元相图 固态相变原理 注重基本概念和基本理论, 突出重点, 适当练习 (只将讲金属部分,不讲陶瓷和高分子材料部分) 要求: 课前预习,带着问题来听课 晶面指数：晶面法线的晶向指数 晶向指数与晶面指数的关系 * 在立方晶系中，具有相同指数的晶向和晶面必定相互垂直 (h k l)?[h k l] [uvw]晶向与(hkl)晶面平行时, hu+kv+lw=0 上述方法针对简单晶胞，对于复杂晶胞要做修正 FCC: ABCABC… 电子化合物三种化合物分别为体心立方,复杂立方和密排六方结构 间隙固溶体与间隙化合物的区别 总结 1 原子键: 金属键 2 晶体结构: 空间点阵 晶胞 晶向指数,晶面指数 晶带,晶带轴,晶带面 3 金属晶体结构: BCC, FCC, HCP 点阵常数,原子半径,晶胞原子数,致密度,配位数 间隙,间隙半径,间隙位置 4 合金相的结构: 固溶体—置换固溶体,间隙固溶体 固溶度及其影响因素 中间相--正常价化合物 电子化合物 间隙相和间隙化合物 8 x 1 = 8个 rB/rA=0.225 四面体间隙：位于四个原子组成的四面体中间的间隙 体心立方结构（BCC）的间隙 Chapter 1 The structure of crystalline solids 6 x 1/2 +12 x 1/4 =6个 24 x 1/2 = 12个 rB/rA=0.291 扁八面体 rB/rA=0.154 12 x 1/3 + 8 = 12个 6 x 1 = 6个 密排六方结构（ HCP ）的间隙 多晶型性和同素异构（polymorphism and allotropy） 多晶型性：同种金属在不同温度和压力下具有不同的晶体结构； 这种转变称为同素异构转变，转变的产物为同素异构体。 Example：Fe，Mn，Ti，Sn …… Chapter 1 The structure of crystalline solids Fe §1.4合金相结构 合金相 固溶体 中间相 合金（alloy）：两种或两种以上的金属或金属与非金属 经熔炼或其它方法制成的具有金属特性的物质。 组元（component）：组成合金的基本的独立的物质， 组元可以是纯金属、非金属元素、或化合物 相（phase）：合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构 和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。 单相合金：由一种相组成的合金 多相合金：由几种不同的相组成的合金 1.4.1 固溶体 以某一组元为溶剂,在其晶体点阵中溶入其它组元原子(溶质原子） 所形成的与溶剂有相同的晶体结构的均匀混合的固相 置换固溶体 在固溶体中，溶质原子占据 溶剂点阵的阵点，所形成的 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 固溶体的晶体结构与溶剂（基体）金属相同 影响置换固溶体溶解度的因素： 晶体结构 相同可形成无限固溶体，不同则只能形成有限固溶体 原子尺寸因素 原子半径差小于15%，可形成溶解度较大的固溶体； 原子半径差大于15%时，半径差越大，溶解度越低； 原因：点阵畸变随原子半径差增大而增加 化学亲和力, 电负性因素, 溶剂和溶质之间的化学亲和力越大，越容易形成化合物； 电负性相近的元素间可能有较大的固溶度 原子价因素, 或电子浓度因素）： 电子浓度(electron concentration)— 合金中各组成元素的价电子数总和与原子总数的比值 e/a = VA（1― x）+ VB x ； x为溶质B的原子分数 * 过渡族金属的价电子数规定为零 试验规律表明，溶质的原子价越高，溶解度越低。 溶解度对应电子浓度1.4 超过极限电子浓度（1.4),固溶体不稳定，可能形成新相 即电子浓度因素决定溶解度 利用e/a=1.4 计算的溶解度 Cu-Zn: 10%，