金属学与热处理重要名词解释.docx

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金属学与热处理重要名词解释

金属学与热处理重要名词解释

绪论

1、材料：

是人类用来制造各种有用物件的物质。

2、工程材料：

是指具有一定性能，在特定条件下能够承担某种功能、被用来制取零件和元件的材料。

3、金属材料：

是指具有正的电阻温度系数及金属特性的一类物质。

包含金属和合金。

4、金属：

是指由单一元素构成的、具有正的电阻温度系数及金属特性的一类物质。

5、合金：

是指有两种或两种以上的金属或金属与非金属构成的、具有正的电阻温度系数及金属特性的一类物质。

6、无机非金属材料：

又称硅酸盐材料、陶瓷材料，所谓无机非金属材料是指用天然硅酸盐〔粘土、长石、石英等〕或人工合成化合物〔氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物〕为原料，经粉碎、配置、成形和高温烧结而成的硅酸盐材料。

7、高分子材料：

是指以高分子化合物为主要组分的材料，又被称为高聚物。

8、复合材料：

是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的、各组分间有明显界面、且性能优于各组成材料的多相材料。

9、结构材料：

是以强度、刚度、塑性、韧性、硬度、疲劳强度、耐磨性等力学性能为性能指标，用来制造承受载荷、传递动力的零件和构件的材料。

10、功能材料：

是以声、光、电、磁、热等物理性能为指标，用来制造具有特殊性能的元件材料。

第一章金属的性能

1、金属的使用性能：

是指金属材料制成零件或构件后为保证正常工作及一定使用寿命应具备的性能，包括金属的力学性能、物理和化学性能。

2、金属的工艺性能：

是指金属在加工成零件或构件的过程中金属应具备的适应加工的性能，包括冶炼性能、铸造性能、压力加工性能、切削加工性能、焊接性能及热处理工艺性能。

3、金属的力学性能：

是指金属在外加载荷作用时所表现出来的性能，包括强度、硬度、塑性、韧性及疲劳强度等。

4、弹性变形：

外力去除后立即可以恢复的变形。

其实质是在外力作用下晶格发生的歪扭与伸长。

5、塑性变形：

外力去除后不能恢复的变形

6、弹性极限：

在弹性变形的范围内，金属材料所能承受的最大应力。

7、弹性模量与刚度：

金属在弹性范围内，应力与应变的比值σ/ε称为弹性模量E，也称为杨氏模量。

E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。

8、强度：

是指金属在外力作用下抵抗永久变形和破坏的能力。

9、塑性：

是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。

10、屈服极限：

拉伸实验时，当外力不增加而变形仍在进行时所对应的应力。

11、抗拉强度：

拉伸实验时，试样保持均匀变形时所对应的最大应力。

12、硬度：

是指金属材料对局部塑性变形、压痕或划痕的抗力。

13、冲击韧性：

金属材料抗冲击载荷而不被破坏的能力。

14、断裂韧性：

金属材料阻止裂纹失稳扩散的属性或材料的韧性。

15、疲劳强度：

当变动应力低于一定值时，试样可经受无限次周期循环而不被破坏，此应力值称为材料的疲劳强度。

16、密度：

单位体积物质的质量。

17、熔点：

金属材料从固态向液态转变时所对应的理论温度。

18、导热性：

金属材料能够传递热量的能力。

19、导电性：

金属材料能够传导电流的能力。

20、热膨胀性：

金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性。

21、磁性：

金属材料在磁场作用下表现出来的行为。

22、耐蚀性：

金属材料在常温下抵抗氧化、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力。

23、抗氧化性：

金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力。

24、铸造性能：

金属材料铸造成形的能力。

25、锻造性能：

金属材料能够锻造成形的能力。

26、切削加工性能：

金属材料进行切削加工时的难易程度。

27、焊接性能：

金属材料能焊接成具有一定使用性能的焊接接头的特性。

28、热处理性能：

材料经热处理能否使性能顺利改善的性质。

以下是重点

第二章金属与合金的结构

1、金属特性：

金属在固态下具有以下特征：

①具有良好的导电性和导热性；②具有正的电阻温度系数；③具有良好的反射能力、不透明性和金属光泽；④具有良好的塑性变形能力。

2、超导性：

当温度下降至某一温度，金属电阻下降至零的性质称为金属的超导性。

3、金属键：

金属正离子与电子气之间产生强烈的静电吸引力，使金属原子相互结合起来，这种结合方式称为金属键。

4、晶体与晶体特性：

原子〔或分子〕在三维空间呈有规则的周期性排列的一类物质称为晶体。

晶体特性：

①晶体中的原子〔或分子〕在三维空间呈有规则的周期性排列；②具有确定的熔点；③具有各向异性；④具有规则的几何外形。

5、空间点阵：

将刚球模型中的刚球抽象为纯粹的几何点，得到一个由无数几何点在三维空间规则排列而成的列阵，称之为空间点阵。

6、晶格与晶胞：

描述原子〔离子、分子〕或原子团在晶体中排列方式的几何空间格架称为结晶格子，简称晶格。

从晶格选取一个能够完全反映晶体特征的最小几何单元。

这个有代表性的最小几何单元称为晶胞。

7、晶面与晶向：

在晶体中，有一系列原子所组成的平面称为晶面；任意两个原子之间的连线称为原子列，其所指方向称为晶向。

8、晶面指数与晶向指数：

为确定晶面和原子列在晶体中的空间位向所采用的统一符号，分别称为晶面指数与晶向指数。

9、晶面族〔或晶向族〕：

某些晶面〔或晶向〕上的原子排列相同但空间位向不同，它们在晶体学上属等同晶面〔或晶向〕，可归并为一个晶向族称为晶面族〔或晶向族〕。

10、配位数与致密度：

晶格中任一原子周围与其最近邻且等距离的原子数目称为配位数；一个晶胞内原子所占体积与晶胞体积之比称为致密度。

11、亚金属：

周期表中金属与非金属分界线附近的元素具有二重性，通常称为亚金属。

12、多晶型转变或同素异构转变：

具有多晶型的金属在温度或压力变化时，由一种晶体结构变为另一种晶体结构的过程叫多晶型转变或同素异构转变。

13、晶体缺陷：

实际金属晶体中总是不可防止的存在一些原子排列偏离理想状态的不完整区域，称为晶体缺陷。

14、点缺陷：

在三维尺度上都很小的晶体缺陷，一般不超过几个原子间距。

点缺陷主要有空位、间隙原子和置换原子等。

15、线缺陷：

在二维尺度上很小，而在三维尺度上很大的晶体缺陷，包括刃型位错、螺型位错、混合位错。

16、位错：

①晶体中沿着某一原子面〔或原子列〕有一列或假设干列原子发生了某种有规律的错排现象；②柏氏矢量不为零的晶体缺陷；③晶体中已滑移区与未滑移区的分界线。

17、晶格畸变：

晶格发生的歪扭或伸长。

18、柏氏矢量：

通过柏氏回路来确定的，采用一个规定的矢量来描述位错区域晶格畸变总量的大小和方向，该矢量后来被人们称为柏氏矢量。

19、位错密度：

单位体积晶体包含的位错线总长度称为位错密度。

20、滑移与攀移：

位错沿滑移面的移动称为滑移运动；刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动即攀移。

刃型位错的实质就是多余半原子面通过空位或原子扩散而扩大或缩小。

21、面缺陷：

是指二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷。

包括晶体的外外表〔即自由外表〕和内界面两类，其中内界面又包括晶界、亚晶界、孪晶界、相界和层错等。

22、外表能:

将单位外表面积上新增加的能量称为外表能，它与外表张力为同一数值。

23、晶界与亚晶界：

相邻晶粒之间的界面叫晶界。

亚晶粒之间的界面叫亚晶界。

24、小角度晶界与大角度晶界：

相邻晶粒位向差小于10°的为小角度晶界；相邻晶粒位向差大于10°的为大角度晶界。

亚晶界属于小角度晶界。

小角度晶界与位错：

①对称倾侧晶界由一系列相隔一定距离的刃型位错垂直排列而成；②不对称倾侧晶界是由柏氏矢量相互垂直的刃型位错交叉堆集而成；③扭转晶界是由两组螺型位错交叉网络构成。

25、晶界能：

单位晶界面积上增加的能量称为晶界能。

26、孪晶与孪晶界：

当晶体一部分原子以某一晶面为共有面而与另一部分原子保持镜面对称的位向关系时，称此部分晶体为孪晶。

孪晶之间的界面为孪晶界。

27、相界：

在复相合金组织中，晶体结构不同的两相分界面称为相界。

相界分为共格、半共格和非共格三种类型。

28、层错：

实际晶体中的晶面堆垛顺序可能发生局部过失，从而产生一种二维晶体缺陷，叫堆垛层错，简称层错。

29、组元与合金系：

组成合金最基本的、独立的物质称为组元。

由给定组元以不同的比例配制成一系列不同成分的合金，就构成了一个合金系统，称为合金系。

30、相与组织：

相是指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构，成分基本相同，并有明确界面与其他部分分开的均匀组成部分。

组织是指用肉眼或显微镜所观察到的不同组成相的形状、分布及各相之间的组合状态，常称之为具有特殊形态的微观形貌。

31、固溶体：

是指以合金某一组元为溶剂，在其晶格中溶入其他组元原子后所形成的一种合金相，其特征是仍保持溶剂晶格类型，结点上或间隙中含有其他组元原子。

根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体；根据溶质原子在溶剂中的溶解能力，固溶体可分为有限固溶体和无限固溶体；根据溶质原子在固溶体中的分布是否有规律，固溶体可分为无序固溶体和有序固溶体。

32、固溶强化：

通过形成固溶体使金属强化的现象称为固溶强化。

33、中间相：

合金组元间的相互作用，除可形成固溶体外，当超过固溶体的固溶极限时，还可形成晶格结构和特性完全不同任一组元的新相，即金属化合物。

由于金属化合物在二元合金相图中总是处于两个组元或端极固溶体区域之间的中间部位，也称之为中间相。

包括正常化合物、电子化合物、间隙相和间隙化合物。

34、拓扑密堆相：

在合金系中组元原子尺寸不同时，通过大、小钢球的适当组合，可以得到全部是四面体间隙的晶体结构，即拓扑学的配合规律，形成空间利用率和配位数都很高的一类复杂中间相，称之为拓扑密堆相。

第三章纯金属的结晶

1、近程有序排列：

液态金属中存在着的无数微小有序、规则排列的原子集团。

2、结构起伏：

液态金属中近程有序排列的原子集团，尺寸不等，取向各异，而且不稳定，瞬时形成，又瞬时消失，时聚时散，形成结构上的起伏，并为金属结晶提供了条件。

3、过冷现象：

金属实际开始结晶温度Tn总是低于理论结晶温度Tm，这种现象称为过冷，二者之间的温度差ΔT=Tm-Tn称为过冷度。

过冷是金属结晶的必要条件。

4、结晶的热力学条件：

当T＜Tm时，液相和固相的吉布斯自由能差值ΔG=GS-GL＜0即为液相向固相转变的驱动力，也是结晶的热力学条件。

5、均匀形核：

液态金属依靠自身的结构均匀自发地形核。

6、非均匀形核：

依靠外来夹杂所提供的固相界面非自发不均匀地形核。

7、临界晶核半径：

r=r*这样的尺寸的原子集团可能长大也可能溶解消失，故称为临界晶核半径。

8、形核功：

形核时如果体积自由能的降低不能补偿界面能的增加，假设要形核还必须从外界取得额外的能量供给，即取得形核功才有可能。

9、能量起伏：

液相中各微区的能量分布是不同的，而且处在起伏变化之中。

通过能量起伏可提供形核功。

10、临界过冷度：

液相中可能出现的最大晶胚尺寸rmax和临界晶核半径r*均受过冷度的影响，与rmax=r*点对应的过冷度ΔT*称为临界过冷度，当过冷度ΔT＜ΔT*时，rmax＜r*晶核不能形成；只有当ΔT≥ΔT*时，rmax≥r*，晶核才能形成。

11、点阵匹配原理：

作为非均匀形核基底的夹杂物必须具有与晶核相同的晶体结构，相近的点阵常数，以减小界面张力。

12、动态过冷度：

当界面温度Ti＜Tm，熔化速度＜凝固速度时，晶核才能长大，Tk=Tm-Ti，称之为动态过冷度。

13、光滑界面：

从原子尺度看，液固界面是平整的，在界面处不存在液固两相原子交错的情况，两相原子以界面截然分开。

但从宏观角度看，界面呈曲折的台阶状，是由一系列小平面组成的，每个小平面是平整光滑的，故又称之为小平面晶界。

14、粗糙界面：

从原子尺度看，界面是不平整的，界面上存在着几个原子厚的过渡层，液固两相原子犬牙交错，难以准确分辨液固界面位置。

但从宏观角度看，这一过渡层很薄，反而呈现出平整的界面结构，故又称之为非小平面界面。

一般纯金属的液固界面均为粗糙界面。

15、垂直长大：

由于界面上有