物理冶金基础讲稿.doc

PAGE PAGE 166 物理冶金基础目录 绪论 第一章金属的晶体结构 1.1晶体学基础 1.2 典型金属的晶体结构 1.3 晶体的极射投影 第二章合金相结构 2.1 固 溶 体 2.2 金属间化合物（中间相） 第三章空位与位错 3．1 空位 3．2 位错的基本类型及特征 3．3 柏氏矢量 3．4 位错的运动 3．5 位错的应力场（位错的弹性行为） 3．6 位错的应变能 3．7 位错的受力 3．8 位错与晶体缺陷的相互作用 3．9 位错的萌生与增值 3．10 实际晶体中的位错组态 3．11 位错的观测 第四章表面与界面 4.1、表面 4.2、晶界、亚晶界 第五章金属的塑性变形 5.1 单晶体金属的塑性变形 5.2 多晶体的塑性变形 5.3 合金的塑性变形 5.4 金属塑性变形后的组织与性能 5.5 聚合物的变形 5.6 陶瓷材料的塑性变形 第六章回复再结晶与热加工 6.1 变形金属加热时组织性能变化的特点 6．2 回复 6．3 再结晶 6．4 晶粒长大 6．5 金属的热加工 6．6 超塑性 第七章扩散 7.1、扩散方程 稳态扩散与非稳态扩散 7.2、固溶体合金中的扩散 7.3、扩散的热力学 7.4、扩散机制 7.5、影响扩散的因素 7.6、反应扩散 绪论 技术离不开材料，使用任何一种技术更离不开材料。人最原始最简单的技术到最尖端、最复杂的技术，莫不如此。 在人类社会的早期，往往用那一时代主要生产工具使用的材料来代表那一时代，如新石器时代、青铜器时代、铁器时代等等。 材料是一切事物的物质基础 人类历史阶段是根据使用材料划分共经历了七个时代 ： 1 石器时代 公元前10万年 2 青铜时代 公元前3000年 3 铁器时代 公元前1000年 4 水泥时代 公元0年 5 钢时代 1800年 6 硅时代 1950年 7 新材料时代 1990年 现代社会使用的材料种类繁多，无法简单地用某一种甚至某一类材料来象征社会的发展水平、技术水平，但材料是一切东西的物质基础仍然没有改变，而且今后也永远不会改变。正是因为有千姿百态、数不清的材料，世界才会如此丰富多彩。 材料科学的重要地位 崭新技术的实现需要崭新材料的支持，例如，人们早就知道了喷气航空发动机比螺旋桨航空发动机有很多优点，但由于没有材料能承受喷射出燃气的高温，使这种理想只能是空中楼阁。直到1942年制成了镍基耐热合金这种新材料、才使喷气发动机的制造得以实现。同样，如果没有1970年制成的使光强度衰减降低到可以实用的光导纤维，也不会有现代的光通信；如果不能制成高纯度大直径的硅单晶，就不会有高度发展的集成电路，也不会有今天如此先进的计算机和一切电子设备。这样的例子可以说举不胜举。 先进的技术又促使了具有前所未有性能的新材料的诞生，例如，利用巨型计算机可以计算出要求什么样的性能便应该有什么样的成分组成，甚至还没有制造出来便可以先用虚拟现实技术观看所制成的零件在工作时的表现如何。这就使得在研制新材料时，具有更大的主动性、预见性，避免盲目地作大量无益的探索。更进一步，还可以算出原子之间应该怎样排列才能具有所需要的性能，并利用可以操作单个原子层的技术将其制造出来。这就体现在处于电子器件制造技术最前沿的超晶格材料。这样的例子，同样不胜枚举。所以，现代的材料技术正同其他高技术互相支持、共同发展新材料时代特征不象以前的各个材料时代，它是一个由多种材料决定社会和经济发展的时代；新材料以人造为特征；新材料科学根据我们对材料的物理和化学性能的了解，为了特定的需要设计和加工而成的。 材料的分类 按材料本身的性质分，主要有金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、液晶材料等。按材料的作用分，有结构材料和功能材料。 结构材料 用于制造各种结构，通俗地说就是要受力，因此对它的要求主要是机械性能，如强度、延伸率(达到极限强度断裂时伸长了多少，延伸率小的材料便容易脆断)、硬度、韧性(受冲击力时容不容易断裂)、刚性(容不容易保持形状不变)等等。有时不要求其能经受住严峻的环境条件，如要求耐热性、抗腐蚀性等等。功能材料 主要用于完成某种特殊功能，如液晶材料用于显示，但有时也要求有一定机械强度，如光导纤维主要用于传输光线，同时也要求有一定机械强度，否则连自己的 重量都承受不了，也就无法构成长的通信线路。 材料的基本用途 金属材料绝大部分都是结构材料，但近来也出现一些功能材料，如形状记忆合金、储氢合金、金属超导材料等。陶瓷材料有的作为结构材料，有的作为功能材料。液晶材料目前还只能作为功能材料。 材料技术的发展趋势 第一，从均质材料向复合材料发展。以前人们只使用金属材料、高分子材料等均质材料，现在开始越来越多地使用诸如把金属材料和高分子材料结合在一起的复合材料。 第二，由结构材料为方向功能材料、多功