第2章 材料学概论课件材料学纲要.ppt

面缺陷之一：铁素体晶界 晶界（grain boundary）　 　　不同取向的晶粒之间的界面。 韧窝里的氧化铝夹杂 硅酸钙夹杂物 体缺陷之一：夹杂物 组元：组成材料最基本的独立的物质。 组元可以是元素，也可以是化合物。 合金：两种或两种以上的元素（组元）经一定方法合成的具有金属特性的物质。如二元、三元合金、多元合金等。 合金系：给定合金以不同的比例而合成的一系列不同成分合金的总称。 2. 3 材料的相与组织 组成相（相） 1)概念：在固体材料中，具有相同化学成分、相同结构或原子聚集状态，并以界面相互分开的、均匀的组成部分。 2)相可以是单质（某一元素，如石墨），也可以是固溶体或化合物； 3)多元晶体材料中，相可以分为两类： 固溶体 与 化合物 A. 固溶体 固态条件下,一种组分(溶剂)内 “溶解”了其他组分(溶质)而形成的单一、均匀的晶态固体。 有置换固溶体和间隙固溶体两种： 溶质原子位于溶剂晶格中某些结点位置时形成置换固溶体； 溶质原子位于溶剂晶格中某些间隙位置时形成间隙固溶体。 B.化合物 概念： 两（多）组元间以一定的比例重新组合形成新的晶体结构，这种晶体称为化合物。 常见的化合物分类： (1) 正常价化合物：如 MgSe, Mg2Si (2) 电子化合物: 如 CuZn, Cu3Zn5,CuZn3 (3) 间隙化合物: 如 VC，W2C; Fe3C (4) 密排相（拓扑密排结构）如 MgZn2 相图 （phase diagram）　　 平衡状态下合金系中成分、相（或组织）和温度间相互关系的几何描述, 也称状态图或平衡图。相图多数是恒压下温度-成分关系图。 A. 杠杆定律(lever law)确定某种成份的合金在二相区中各相的相对含量的法则。 平衡相相对量的确定 在T1温度下, 任一成分合金Xo 其重量为Wo, 其固相与液相的成分为Xm, Xn 液相和固相的相对重量为WL和Wα Wα·mo = WL·on 这个关系式与以O为支点，以m、n二点为受力端点的杠杆平衡时的关系类似，故称其为杠杆定律。 L α B. 匀晶相图(somorphous)从液相结晶出单相固溶体的结晶过程称为匀 晶转变。在液态与固态两组元无限互溶。 有Cu-Ni、Fe-Ni、Cr-Mo、Cu-Au等 共晶相图（eutectic phase diagram） 两组元在液态无限互溶，固态有限互溶或完 全不互溶，冷却过程中发生共晶反应的相图。 合金系有Pb-Sn、 Al-Si、Pb-Bi等。 L α+β 包晶相图 (peritectic phase diagram)两组元在液态无限固溶，固态下有限互溶 并发生包晶反应的二元系相图，Pb-Ag， 陶瓷ZrO2-CaO等形成包晶相图。 L + α β 组织(morphology) 组织是相的形态、分布的图象，其中用肉眼和放大镜观察到的为宏观组织，用显微镜观察到的为显微组织，用电子显微镜观察到的为电子显微组织。 20钢的退火组织 （化染，200倍） 铸态球墨铸铁 （化染，150倍） 成分、组织、结构的检测 光学显微镜 高分辨率电子显微镜（SEM，TEM） 隧道扫描显微镜 低能电子显微镜 场离子显微镜 X射线衍射仪 红外光谱和紫外光谱 高分辨率电子损耗光谱仪 俄歇能谱仪 原子探针 固态核磁共振 2. 2 材料的制备与加工 （掌握） 材料的制备与加工方法极多，不同材料其制作方法各有自己的特点。 铸造 压力加工：挤、拉、轧、锻 粉末冶金技术 热处理 焊接与粘结 高分子材料的挤出、压制、压延等 机械加工 其中材料制备的主要方法为熔炼 2. 3 材料的性质与使用性能（熟练掌握，重点，难点） 一、材料的性质 1、物理性质: 材料的热学、电学、磁学、光学等性质； 热学性能指标：熔点、(比)热容、热膨胀系数、热导率等； 电学性能指标：电阻率、电导率、介电常数等； 磁学性能：磁导率、磁感应强度、磁场强度等； 光学性能指标：光反射率、折射率等； 摩擦学性能：摩擦系数，磨损量，磨损率等。 2、化学性质: 材料发生化学反应时所显示的性质，包括化学反应和电化学反应时所表现的性质，如耐蚀性、耐氧化性等。 3、力学性质: 材料在不同载荷和环境作用下表现的变形和断裂行为的描述，如硬度、塑性等。 弹性、塑性及强度 应力-应变曲线 强度：屈服强