《金屬科學與工程導論》復習資料整理

1、第一章 材料的力學形變：物體由于外因或內(nèi)在缺陷，在外力作用下物質(zhì)的各部分的相對位置發(fā)生變化的過程。應力：材料單位面積上所受的附加內(nèi)力。體積元單位面積上的力可分解為法向應力和剪切應力應力狀態(tài)由6個應力分量來決定應變：材料受力時內(nèi)部各質(zhì)點之間的相對位移。對于各向同性的材料分為：拉伸應變、剪切應變g和壓縮應變應變由6個獨立分量決定拉伸應變：材料受到垂直于截面積的大小相等、方向相反并作用在同一條直線上的兩個拉伸應力時材料發(fā)生的形變剪切應變：材料受到平行于截面積的大小相等、方向相反的兩個剪切力時發(fā)生的形變壓縮應變：材料周圍受到均勻應力P時，其體積從開始時的V0變化為V1=V0-V的形變彈性形變：固體受外

2、力作用而使各點間相對位置的改變，當外力撤消后，固體又恢復原狀。 Hook定律：在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力f和彈簧的長度x成正比，即f= -kx泊松比：在拉伸試驗中，材料橫向單位面積的減少與縱向單位面積長度的增加之比值彈性模量：材料在彈性變形階段內(nèi)，正應力和對應的正應變的比值。彈性模量實際與曲線上受力點的斜率成正比粘性形變：粘性物體在剪切應力作用下發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的流動變形，該形變隨時間增加而增大。牛頓流體：符合牛頓粘性定律的流體。在足夠的剪切力下或溫度足夠高時，無機材料中的陶瓷晶界、玻璃和高分子非晶部分均可產(chǎn)生粘性形變，因此高溫下的氧化物流體、低分子溶液或高分子稀溶液大多屬于牛頓流體非牛頓流體：而高

3、分子濃溶液或高分子熔體不符合牛頓粘性定律，為非牛頓流體。絕對速率理論的粘性流動模型：認為液體流動是一種速率過程，某一液體層相對于鄰層液體流動時，液體分子從一種平衡態(tài)越過勢壘到達另一種平衡狀態(tài)。塑性：材料在外力去除后仍保持部分應變的特性。 延展性：材料發(fā)生塑性形變而不斷裂的能力塑性形變：在足夠大的剪切應力t作用下或溫度T較高時，材料中的晶體部分會沿著最易滑移的系統(tǒng)在晶粒內(nèi)部發(fā)生位錯滑移，宏觀上表現(xiàn)為材料的塑性形變?；坪蛯\晶：晶體塑性形變兩種基本形式?；剖侵冈诩羟袘ψ饔孟戮w一部分相對于另部分發(fā)生平移滑動。在顯微鏡下可觀察到晶體表面出現(xiàn)宏觀臺階，并構(gòu)成滑移帶。滑移一般發(fā)生在原子密度大的晶面和

4、晶面指數(shù)小的晶向上。孿晶是晶體材料中原子格點排列一部分與另部分呈鏡像對稱的現(xiàn)象。鏡界兩側(cè)的晶格常數(shù)可能相同，也可能不同。實際晶體材料的滑移：由于使位錯運動所需的剪切應力比使晶體兩部分整體相互滑移所需的應力小得多，因此實際晶體材料的滑移是位錯缺陷在滑移面上沿滑移方向運動的結(jié)果，溫度高時，位錯運動的速度快，使得諸如氧化鋁等在室溫下不易滑移的脆性材料，在一千度以上的高溫時也能產(chǎn)生一定程度的塑性形變而呈現(xiàn)一定程度的塑性。蠕變是在恒定的應力作用下材料的應變e隨時間t增加而逐漸增大的現(xiàn)象。影響蠕變的因素有：溫度、應力、成分、晶體鍵型、氣孔、晶粒大小和玻璃相等。位錯蠕變理論：認為在低溫時受到阻礙而難以發(fā)生運

5、動的位錯，在高溫時由于熱運動增大了原子的能量，使得位錯能克服阻礙發(fā)生運動而導致材料的蠕變。溫度越高，位錯運動的速度越高，蠕變也越大。擴散蠕變理論：認為材料在高溫下的蠕變現(xiàn)象與晶體中的擴散現(xiàn)象類似，蠕變過程是在應力作用下空位沿應力作用方向（或晶粒沿相反方向）擴散的一種形式。晶界蠕變理論：認為多晶界材料由于存在大量的晶界，當晶界位相差大時，可把晶界看成非晶體，在溫度較高時，晶界粘度迅速下降，應力使得晶界發(fā)生粘性流動而導致蠕變。粘彈性材料的力學性質(zhì)與時間有關(guān),具有力學松弛的特征,常見的力學松弛現(xiàn)象有蠕變、應力松弛、滯后和力損耗等。應力松弛：在恒定的應變時，材料的內(nèi)部的應力隨時間增長而減小的現(xiàn)象。其本

6、質(zhì)與蠕變原因相同，同樣反映高分子材料分子鏈的三種形變滯后：交變應力作用下形變落后于應力變化的現(xiàn)象。原因：在外力作用和去除中，大分子的形變使大分子鏈段發(fā)生重排，這種過程需要一定的時間，導致應變的產(chǎn)生滯后于應力的作用。力損耗W：當應變滯后于應力時每一循環(huán)周期損失的能量。這種損失的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，若來不及散失?則會導致材料內(nèi)部溫度上升，影響材料的使用壽命。蠕變和應力松弛：屬于靜態(tài)力學松弛過程或靜態(tài)粘彈性。在實際生產(chǎn)中，作為工程材料，蠕變越小越好。如聚四氟乙烯的蠕變嚴重，不能作為機械零件，但具有很好的自潤滑特性，是很好的密封材料；而橡膠材料硫化交聯(lián)的方法是為了防止因分子間滑移的粘性形變而引起的蠕變；

7、又如材料加工時會產(chǎn)生內(nèi)應力，常用升溫退火的方法來消除，以防止產(chǎn)品彎曲或開裂。滯后和力損耗：屬于動態(tài)力學松弛或動態(tài)粘彈性，此時應力和應變均為時間的函數(shù)。在實際的應用中，對于在交變應力作用下工作的輪胎和傳動皮帶等橡膠制品，希望其tan越小越好。以便吸收更多的能量，以增強防震和隔音效果。時溫等效原理：材料的粘彈性力學松弛現(xiàn)象，不僅與時間有關(guān)，而且與溫度有關(guān)。升高溫度與延長時間對分子運動及其引起的粘彈性行為是等效的，可借助轉(zhuǎn)換因子T將某一溫度測定的粘彈性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另一溫度T0的對應數(shù)據(jù)，這就是時溫等效原理。Baltzmann疊加原理：粘彈性材料的力學松弛行為是其整個歷史上各個應力貢獻的線性加和的結(jié)果。

8、據(jù)此原理可用有限的實驗數(shù)據(jù)，去預測很寬范圍內(nèi)材料的力學性質(zhì)。理想彈簧： 代表理想彈性體，其力學性質(zhì)服從Hook定律。理想粘壺：代表理想粘性體，服從牛頓粘性定律Maxwell模型：由一個理想彈簧和理想粘壺串聯(lián)成為Maxwell模型，在保持應變恒定時應力隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減Voigt模型：由一個理想彈簧和理想粘壺并聯(lián)成為Voigt模型: 在保持應力恒定時，應變隨時間的延長而增大。粘彈性的微觀分子理論：把高分子材料的分子看成由許多亞單元組成，每一個亞單元的末端距ri(指連接理想的分子鏈兩端的矢量長度)的分布都屬于高斯分布（均方末端距為a2），亞單元的質(zhì)量集中在由Hook彈簧連接在一起的珠子上。由于高

9、分子材料的分子鏈是線性的，并且要考慮的形變是單軸方向的，因此可以采用在X方向上的“有效彈性系數(shù)”而把體系描述成在一維方向上的分子鏈。機械強度：材料在外力作用下抵抗形變及斷裂破壞的能力。根據(jù)外力作用的形式，可分為抗拉強度、抗沖強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。實際斷裂強度遠低于理論強度：是由于其中存在著位錯。裂紋斷裂并不是兩部分晶體同時沿整個界面斷開，而是裂紋擴展的結(jié)果。裂紋的存在使得實際材料的斷裂強度低于理論結(jié)合強度，裂紋的存在使得實際材料的斷裂強度f低于理論結(jié)合強度th材料強度的尺寸效應：由于同種材料中大尺寸材料比小尺寸材料包含的裂紋數(shù)目更多，使得大尺寸材料的斷裂強度較低（從能量平衡的觀

10、點出發(fā)，裂紋擴展的條件是物體內(nèi)儲存的彈性應變能的減小大于或等于開裂形成兩個新表面所需增加的表面能）延性材料的斷裂強度：金屬和非晶態(tài)高聚物類延性材料受力時產(chǎn)生塑性形變時消耗大量的能量，使得斷裂強度提高。塑性功是阻止斷裂的一個重要因素。陶瓷、玻璃等脆性材料有微米級微觀線度的裂紋時，就會發(fā)生低于理論結(jié)合強度的斷裂；而金屬和非晶態(tài)高聚物則在毫米級宏觀尺寸的裂紋時，才會發(fā)生低應力的斷裂。常用晶體材料的劃痕硬度稱為莫氏硬度，它不表示軟硬的程度，只表示硬度有小到大的順序，順序在后面的材料能劃破前面材料的表面。量子力學：反映微觀粒子（分子、原子、原子核、基本粒子等）運動規(guī)律的理論古典量子論：穩(wěn)定橢圓軌道、電子

11、自旋理論波函數(shù)的統(tǒng)計意義：空間某處物質(zhì)波的強度（振幅的平方）可代表能夠在該處找到這一粒子的幾率密度。在任何給定情況下運動的粒子都具有一波函數(shù)與它相聯(lián)系，這個波函數(shù)在空間某處的振幅的平方與粒子在該處出現(xiàn)的幾率成正比隧道效應：粒子由區(qū)域穿過勢壘到達區(qū)域中，并且粒子穿過勢壘后能量并不減少，仍然保持在區(qū)域的能量材料的力學與顯微結(jié)構(gòu)：納米陶瓷復合材料顯微結(jié)構(gòu)對力學性能的影響：納米陶瓷材料根據(jù)彌散相的不同和基體尺寸分為晶內(nèi)型、晶間型、晶向/晶間型和納米/納米型。陶瓷納米復合材料的室溫性能（如硬度、強度、斷裂韌性等）得到顯著改善。納米復合材料在提高室溫力學性能的同時，也顯著地改善了高溫性能。相對而言，陶瓷納

12、米材料在高溫力學性能方面的提高更引人注目。纖維增強復合材料的微觀結(jié)構(gòu)與力學性能：長纖維增強效果明顯，但是形狀復雜的零件用長纖維比較困難，短纖維的效果不太理想。基本上所有優(yōu)良的纖維增強復合材料的顯微結(jié)構(gòu)特點是：纖維的取向大致相同，分散均勻，沒有團聚、交叉、扭曲等制造缺陷，所有纖維基本上被基體包裹。從一些研究成果來看，纖維長度對復合材料強度的影響一般隨著長度增加而增大。顆粒增強復合材料對材料力學性能的影響：復合材料的斷裂韌性隨增強相顆粒尺寸的變化并不呈現(xiàn)單調(diào)變化規(guī)律。 當顆粒尺寸很小時，斷裂韌性隨顆粒尺寸的增加而增加，但當顆粒尺寸本身很大時，復合材料的斷裂韌性都隨著顆粒的增加而減小。研究表明，復合

13、材料力學性能很大程度上取決于分散相在基體相中的分散質(zhì)量和二者形成的界面情況，而無機剛性粒子的加入正好產(chǎn)生特殊的界面結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生增強增韌的力學效果。層狀結(jié)構(gòu)復合材料顯微結(jié)構(gòu)對力學性能的影響：層狀材料的結(jié)構(gòu)是兩層相同或多層相同或不相同的材料組成，界面可以是強結(jié)合，也可以是弱結(jié)合的材料 經(jīng)過設(shè)計的層狀材料具有在特定方向上對裂紋的容忍性，包括最具破壞性的表面裂紋。層狀結(jié)構(gòu)陶瓷復合材料分成兩類：弱界面結(jié)合和強界面結(jié)合層狀結(jié)構(gòu)陶瓷復合材料。相變增韌復合材料結(jié)構(gòu)對力學性能的影響：相變增韌陶瓷實質(zhì)上是利用多晶多相陶瓷的某些相成分在不同溫度的相變，達到改善材料微觀結(jié)構(gòu)的目的，從而產(chǎn)生增韌效果。相變增韌的材料中

14、，多相組分有時無法按照某一尺寸或線度去描述，不同的相變陶瓷內(nèi)部可以出現(xiàn)多尺度的組織結(jié)構(gòu)。從上可以看出材料的力學性能與顯微結(jié)構(gòu)關(guān)系是十分密切的，在絕大數(shù)情況下可以說是微觀結(jié)構(gòu)決定了材料的力學性能。當然，這種決定關(guān)系并不是一目了然的，需要深入的研究其決定機理以進行定量計算，從而指導材料的研究開發(fā)和生產(chǎn)應用。 隨著顯微技術(shù)的發(fā)展及高速攝影技術(shù)的發(fā)展，對材料的微觀動態(tài)研究已成為可能并具有實際意義。同時，將力學性能與其它物理性能相結(jié)合也將是新材料研究中一件有意義的工作。第二章 材料的結(jié)構(gòu)結(jié)合鍵：相鄰原子和原子群之間力的相互作用。結(jié)合鍵的特性決定結(jié)構(gòu)和性能。所有物質(zhì)都是由原子構(gòu)成。原子由電子、質(zhì)子和中子構(gòu)

15、成。原子特性取決于： 1）原子序數(shù)Z 2）原子的質(zhì)量 3）電子的空間分布4）原子中電子的能量 5）在原子中加入或除去一個（多個）電子從而產(chǎn)生帶電離子的難易程度。電子行為的描述量子力學：電子具有波粒二象性：電子波需滿足薛定諤方程、泡利不相容原理（同一電子態(tài)只有一個電子占據(jù)）、能量最低原理和洪德定則（在未填滿的殼層中，電子的自旋值應盡量大）原子成鍵類型的影響因素電負性（EN）和電負性差值（EN）離子鍵：原子間高電負性差值。共價鍵：負電性元素（特別是具有4個或更多價電子的元素）構(gòu)成的化合物金屬鍵：含有三個或三個以下價電子的正電性元素構(gòu)成的固體鍵的類型影響材料的性能。鍵能曲線可用來解釋固體的鍵長、材料

16、的模量（剛度）、結(jié)合強度以及線膨脹系數(shù)等宏觀性能。點陣陣點無限延伸排列，每個點被相同類型的鄰近點所包圍。體現(xiàn)了晶體的平移對稱性。單胞由點陣組成的最小具平移對稱性的單位基元處在一個陣點的“物質(zhì)群” 晶體結(jié)構(gòu)點陣基元點缺陷：晶體中的空位和間隙原子、離子晶體中的空位和間隙原子、晶體中的雜質(zhì)、離子晶體中的雜質(zhì)線缺陷：1、位錯的類型2、金屬晶體中的位錯3、離子、共價和聚合物晶體中的位錯4、位錯與滑移面缺陷：1、自由表面2、晶界3、其他面缺陷扭轉(zhuǎn)晶界體缺陷：1、空洞空位的三維聚集2、沉淀物與基體不同晶體結(jié)構(gòu)相的三維聚集聚合物由長鏈分子組成的有機材料非晶態(tài)原子在空間的排列不是周期性重復的點陣玻璃化轉(zhuǎn)變的實質(zhì)

17、：結(jié)構(gòu)無序的液體轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)無序的固態(tài)液體結(jié)晶的實質(zhì)：結(jié)構(gòu)無序向結(jié)構(gòu)有序轉(zhuǎn)變，原子非定域化向原子定域化轉(zhuǎn)變，兩者耦合在一起同時進行。離子玻璃：氧化物、氯化物、硫化物 共價玻璃：有機玻璃、無定形半導體熱固性彈性體的結(jié)構(gòu)：交聯(lián) 熱塑性彈性體的結(jié)構(gòu)：嵌段第三章 材料的電學任何一種物質(zhì)，只要存在帶電荷的自由粒子載流子，就可以在電場下產(chǎn)生導電電流。金屬中： 自由電子 無機材料中：電子（電子/空穴）電子電導 離子（正、負離子/空穴）離子電導霍爾效應：置于磁場中的靜止載流導體，當它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢差?；魻栃钠鹪矗涸从诖艌鲋羞\動電荷所產(chǎn)生的

18、洛侖茲力，導致載流子在磁場中產(chǎn)生洛侖茲偏轉(zhuǎn)。該力所作用的方向即與電荷運動的方向垂直，也與磁場方向垂直。利用電解效應可以檢驗：1.材料是否存在離子導電2.可以判定載流子是正離子還是負離子能否用更簡單明了的模型來揭示純金屬電阻率與溫度的依賴關(guān)系？ 晶格熱容是一個宏觀物理量，是晶格振動的統(tǒng)計平均效應。電阻率也是一個宏觀物理量，是電子與聲子作用的統(tǒng)計平均效應。平均聲子模型，是假定聲子系統(tǒng)由平均聲子來構(gòu)成，在這個系統(tǒng)中，每個聲子的動量等于原聲子系統(tǒng)中聲子的平均動量。我們知道，對電導有貢獻的只是費密面上的電子，因此純金屬電阻率可看成是費密面上的電子與平均聲子相互碰撞的結(jié)果。純金屬的電阻率與聲子濃度和聲子平

19、均動量的平方成正比。電介質(zhì)的定義：電介質(zhì)的本質(zhì)特征是以極化的方式傳遞、存儲或記錄電場的作用和影響，介電常數(shù)是表征電介質(zhì)的最基本的參量。陶瓷的介電性能決定于感應極化的產(chǎn)生及其隨時間的建立過程，而介電常數(shù)隨頻率和溫度的變化是決定電介質(zhì)應用的重要因素。在討論電介質(zhì)的極化時，通常針對各向同性線性均勻電介質(zhì)在電場中的行為。所說的均勻是指電介質(zhì)的性質(zhì)不隨空間坐標發(fā)生變化，所說的各向同性是指電介質(zhì)的參數(shù)不隨場量的方向發(fā)生變化，線性是指電介質(zhì)的參數(shù)不隨場量的數(shù)值發(fā)生變化。電介質(zhì)的極化定義：導體中的自由電荷在電場作用下定向運動，形成傳導電流。但在電介質(zhì)中，原子、分子或離子中的正負電荷則以共價鍵或離子鍵的形式被相

20、互強烈地束縛著，通常稱為束縛電荷。在電場作用下，正、負束縛電荷只能在微觀尺度上作相對位移，不能作定向運動。正負束縛電荷間的相對偏移，產(chǎn)生感應偶極矩。在外電場作用下, 電介質(zhì)內(nèi)部感生偶極矩的現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)的極化。注意：鐵電體中自發(fā)極化的產(chǎn)生是不需要外加電場誘導的，完全是由特殊晶體結(jié)構(gòu)誘發(fā)的。 極化類型：1.彈性位移極化（瞬時極化）2. 取向極化（弛豫極化）注意：原子和離子的電子位移極化率與溫度無關(guān)。離子位移極化率與正負離子半徑和的立方成正比，與電子位移極化率有大體相同的數(shù)量級，隨溫度升高，離子間距離增大，相互作用減弱，力常數(shù)K減小，因此離子位移極化率隨溫度升高而增大，但增加甚微。偶極子取向極化

21、率與溫度成反比，隨溫度升高而下降。偶極子取向極化率比電子位移極化率大得多。不同電介質(zhì)因極化機制不同, 通常表現(xiàn)出不同介電常數(shù)。在交變電場下，由于介質(zhì)的極化建立需要一定時間，在實際電介質(zhì)中會產(chǎn)生損耗，因此介電響應需用復介電常數(shù)描述弛豫過程：一個宏觀系統(tǒng)由于周圍環(huán)境的變化或受到外界的作用而變?yōu)榉菬崞胶鉅顟B(tài)，這個系統(tǒng)再從非平衡狀態(tài)過渡到新的熱平衡態(tài)的整個過程就稱為弛豫過程。弛豫過程實質(zhì)上是系統(tǒng)中微觀粒子由于相互作用而交換能量，最后達到穩(wěn)定分布的過程。弛豫過程的宏觀規(guī)律決定于系統(tǒng)中微觀粒子相互作用的性質(zhì)。介電損耗：電介質(zhì)在電場作用下往往會發(fā)生電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪埽ㄈ鐭崮埽┑那闆r，即發(fā)生電能的損耗。常

22、將電介質(zhì)在電場作用下，單位時間消耗的電能叫介電損耗。電介質(zhì)的擊穿：一般外電場不太強時，電介質(zhì)只被極化，不影響其絕緣性能。當其處在很強的外電場中時，電介質(zhì)分子的正負電荷中心被拉開，甚至脫離約束而成為自由電荷，電介質(zhì)變?yōu)閷щ姴牧稀．斒┘釉陔娊橘|(zhì)上的電壓增大到一定值時，使電介質(zhì)失去絕緣性的現(xiàn)象稱為擊穿。擊穿場強電介質(zhì)所能承受的不被擊穿的最大場強。擊穿電壓電介質(zhì)（或電容器）擊穿時兩極板的電壓。零電阻現(xiàn)象：將超導體冷卻到某一臨界溫度（TC）以下時電阻突然降為零的現(xiàn)象。邁斯納效應：當超導體冷卻到臨界溫度以下而轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢B(tài)后，只要周圍的外加磁場沒有強到破壞超導性的程度，超導體就會把穿透到體內(nèi)的磁力線完全排斥

23、出體外，在超導體內(nèi)永遠保持磁感應強度為零。邁斯納效應與零電阻現(xiàn)象是超導體的兩個基本特性，它們既互相獨立，又密切聯(lián)系。超導態(tài)的臨界參數(shù)： 溫度（TC）超導體必須冷卻至某一臨界溫度以下才能保持其超導性。臨界電流密度（JC）通過超導體的電流密度必須小于某一臨界電流密度才能保持超導體的超導性。臨界磁場（HC）施加給超導體的磁場必須小于某一臨界磁場才能保持超導體的超導性。第I類超導體：主要包括一些在常溫下具有良好導電性的純金屬，如鋁、鋅、鎵、鎘、錫、銦等，該類超導體的熔點較低、質(zhì)地較軟，亦被稱作“軟超導體”。其特征是由正常態(tài)過渡到超導態(tài)時沒有中間態(tài)，并且具有完全抗磁性。第I類超導體由于其臨界電流密度和臨

24、界磁場較低，因而沒有很好的實用價值。第II類超導體：除金屬元素釩、锝和鈮外，第II類超導體主要包括金屬化合物及其合金。第II類超導體和第I類超導體的區(qū)別主要在于：1.第II類超導體由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢B(tài)時有一個中間態(tài)（混合態(tài)）2.第II類超導體的混合態(tài)中有磁通線存在，而第I類超導體沒有；3. 第II類超導體比第I類超導體有更好的應用前景。理想第II類超導體的晶體結(jié)構(gòu)比較完整，不存在磁通釘扎中心，并且當磁通線均勻排列時，在磁通線周圍的渦旋電流將彼此抵消，其體內(nèi)無電流通過，從而不具有高臨界電流密度。非理想第II類超導體的晶體結(jié)構(gòu)存在缺陷，并且存在磁通釘扎中心，其體內(nèi)的磁通線排列不均勻，體內(nèi)各處的渦旋

25、電流不能完全抵消，出現(xiàn)體內(nèi)電流，從而具有高臨界電流密度。在實際上，真正適合于實際應用的超導材料是非理想第II類超導體。第四章 材料的磁學磁感應強度：表示材料在外磁場H的作用下在材料內(nèi)部的磁通量密度。磁導率：表示材料在單位磁場強度的外磁場作用下，材料內(nèi)部的磁通量密度，是材料的特征常數(shù)。在工程中磁導率分為：有效磁導率、永久磁導率、表觀磁導率、振幅磁導率、可逆磁導率、切變磁導率、脈沖磁導率、最大磁導率等相對磁導率：材料的磁導率與真空磁導率0之比磁化強度：在外磁場H的作用下，材料中因磁矩沿外場方向排列而使磁場強化的量度，其值等于單位體積材料中感應的磁矩大小。軌道磁矩：電子圍繞原子核的軌道運動，產(chǎn)生一個

26、非常小的磁場，形成一個沿旋轉(zhuǎn)軸方向的磁矩自旋磁矩：每個電子本身有自旋運動產(chǎn)生一個沿自旋軸方向的磁矩。原子磁矩：為原子中各電子磁矩總和。原子中每個電子都可以看作是一個小磁體，具有永久的軌道磁矩和自旋磁矩。 一個原子的凈磁矩是所有電子磁矩的相互作用的矢量和，又稱為本征磁矩或固有磁矩。 電子對的軌道磁矩相互對消，自旋磁矩也可能相互對消，所以當原子電子層或次層完全填滿時，磁矩為零。抗磁性：由于外磁場使電子的軌道運動發(fā)生變化而引起的，方向與外磁場相反的一種磁性。一種很弱的、非永久性的磁性，只有在外磁場存在時才能維持。順磁性：有些固體的原子具有本征磁矩；無外磁場作用時，材料中的原子磁矩無序排列，材料表現(xiàn)不

27、出宏觀磁性；受外磁場作用時，原子磁矩能通過旋轉(zhuǎn)而沿外場方向擇優(yōu)取向，表現(xiàn)出宏觀磁性，這種磁性稱為順磁性。鐵磁性：有些磁性材料在外磁場作用下產(chǎn)生很強的磁化強度。外磁場除去后仍保持相當大的永久磁性。材料是否具有鐵磁性取決于兩個因素：(1)原子在晶格中的排列方式(2)原子是否具有由未成對電子，即自旋磁矩貢獻的凈磁矩(本征磁矩)反鐵磁性：在有些材料中，相鄰原子或離子的磁矩呈反方向平行排列，結(jié)果總磁矩為零，叫反鐵磁性亞鐵磁性：亞鐵磁性在宏觀性能上與鐵磁性類似，區(qū)別在于亞鐵磁性材料的飽和磁化強度比鐵磁性的低。成因是由于材料結(jié)構(gòu)中原子磁矩不象鐵磁體中那樣向一個方向排列，而是呈反方向排列，相互抵消了一部分。鐵

28、磁性材料的居里溫度：對于所有的磁性材料來說，并不是在任何溫度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一個臨界溫度Tc，在這個溫度以上，由于高溫下原子的劇烈熱運動，原子磁矩的排列是混亂無序的。在此溫度以下，原子磁矩排列整齊，產(chǎn)生自發(fā)磁化，物體變成鐵磁性或亞鐵磁性。所以，居里溫度 是鐵磁體或亞鐵磁體的相變轉(zhuǎn)變點磁疇：磁性材料內(nèi)部的一個個小區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)包含大量原子，這些原子的磁矩都象一個個小磁鐵那樣整齊排列，但相鄰的不同區(qū)域之間原子磁矩排列的方向不同。各個磁疇之間的交界面稱為磁疇壁。宏觀物體一般總是具有很多磁疇，這樣，磁疇的磁矩方向各不相同，結(jié)果相互抵消，矢量和為零，整個物體的磁矩為零，它也就不能吸引

29、其它磁性材料。也就是說磁性材料在正常情況下并不對外顯示磁性。只有當磁性材料被磁化以后，它才能對外顯示出磁性。既然磁疇內(nèi)部的磁矩排列是整齊的，那么在磁疇壁處原子磁矩又是怎樣排列的呢？ 在疇壁的一側(cè)，原子磁矩指向某個方向，假設(shè)在疇壁的另一側(cè)原子磁矩方向相反。那么，在疇壁內(nèi)部，原子磁矩必須成某種形式的過渡狀態(tài)。實際上，疇壁由很多層原子組成。為了實現(xiàn)磁矩的轉(zhuǎn)向，從一側(cè)開始，每一層原子的磁矩都相對于磁疇中的磁矩方向偏轉(zhuǎn)了一個角度，并且每一層的原子磁矩偏轉(zhuǎn)角度逐漸增大，到另一側(cè)時，磁矩已經(jīng)完全轉(zhuǎn)到和這一側(cè)磁疇的磁矩相同的方向。退磁化過程：樣品磁化到飽和點之后，慢慢地減小H，則M也減小。這個過程叫退磁化過程

30、。M(B)的變化并不是按磁化曲線的原路程退回，而是按另一條曲線變化。磁滯現(xiàn)象：起始磁化曲線為 oc ,當外磁場減小時，介質(zhì)中的磁場并不沿起始磁化曲線返回，而是滯后于外磁場變化磁滯現(xiàn)象是由于摻雜和內(nèi)應力等的作用，當撤掉外磁場時磁疇的疇壁很難恢復到原來的形狀，而表現(xiàn)出來。 退磁方法：(1)加熱法：當鐵磁質(zhì)的溫度升高到某一溫度時，磁性消失，由鐵磁質(zhì)變?yōu)轫槾刨|(zhì)，該溫度為居里溫度 tc 。當溫度低于 tc 時，又由順磁質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁質(zhì)。原因：由于加熱使磁介質(zhì)中的分子、原子的振動加劇，提供了磁疇轉(zhuǎn)向的能量，使鐵磁質(zhì)失去磁性。(2)敲擊法：通過振動可提供磁疇轉(zhuǎn)向的能量，使介質(zhì)失去磁性。如敲擊永久磁鐵會使磁鐵磁

31、性減小。(3)加反向磁場法：加反向磁場，提供一個矯頑力Hc ,使鐵磁質(zhì)退磁。(4)加交變衰減的磁場：使介質(zhì)中的磁場逐漸衰減為0 ，應用在錄音機中的交流抹音磁頭中。鐵磁材料分類：1. 軟磁材料：具有較高的磁導率和較高的飽和磁感應強度； 較小的矯頑力（矯頑力很小，即磁場的方向和大小發(fā)生變化時磁疇壁很容易運動）和較低磁滯損耗，磁滯回線很窄； 在磁場作用下非常容易磁化； 取消磁場后很容易退磁化。軟磁材料主要應用：制造磁導體，變壓器、繼電器的磁芯(鐵芯)、電動機轉(zhuǎn)子和定子、磁路中的連接元件、磁極頭、磁屏蔽材料、感應圈鐵芯、電子計算機開關(guān)元件和存儲元件等。軟磁材料的應用要求：要求軟磁材料的電阻率比較高，因

32、為使用中除上述磁滯能量損失之外，還可能因磁場變化在磁性材料中產(chǎn)生電流（渦流）而造成能量損失。為了盡量減少后一種能量損失，要求磁性材料的電阻率較高，因此常用固溶體合金（如鐵-硅、鐵-鎳合金）和陶瓷鐵氧體作軟磁材料。2. 硬磁材料：硬磁材料又稱永磁材料，難于磁化又難于退磁。主要特點：具有較大的矯頑力，； 磁滯回線較粗，具有較高的最大磁能積(BH)max； 剩磁很大； 這種材料充磁后不易退磁，適合做永久磁鐵。 硬磁性材料如碳鋼、鋁鎳鈷合金和鋁鋼等。硬磁材料主要應用：用于制造各種永磁體，以便提供磁場空間；可用于各類電表和電話、錄音機、電視機中以及利用磁性牽引力的舉重器、分料器和選礦器中。3.非金屬氧化

33、物-鐵氧體：鐵氧體是含鐵酸鹽的陶瓷氧化物磁性材料，一般呈現(xiàn)出亞鐵磁性。 磁滯回線呈矩形，又稱矩磁材料， 剩磁接近于飽和磁感應強度 具有高磁導率、高電阻率 由Fe2O3和其他二價的金屬氧化物（如NiO，ZnO等）粉末混合燒結(jié)而成。 可作磁性記憶元件第八章 晶體的塑性形變研究金屬形變的意義：材料的強度和塑性是兩個重要的力學性能，它決定了零構(gòu)件的加工成形的工藝性能，同時又是零構(gòu)件的重要使用性能。材料的力學性能是結(jié)構(gòu)敏感的，它和材料的組織和結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，如晶體缺陷密度。塑性形變的主要機制是滑移，滑移的臨界分切應力可作為起始塑性形變切應力的估計，它取決于位錯源開動所需的力以及位錯運動所需克服的P-N力

34、等阻力。起始塑性形變所需要的切應力越高，晶體材料的屈服強度越高。交滑移：兩個或多個滑移面共同按1個滑移方向滑移稱交滑移。交滑移形成的滑移線（帶）是折線形狀。對低層錯能材料，位錯很難交滑移，位錯運動是平面型的，稱平面滑動。對高層錯能材料，位錯容易交滑移，滑移線呈波紋狀，稱波紋滑動。交滑移容易與否，對材料的應變硬化有很大的影響。層錯能越低，位錯不易通過交滑移越過遇到的障礙，從而加大了應變硬化。多系滑移：當外力的取向使2個或多個滑移系上的分切應力均達到臨界分切應力值時，這些滑移系可以同時開動而發(fā)生多系滑移。發(fā)生多系滑移時，在拋光表面看到不止一組的滑移線，而是兩組或多組交叉的滑移線。由于多個滑移系開動

35、，位錯交截產(chǎn)生割階及位錯帶著割階運動等原因使位錯運動阻力增加，因而強度增加。 外力軸處于只有1個滑移系開動的取向，材料的強度是比較低的，這樣的取向稱為軟取向；外力軸處于易多滑移的取向稱為硬取向。拉伸和壓縮時晶體的轉(zhuǎn)動：若晶體在拉伸時不受約束，滑移時各滑移層會象推開撲克牌那樣一層層滑開，每一層和力軸的夾角c0保持不變。但在實際拉伸中，夾頭不能移動，這迫使晶體轉(zhuǎn)動，在靠近夾頭處由于夾頭的約束晶體不能自由滑動而產(chǎn)生彎曲，在遠離夾頭的地方，晶體發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的方向是使滑移方向轉(zhuǎn)向力軸?；茣r晶體發(fā)生轉(zhuǎn)動，使晶體各部分相對外力的取向不斷改變，各滑移系的取向因子也發(fā)生變化。如果起始取向c0和l0大于45&

36、#176;，在轉(zhuǎn)動時取向因子加大，出現(xiàn)軟化，這種軟化稱幾何軟化。轉(zhuǎn)動使1和1小于45°，取向因子又重新減小，出現(xiàn)硬化，這種硬化稱幾何硬化。起始與可測的關(guān)系：臨界分切應力是在滑移系上第一個位錯開動所需要的切應力。但從實際的實驗來說，不可能測量到這樣微小的塑性形變。實際測得屈服點都是對應某一定量的塑性形變的應力，即此時已有了一定數(shù)量的位錯運動。這樣，測出的臨界分切應力（塑性形變的起始應力）已不是單一的一個位錯運動需要克服的阻力，而還應包含一些運動位錯間交互作用引起的阻力。測量儀器的靈敏度越高，所測出的塑性形變的起始應力就越低。條件屈服應力：實際測量的應力應變曲線中，大多數(shù)材料是沒有明確的

37、彈性形變和塑性形變的分界點的，所以一般是人為地按一定條件來確定屈服應力，這種屈服應力稱為條件屈服應力。臨界分切應力與溫度間的關(guān)系：長程交互作用引起的阻力隨溫度的變化是很小的。對于如位錯和林位錯相截形成割階或帶著割階滑動等短程交互作用引起的阻力，因為這些過程只涉及幾個原子間距，熱激活對這些過程會有很大作用。溫度上升使這些過程易于進行，所以臨界分切應力隨溫度上升而降低。當溫度高時，熱激活提供足夠的能量，使得臨界分切應力不再隨溫度變化。加工硬化現(xiàn)象：材料加工時強度和硬度隨應變加大而增加；應力-應變曲線：是定量描述加工硬化性質(zhì)的依據(jù)。單晶應力-應變曲線：它是定量描述加工硬化性質(zhì)的依據(jù)。上下屈服點效應：

38、如果體心立方金屬含有微量的如碳、氮等間隙原子，不論它是單晶體或多晶體，它的應力-應變曲線都會出現(xiàn)一個上屈服點和下屈服點。原因：溶質(zhì)氣團影響加工硬化行為的因素：1.內(nèi)部因素：晶體結(jié)構(gòu)、晶體取向或織構(gòu)、堆垛層錯能、化學成分、顯微組織的幾何形狀和尺寸以及位錯亞結(jié)構(gòu)。2.外部因素：溫度、應變速率、形變模式。孿晶特點：原子排列以某一晶面成鏡面對稱。孿晶形成過程：形變、晶體生長、退火及相變。孿生和滑移的差別：(1)滑移使滑移面兩側(cè)相對滑動一個完整的平移矢量（柏氏矢量），而孿生則在孿晶內(nèi)所有的面都滑動，滑動的距離并非是完整的平移矢量，每個面的滑動量和距孿生面的距離成正比。(2)滑移后整個晶體的位向沒有改變，

39、而孿生則使孿晶部分的位向與基體成對稱。(3)滑移使表面出現(xiàn)臺階（滑移線），表面重新拋光后，滑移線消失；孿生則使表面出現(xiàn)浮凸，因?qū)\晶與基體的取向不同，表面重新拋光后并浸蝕后仍能看到。孿生的一般特點：(1)出現(xiàn)的頻率和尺寸取決于晶體結(jié)構(gòu)和層錯能的大小。(2)常在高應力集中處形核，出現(xiàn)孿生時曲線有突然下降。(3)根據(jù)孿晶幾何的分析，孿生區(qū)域應由2個與基體共格的孿生面為邊界。(4)由孿生提供的形變量是很小的，特別是在六方結(jié)構(gòu)晶體中扭折：塑性形變的一種形式。出現(xiàn)條件:滑移和孿生困難時發(fā)生。壓縮方向平行于滑移面，不容易滑移的，為松弛外力，局部晶格繞某軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)而形成扭折。在扭折帶中包含大量不均勻堆積的滑移

40、位錯，在扭折面K兩邊的滑移線雖然是鏡面對稱的，但晶格卻并非是對稱的。形變帶：晶粒局部轉(zhuǎn)動使晶體從單一的取向分裂成兩種互補的取向的局部區(qū)域。形變帶和扭折帶都是在特殊條件下滑移的表現(xiàn)，它們都是因形變形成取向與晶體其余部分不同的區(qū)域，在它們的邊緣并不是晶界，它有一定的寬度，是取向逐漸過渡的區(qū)域，稱這個過渡的邊界為過渡帶多晶體形變的特點：不同于單晶；每一晶粒的取向“軟”和“硬”不同，形變先后及形變量也不同。為保持整體的連續(xù)性，每個晶粒的形變必受相鄰晶粒所制約。晶界存在引起強度增加的原因：雙晶試驗表明，試樣的屈服強度隨2個晶粒取向差加大而加大；把取向差與強度的關(guān)系曲線外推到取向差為零時，屈服強度大體和單

41、晶的各種取向的屈服強度的平均值接近。說明晶界本身對強度的貢獻不是主要的，而對強度的貢獻主要來自晶粒間的取向差。因相鄰晶粒取向不同，為保持形變時應變連續(xù)，各晶粒形變要協(xié)調(diào)，在晶界附近會進行多系滑移。正是這些多系滑移增加了形變阻力，從而增加強度。實現(xiàn)任一變形的條件：必須有5個獨立的滑移系開動。原因：描述任一應變狀態(tài)用9個分量-對稱張量，6個分量-形變體積不變，即3個正應變之和不變，只有5個是獨立的。形變時宏觀協(xié)調(diào)的難易與晶粒尺寸相關(guān)：晶粒小時各晶粒間形變比較均勻。晶粒越大，形變越不均勻，晶?！八榛钡默F(xiàn)象越強烈。大晶粒形變要求局部開動比較少的滑移系(少于5個)，結(jié)果流變應力會降低。這是小晶粒材料比

42、大晶粒材料強和硬的原因。影響冷形變金屬微觀組織的因素：1.層錯能：層錯能高-組織為胞狀結(jié)構(gòu)、DDW、MB及亞晶等。層錯能低-有擴展位錯，不易交滑移和攀移-產(chǎn)生形變孿晶。2.晶粒大?。捍缶Я１刃【Я１憩F(xiàn)更明顯的不均勻形變，晶粒“碎化”更顯著。3.第二相顆粒：造成更高的位錯密度。大顆粒-位錯集中在顆粒附近可形成形變帶及大小約為0.1µm的亞晶。小顆粒-位錯環(huán)或位錯纏結(jié)分布在粒子附近。彌散粒子釘扎位錯，使位錯不易交滑移，阻礙普通胞狀結(jié)構(gòu)形成。 4. 溶質(zhì)原子：偏聚在位錯上形成氣團，降低位錯運動率及形成胞狀結(jié)構(gòu)的傾向。溶質(zhì)原子可影響層錯能而改變形變行為。溶入高價金屬原子超過一定限度時降低層錯

43、能，不利于胞狀結(jié)構(gòu)的形成。5.形變溫度：提高-有利于交滑移和攀移，胞狀結(jié)構(gòu)明顯，胞尺寸增大。-減少位錯與第二相顆粒的交互作用，使大顆粒附近的形變帶尺寸減小，形變帶內(nèi)的點陣轉(zhuǎn)動減少。6.形變速率的作用：與溫度的作用相反，提高形變速率相當于降低形變溫度的作用?？棙?gòu)(擇尤取向)的概念：多晶體晶粒取向集中分布在某一個或某些取向附近的現(xiàn)象。出現(xiàn)織構(gòu)的原因：形變總是在取向有利的滑移系和孿生系上發(fā)生，結(jié)果使得形變后晶體的取向并非是任意的。隨著形變進行，各晶粒的取向會逐漸轉(zhuǎn)向某一個或多個穩(wěn)定的取向，這些穩(wěn)定的取向取決于金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)及形變方式。晶體取向：指晶體的3個晶軸在給定參考坐標系內(nèi)的相對方位。取向與

44、織構(gòu)的區(qū)別：多晶中晶粒取向的（擇優(yōu)）分布。單與多的關(guān)系。極圖: 表示被測材料中各晶粒的某一選定晶面hkl的取向分布的圖形。反極圖：與極圖相反；是描述多晶體材料中平行于材料的某一外觀特征方向的晶向在晶體坐標架的空間分布的圖形；形變織構(gòu)的類型取決于形變金屬的本質(zhì)及加工方式。當兩個相的塑性較好時，一般有兩種近似處理方法：(1) 設(shè)兩相具有同樣的應變，s1和s2必不同，平均應力為：(2)設(shè)兩相應力相同，應變e1和e2必不同，平均應變?yōu)椋簩嶋H上，這兩種假設(shè)都不完全正確。形變過程中各晶粒中的形變已是極不均勻的，第二相的存在更加大了這種不均勻性，所以，第一種應變相同的假設(shè)與實際不符；按第二種應力相同的假設(shè)，

45、兩相間應變必不連續(xù)分布，則在界面處會出現(xiàn)裂縫，這也是和實際不符。實際情況是，形變總是從較弱的相開始，隨著形變量的增加，在某些界面處的應力集中導致較硬的相形變。在形變過程要求跨過相界面的應力和應變都要保持連續(xù)性。另一相是脆性相，則除兩相的相對量外，脆性相的形狀和分布對合金塑性起重大作用。三種情況：(1)脆性相連續(xù)地沿塑性相晶界分布；(2)脆性相不連續(xù)地分布在塑性相的晶界上；(3)脆性相不連續(xù)地分布在塑性相內(nèi)。形變后的殘余內(nèi)應力：金屬形變時，外力作功的大部分以熱的形式散掉，只有一小部分（約10%15%）以殘余內(nèi)應力的方式儲存在形變金屬中（稱儲存能），它隨形變量加大而加大，但它占形變總功的分數(shù)卻隨形

46、變量加大而減小。通常把殘余內(nèi)應力分為三類：第一類殘留內(nèi)應力：由宏觀尺度上的不均勻形變引起。第二類殘留內(nèi)應力：晶粒尺度范圍內(nèi)的不均勻形變引起。第三類殘余內(nèi)應力：由形變產(chǎn)生的位錯和點缺陷引起。第九章 回復和再結(jié)晶因回復過程在光學鏡下難以直接觀察到，要用特殊方法測量： 量熱法，測量回復時放出的儲存能；電阻法，測量回復過程電阻的減小量；測量回復過程硬度或流變應力的降低量；測量回復過程位錯密度的減小以及位錯排列結(jié)構(gòu)的變化；測量因形變而使X射線譜線的寬展和在回復過程中鋒銳化程度；儲存能釋放量及釋放過程動力學是了解回復過程的重要信息?；貜停ㄔ俳Y(jié)晶）的影響因素： 1.低形變量試樣總儲存能少，大部分儲存能在回復

47、階段釋放，只有小部分供作再結(jié)晶的驅(qū)動能，再結(jié)晶在較高的溫度下發(fā)生。高形變量試樣的總儲存能高，在回復過程只釋放其中一小部分，大部分供作再結(jié)晶的驅(qū)動能，再結(jié)晶在較低溫度下發(fā)生。2.雜質(zhì)可延緩空位的消除。雜質(zhì)原子還可釘扎位錯，阻止形變時的動態(tài)回復，提高儲存能，從而加速退火時的回復，延緩再結(jié)晶。一般來說，純度越高，再結(jié)晶開始的溫度越低。3.層錯能越低，位錯攀移或交滑移離開原滑移面越困難，這樣回復釋放能量所占的分數(shù)就越少。4.退火溫度高，在回復很短時間后就出現(xiàn)再結(jié)晶。退火溫度低，則再結(jié)晶出現(xiàn)的時間推遲。5.形變量越大，出現(xiàn)再結(jié)晶時間越早，再結(jié)晶所釋放的能量所占的比例也越大。金屬經(jīng)冷形變后，產(chǎn)生空位、位錯

48、和層錯等晶體缺陷，電子定向流動時被這些缺陷散射而使電阻增加。等溫退火時，在退火早期電阻率隨時間延長急劇下降，后來變化緩慢，最終趨于一穩(wěn)定值。不同溫度退火，這一穩(wěn)定值不同。退火溫度越高，穩(wěn)定值越低。機械性能的回復： 1.流變應力和硬度是位錯密度和位錯分布的函數(shù)，只有發(fā)生位錯遷動時才會有機械性能的回復。2.低溫回復只涉及點缺陷的運動，機械性能幾乎不變。較高溫度回復時，機械性能回復程度取決于金屬的形變性質(zhì)以及金屬本身特征。層狀性質(zhì)塑性形變（如六方結(jié)構(gòu)金屬只在基面滑移，又如立方晶體單系滑移等）時，晶體沒有嚴重局部點陣彎曲，不會發(fā)生再結(jié)晶，只能通過回復消除加工硬化。若塑性形變具有湍流性質(zhì)（如多系滑移），

49、特別是靠近晶界的復雜形變。這時晶體出現(xiàn)嚴重局部點陣彎曲區(qū)域，除在高溫回復消除部分加工硬化外，只有在再結(jié)晶時才能消除全部加工硬化。3.普遍的規(guī)律：形變量越大，塑性流變越具有湍流性質(zhì)，回復退火使加工硬化消除的分數(shù)越小。高層錯能金屬中位錯易交滑移和攀移，回復階段位錯可對消和重排，機械性能有一定程度的回復。低層錯能金屬中位錯不易交滑移和重排，回復時機械性能回復少?；貜蛣恿W：等溫退火時電阻回復及機械性能回復都有相似的動力學特征，共同點是：無孕育期，開始階段變化率最快，然后逐漸變慢，最后趨于零，性質(zhì)回復到某一穩(wěn)定的特征值?；貜瓦^程組織的變化：回復時空位遷動和消失是不會影響顯微組織的，只有涉及位錯遷動時才

50、會影響顯微組織。位錯遷動和重排引起的顯微組織變化主要是多邊形化和亞晶形成和長大。多邊形化：起源于單晶體經(jīng)一定程度彎曲后退火所發(fā)生的一種簡單的顯微組織變化?，F(xiàn)泛指回復過程中有位錯重新分布而形成確定的亞晶結(jié)構(gòu)的過程。亞晶形成：1. 晶內(nèi)位錯胞，胞內(nèi)位錯密度低，胞間高位錯密度的位錯纏結(jié)構(gòu)成的漫散胞壁。2. 胞內(nèi)位錯變少，胞壁位錯重新排列和對消，使胞壁減薄變鋒銳，形成位錯網(wǎng)絡(luò)。3. 轉(zhuǎn)化為亞晶（界）亞晶必須轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動過程引起原子從影線面積沿界面擴散到空白面積中去。位錯/空位的協(xié)同運動。再結(jié)晶驅(qū)動力：形變金屬的機械儲存能；再結(jié)晶基本標志：晶核通過大角度界面遷動而長大；再結(jié)晶與相變的關(guān)系：都有形核、長大過

51、程，有孕育期，相似的動力學方程；本質(zhì)區(qū)別：驅(qū)動力不同。相變驅(qū)動力是新/母相間的化學自由能差，而再結(jié)晶驅(qū)動力是形變金屬的機械儲存能。相變必有一個臨界溫度，該臨界溫度是熱力學意義的溫度。再結(jié)晶臨界溫度只是一個動力學意義的溫度。再結(jié)晶溫度：對形變金屬，從受形變開始就獲得儲存能，它立刻就具有回復和再結(jié)晶的熱力學條件，原則上就可發(fā)生再結(jié)晶。溫度不同，只是過程的速度不同罷了。所以，再結(jié)晶并沒有一個熱力學意義的明確臨界溫度。人為定義了一個“再結(jié)晶溫度：在一定時間內(nèi)（一小時）剛好完成再結(jié)晶的溫度。是一個動力學意義的溫度。形變量越大，再結(jié)晶剛完成的晶粒尺寸越小。在相同的形變量下，若給定退火時間，則晶粒尺寸隨退火

52、溫度增加而增加，這是再結(jié)晶后晶粒長大的結(jié)果。再結(jié)晶的基本規(guī)律：（1）需超過一最小形變量-c。（2）隨,T再；但當大到一定值后,T再趨于一穩(wěn)定值。（3）再結(jié)晶剛完成時的d取決于而和T關(guān)系不大。（4）原始d0，要獲得相同的T再的越大。（5）Tdef，要獲得相同程度的應變硬化所需的。（6）新晶粒不會長入取向相近的形變晶粒中。（7）再結(jié)晶后繼續(xù)加熱， d（此為長大問題）。再結(jié)晶圖：生產(chǎn)上常關(guān)心再結(jié)晶后的晶粒尺寸與形變量及退火溫度和時間的關(guān)系用來獲得所希望的晶粒大小（和性能）對應再結(jié)晶圖。再結(jié)晶動力學條件：形核率不隨時間變化；形核地點在整個體積內(nèi)隨機分布；所有核心的長大速度相同，不隨時間變化；核心在相碰

53、處停止長大；再結(jié)晶動力學影響因素：1）形變量：變形量增大，使儲存能及形核位置增加，加速再結(jié)晶。2）形變方式：單晶體易滑移階段變形不會產(chǎn)生再結(jié)晶形核所需要的“位向梯度”，進而只產(chǎn)生回復而不發(fā)生再結(jié)晶。壓縮變形的影響不如拉伸變形的影響大，在同樣的變形量下，拉伸變形比壓縮變形材料的再結(jié)晶溫度低。3）晶粒取向：變形晶粒的儲存能大小取決于開動的滑移系的多少及交互作用的大小，即取決于晶粒的原始取向。對多晶體，再結(jié)晶速度取決于變形前的織構(gòu)及變形織構(gòu)。4）原始晶粒尺寸的影響：相同應變量下細晶內(nèi)形變儲存能高，加速再結(jié)晶；兩方面影響：晶界是有利的再結(jié)晶形核位置，原始晶粒小，再結(jié)晶形核位置多，有利于再結(jié)晶；但原始晶

54、粒小，變形較均勻，減少形核位置，不利于再結(jié)晶?？傮w是前者影響大于后者。原始晶粒尺寸還可能影響形變織構(gòu)，從而影響再結(jié)晶動力學。5）溶質(zhì)/雜質(zhì)的影響：延緩再結(jié)晶，對再結(jié)晶形核和長大都有影響，但主要是通過對晶界遷移率的影響而提高再結(jié)晶溫度。6）形變溫度/應變速率：熱激活的作用受溫度影響；高溫及低應變速率變形時回復強烈，降低形變儲存能，不利于再結(jié)晶。7）退火溫度：再結(jié)晶的形核特點實驗事實 ： 核心優(yōu)先在局部形變高的區(qū)域形成。(形變帶,晶界,夾雜附近及自由表面附近等)。 形變量高于一臨界值后，形核率隨形變量增加而急劇增加。 一般情況下(中等形變量下)，核心的晶體學位向與它形 成所在的形變區(qū)域的晶體學位向

55、有統(tǒng)計關(guān)系。 核心不能長入和它的位向差別不大的區(qū)域中。總之，一切大取向差和大應變能差的地方都可是形核地點。對再結(jié)晶有三方面影響：(1) 增加形變儲存能而增加再結(jié)晶驅(qū)動力。因為它使形變后的結(jié)構(gòu)復雜，使位錯密度增加的緣故。(2) 粒子附近可能作為再結(jié)晶形核位置。大而硬且間距寬的第二相粒子，由于形變時粒子附近出現(xiàn)更多的不均勻形變區(qū)，這些區(qū)域有大的顯微取向差，可促發(fā)形核(3) 彌散和稠密分布的第二相粒子釘扎晶界，阻礙遷動。再結(jié)晶時的脫溶交互作用：本質(zhì)是兩種轉(zhuǎn)變（再結(jié)晶和脫溶相變）的交互作用?；疽?guī)律：形變引入缺陷促進脫溶和再結(jié)晶形核，脫溶析出粒子影響再結(jié)晶形核并釘扎晶界從而延緩再結(jié)晶。連續(xù)（原位）再結(jié)

56、晶的概念：退火時無大角晶界的遷移，但最后形變基體可恢復為原來的未形變狀態(tài)。晶粒正常長大及二次再結(jié)晶：過程起點：再結(jié)晶完成，無形變組織；此時能量狀態(tài)：雖然形變儲存能已完全釋放，但材料仍未達到最穩(wěn)定狀態(tài)（含有晶界），為減少總界面能，晶粒力求長大。晶粒長大驅(qū)動力：總界面能的減少；這部分能量約為再結(jié)晶時釋放能量的1/100。實測n值與理論n值（=2）偏離原因：假設(shè)晶界遷移率是常數(shù)。但微小雜質(zhì)原子對晶界有很大拖曳作用，在中等遷移速度下M隨V變化。即使是非常純的金屬，在高溫時晶界結(jié)構(gòu)和晶界遷移率會改變的。晶粒長大驅(qū)動力隨晶粒長大而減小，這可能是因為在固溶體中存在不易擴散的溶質(zhì)原子叢集對晶界起釘扎作用。粒子

57、釘扎的產(chǎn)生原因：晶界開始穿過粒子時，晶界面積減小，即減少了總的界面能量，這時粒子是幫助晶界前進的。但當晶界到達粒子的最大截面處后，晶界繼續(xù)移動又會重新增加晶界面積，即增加了總的界面能量，這時粒子對晶界移動產(chǎn)生拖曳力，即起釘扎作用。織構(gòu)和表面對晶粒長大的影響：織構(gòu)抑制：若一次再結(jié)晶后形成很鋒銳的織構(gòu)，因晶粒之間取向差不大（少于10°)，這樣的晶界能較低。由于晶粒長大的驅(qū)動力是界面能，所以存在強織構(gòu)時，阻礙晶粒的長大，這種影響稱為織構(gòu)抑制。厚度抑制：對薄板材，當很多晶粒長大到其尺寸橫跨板材厚度時，長大的晶粒兩面都暴露于表面，這些晶粒的長大變成了二維長大。露在自由表面上的晶界由于晶界張力與表面張力平衡而形成表面蝕溝，這些蝕溝總是與晶界的瞬間位置相連，它隨晶界移動而移動，結(jié)果對晶界產(chǎn)生釘扎作用。這種影響稱為厚度抑制。再結(jié)晶織構(gòu)的概念：具有形變織構(gòu)的材料在再結(jié)晶退火時會再度獲得織構(gòu)，這稱為再結(jié)晶織構(gòu)或退火織構(gòu)。再結(jié)晶織構(gòu)可能和原來的形變織構(gòu)一致，但更經(jīng)常和原來的形變織構(gòu)完全不同。再結(jié)晶織構(gòu)是如何形成的？兩大派別。1.取向形核理論：在形變織構(gòu)基體上形成特定的晶體學取向的核心，這些核心長大而成的晶粒必然會具有相對于基體位向的某種特定取向。因為基體是擇尤取向的，所以