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1、材料学专业英语词汇材料学专业英语词汇（一）(2009-05-08 08:33:35)转载标签： 材料专业英语文化 化学元素（elements）化学元素，简称元素，是化学元素周期表中的基本组成，现有113种元素，其中原子序数从93到113号的元素是人造元素。 物质(matter) 物质是客观实在，且能被人们通过某种方式感知和了解的东西,是元素的载体。材料(materials)材料是能为人类经济地、用于制造有用物品的物质。化学纤维 (man-made fiber, chemical fiber)化学纤维是用天然的或合成的高聚物为原料，主要经过化学方法加工制成的纤维。可分为再生纤维、合成纤维、醋酯纤

2、维、无机纤维等。芯片（COMS chip）芯片是含有一系列电子元件及其连线的小块硅片，主要用于计算机和其他电子设备。光导纤维 （optical waveguide fibre）光以波导方式在其中传输的光学介质材料，简称光纤。激光(laser)（light amplification by stimulated emission of radiation简写为： laser）激光是利用辐射计发光放大原理而产生的一种单色（单频率）、定向性好、干涉性强、能量密度高的光束。超导(Superconduct)物质在某个温度下电阻为零的现象为超导，我们称具有超导性质的材料为超导体。仿生材料(biomimet

3、ic matorials)仿生材料是模仿生物结构或功能，人为设计和制造的一类材料。材料科学(materials science)材料科学是一门科学，它从事于材料本质的发现、分析方面的研究，它的目的在于提供材料结构的统一描绘，或给出模型，并解释这种结构与材料的性能之间的关系。材料工程(materials engineering)材料工程属技术的范畴目的在于采用经济的而又能为社会所接受的生产工艺、加工工艺控制材料的结构、性能和形状以达到使用要求。材料科学与工程(materials science and engineering)材料科学与工程是研究有关材料的成份、结构和制造工艺与其性能和使用性能间

4、相互关系的知识及这些知识的应用，是一门应用基础科学。材料的成份、结构，制造工艺，性能及使用性能被认为是材料科学与工程的四个基本要素。成份(composition)成分是指材料的化学组成及其所占比例。组织、结构(morphology 、 structure)组织结构是表示材料微观特征的。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。结构是指材料中原子或分子的排列方式。性能（property）性能是指材料所具有的性质与效用。工艺 (process)工艺是将原材料或半成品加工成产品的方法、技术等。使用性能(perfo

5、rmance)材料在具体的使用条件和环境下所表现出来的行为 电负性 ( electro negativity ) 周期表中各元素的原子吸引电子能力的一种相对标度为电负性，又称负电性。元素的电负性愈大,吸引电子的倾向愈大,非金属性也愈强。电负性的定义和计算方法有多种,每一种方法的电负性数值都不同,比较有代表性的有3种:LC鲍林提出的标度。根据热化学数据和分子的键能,指定氟的电负性为3.98,计算其他元素的相对电负性。RS密立根从电离势和电子亲合能计算的绝对电负性。AL阿莱提出的建立在核和成键原子的电子静电作用基础上的电负性。利用电负性值时,必须是同一套数值进行比较。 离子键(ionic bond

6、 )离子键是通过异性电荷之间的吸引产生的化学结合作用，又称电价键。电离能小的金属原子(如 碱金属 )和电子亲合能大的非金属原子(如卤素)接近时,前者将失去电子形成正离子,后者将获得电子形成负离子,正负离子通过库仑作用相互吸引。当这种吸引力与离子的电子云之间的排斥力达到平衡时,形成稳定的以离子键结合的体系。 共价键(covalent bond)共价键是原子之间通过共享电子而产生的化学结合作用。典型的共价键存在于同核双原子分子中,由每个原子提供一个电子构成成键电子对。这对电子的自旋方向相反,集中在中间区域,并吸引带正电的两个原子的核心部分而把它们结合起来。在异核双原子分子中,2个原子的核心部分对成

7、键电子的吸引力不同,成键电子偏向一方金属键 (metallic bond )使金属原子结合成金属的相互作用。金属原子的电离能低,容易失去电子而形成正离子和自由电子,正离子整体共同吸引自由电子而结合在一起。金属键可看作高度离域的 共价键 ,但没有饱和性和方向性。金属键的显著特征是成键电子可在整个聚集体中流动,这使金属呈现出特有的属性:良好的导热性和导电性、高的热容和熵值、延展性和金属光泽等。分子键(molecule bond)惰性气体分子间是靠分子键结合的，其实质是分子偶极矩间的库仑相互作用，这种结合键较弱。其分子间相互作用力为范德华力。氢键(hydrogen bond)一个与电负性高的原子X共

8、价结合的氢原子(X-H)带有部分正电荷,能再与另一个电负性高的原子(如Y)结合,形成一个聚集体X-HY的化学结合作用。X、Y原子的电负性越大、半径越小, 则形成的氢键越强。例如,F-HF是最强的氢键。氢键表面上有饱和性和方向性:一个H原子只能与两个其他原子结合,X-HY要尽可能成直线。但氢键HY之间的作用主要是离子性的,呈现的方向性和饱和性主要是由X和Y之间的库仑斥力决定的。氢键的键能比较小,通常只有1725千焦/摩尔。但氢键的形成对物质的性质有显著影响,例如使熔点和沸点升高;溶质与溶剂之间形成氢键,使溶解度增大;在核磁共振谱中氢键使有关质子的化学位移移向低场;在红外光谱中氢键X-HY的形成使

9、X-H的特征振动频率变小并伴有带的加宽和强度的增加;氢键的形成决定蛋白质分子的构象,在生物体中起重要的作用。 晶体 (crystal)微粒(原子、分子或离子) 在空间呈三维周期性规则排列的固体。自然界的物质有3种存在形态,即气体、液体和固体, 固体物质又有晶体和非晶态之分,例如玻璃是非晶态物质。固体物质中绝大多数都是晶体,如金属、合金、硅酸盐,大多数无机化合物和一些有机化合物,甚至植物纤维都是晶体。有些晶体具有规则的多面体外形,如水晶,称为单晶体;有些则没有规则整齐的外形,如金属,整个固体是由许多取向随机的微小单晶颗粒组合而成,这样的固体称为多晶体。 晶体的一切性质无不与其内部结构有三维周期性

10、这个特征密切相关,如晶体具有固定的熔点、各向异性、对称性、能使X射线发生衍射。固体物质是否为晶体,一般用X射线衍射法予以鉴定。另外，晶体还具有对称性。 准晶 （Quasicrystal）准晶是同时具有长程准周期平移性和非晶体学旋转对称性的固态有序相。准周期性和非晶体学对称性构成了准晶结构的核心特征。非晶（amorphism）与晶体不同，非晶体原子排列是短程有序、长程无序，固体的性能是各向同性的。液晶（liquid crystal）液晶态是介于三维有序晶态与无序晶态之间的一种中间态。在热力学上是稳定的，它既具有液体的易流动性，又具有晶体的双折射等各向异性的特征。处于液晶态的物质，其分子排列存在位

11、置上的无序性，但在取向上仍有一维或二维的长程有序性，因此液晶又可称为“位置无序晶体”或“取向有序液体”。液晶材料都是有机化合物，有小分子也有高分子，其数量已近万种，通常将其分为二大类，热致液晶和溶致液晶。热致液晶只在一定温度范围内呈现液晶态，即这种物质的晶体在加热熔化形成各向同性的液体之前形成液晶相。热致液晶又有许多类型，主要有向列型、近晶型和胆甾型。溶致液晶是一种只有在溶于某种溶质中才呈现液晶态的物质。基元(element)组成晶体的原子、离子、分子或原子团统称称为晶体的基本结构单元，简称基元。点阵(lattice)晶体基元周期性排列的点的集合，它就称为“晶格”（或点阵），这些点被称为格点。

12、因此，可以说晶体的结构是由组成晶体的基元加上空间点阵来决定的。晶胞(crystal cell)晶胞是晶体的基本结构单位。反映晶体结构三维周期性的晶格将晶体划分为一个个彼此互相并置而等同的平行六面体,即为晶胞。晶胞包括两个要素:一是晶胞的大小、型式;另一是晶胞的内容,前者主要指晶胞参数的大小,即平行六面体的边长a 、b、c和夹角、的大小, 以及与晶胞对应的空间点阵型式,即属于简单格子P还是带心格子I、F或C等;后者主要指晶胞中有哪些原子、离子以及它们在晶胞中的分布位置等。 面心立方结构（fccface-centered-cubic），体心立方结构（bccbody-centered-cubic）和

13、密排六方结构（hcphexagonal close-packed）金属所具有的典型晶体结构为面心立方结构（fcc）（图2-27），体心立方结构（bcc）（图2-28）和密排六方结构（hcp）（图2-29），皆属于立方结构晶系。具有面心立方结构的常见金属有: -Fe 、Al、Ni、Cu、Ag、Au、Pt，等具有体心立方结构的常见金属有：-Ti、V、Cr、-Fe、-Zr、Nb、Mo、Ta、W等具有密排六方结构的常见金属有：-Ti、-Zr、Co、Mg、Zn等离子键(ionic bond )离子键是通过异性电荷之间的吸引产生的化学结合作用，又称电价键。电离能小的金属原子(如 碱金属 )和电子亲合能大的

14、非金属原子(如卤素)接近时,前者将失去电子形成正离子,后者将获得电子形成负离子,正负离子通过库仑作用相互吸引。当这种吸引力与离子的电子云之间的排斥力达到平衡时,形成稳定的以离子键结合的体系。离子键的特征是作用力强,而且随距离的增大减弱较慢;作用不受方向性和饱和性的限制,一个离子周围能容纳多少个异性离子及其配置方式,由各离子间的库仑作用决定。以离子键结合的体系倾向于形成晶体,以便在一个离子周围形成尽可能多的离子键,例如NaCl分子倾向于聚集为NaCl晶体,使每个钠(或氯)离子周围的离子键从1个变为6个。 硅酸盐结构(silicate structure)硅酸盐结构是一种共价晶体的结构，硅酸盐的基

15、本结构单元就是 四面体(图2-33)，硅原子位于氧原子四面体间隙中，每个氧原子外层只有7个电子，为-1价，还能和其他金属离子键合，其中Si的配位数是4，氧的配位数是2，Si-O-Si的结合键间键角接近145。这种硅氧四面体可以孤立地在结构中存在，如镁橄榄石Mg2SiO4 ，锆英石ZrSiO4等；也可以通过其顶点互相连接；除可以连成骨架状外，还可以连成链状和层状（图2-34）。莫莱石就是链状硅酸盐，高岭土和滑石则是层状硅酸盐。 离子晶体结构(ion crystal structure)离子晶体是由正负离子通过离子键，按一定方式堆积起来而形成的，也就是说，离子晶体的基元是离子而不是原子了，这些离子

16、化合物的晶体结构必须确保电中性，而又能使不同尺寸的离子有效地堆积在一起。多数盐类，碱类（金属氢氧化物）及金属氧化物都形成离子晶体。 周期性(periodicity)对空间点阵，可以看成是由几何点沿空间三个不共面的方向各按一定距离无限重复地平移构成（图2-20），每个方向的一定平移距离称为该点阵在该方向的周期，故周期性也可以称之为平移对称性。理想晶体的内部结构是组成晶体的原子、分子或原子团等在三维空间中有规则地周期性重复排列，这种周期性排列是晶体最基本的特点，也是研究晶体各种物理性质的重要基础。 对称性(symmetry) 晶体的对称性是指晶体经过某种几何变换（平移、旋转等操作）仍能恢复原状的特

17、性。 配位数(CNcoordination number)对于简单晶格，配位数CN为晶格中任一原子周围最近邻且等距离的原子数； 致密度(堆积因子)（Packing factor）原子体积占总体积的百分数。若以一个晶胞来计算，致密度就是晶胞中原子体积与晶胞体积之比，即k=nv/V，其中v为单个原子的体积 ，V为晶胞体积，n为一个晶胞中的原子数。 离子半径（ionic radius）离子半径是反映 离子大小的一个物理量。离子可近似视为球体,离子半径的导出以正、负离子半径之和等于 离子键 键长这一原理为基础,从大量X射线晶体结构分析实测键长值中推引出离子半径。离子半径的大小主要取决于离子所带电荷和离

18、子本身的电子分布,但还要受离子化合物结构型式(如配位数等)的影响。 负离子配位多面体(Anion coordination polyhedron)负离子配位多面体指的是离子晶体结构中，与某一个正离子成配位关系而且相邻的各个负离子中心线所构成的多面体。 空位(vacancy)如果晶格中某格点上的原子空缺了，则称为空位，这是晶体中最重要的点缺陷。间隙原子(interstice)脱位原子有可能挤入格点的间隙位置，形成间隙原子。 色心 (color center)离子晶体的某些点缺陷是有效电荷的中心，他们可能束缚电子，这种缺陷的电子结构能吸收可见光而使该晶体着色，故称这种能吸收可见光的晶体缺陷为色心。

19、 刃位错、螺位错(edge dislocation、screw dislocation)晶体中由于滑移或晶体失配,原子或离子排列的点阵结构发生畸变的线型缺陷轨道称为位错线,简称位错(dislocation)。晶体中位错的基本类型为刃型位错和螺型位错。图2-47是刃型位错模型，可以看到，与完整晶格相比，它多了一个半原子面，而且这个半原子面象个劈一样，楔入完整晶体，终止于晶体中，面的边缘是一条线，这条线周围若干个原子距离内的原子的规则排列遭到破坏，这就形成了刃位错。如果让晶体中的一部分在切应力作用下滑移，如图2-47所示，可以发现，发生滑移与未发生滑移的交界处也是一条直线，其附近原子的规则排列也被

20、破坏了，如图2-48所示，这些原子呈螺旋状分布，称这种位错为螺型位错。 晶界（grain boundary） 不同取向的晶粒之间的界面。 孪晶界(twin boundary) 孪晶间的界面叫孪晶界，其界面两侧的原子排列成镜面对称。 相(phase)相是指系统中的物质结构均匀的部分。气体在平衡条件下，不论有多少组分，都是均匀的，因此气相只有一种，固体内部就比较复杂了，在固体材料中，具有同样聚集状态，同样原子排列特征性质,并以界面相互隔开的均匀组成部分称之为“相”。相可以是单质，也可以是化合物。材料的性能与各组成相的性质、形态、分布和数量直接有关。 组织(morphology)组织是相的形态、分布

21、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。 相图 （phase diagram）平衡状态下物系的组分、物相和外界条件间相互关系的几何描述,也称状态图或平衡图。凝聚体系的相图多数是恒压下的温度-组分关系图。 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。首先要确定各单相的成份。在一定温度下，两单相的成份是确定的，就是温度水平线与相界线的交点所对应的成份。如图2-58所示，现在我们考虑成份为 C %(wt)的A合金在t1温度下液、固二相的相对含量。从图中可以看出，液相浓度为 CL %(wt)，固相

22、浓度为 C%(wt),假设合金的质量为1，液相质量为WL，固相质量为W，则WL+W=1，另外合金A中的含Ni量应该等于液相含Ni量和固相合Ni量之和，即WL CL + W C= 1xC，由这二式可以得出WL/ W=( C- C)/(C- CL)= rb /ar ，再变换一下可得WLar = Wrb ，这个关系式与以r为支点，以a、b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。 匀晶相图(somorphous)这种相图的特点是两组元不但在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶。结晶时，都是从液相中结晶出单相固溶体。我们把从液相结晶出单相固溶体的结晶过程称为匀晶转变。具有这类相图的二元合金

23、系有Cu-Ni、Ag-Au、Fe-Ni、Cr-Mo、Cu-Au等，有些硅酸盐材料如镁橄榄石(Mg2 SiO4)-铁橄榄石(Fe2SiO2)等也具有此类特征。共晶反应（eutectic reaction）在共晶相图上有单相区。两单相区之间为双相区。另外还都有一条水平线，如Pb-Sn相图上MEN，这表示在水平线所对应的这个特定温度下有三相共存。E点是二条液相线AE和BE的交点，在E点的上方是液相，其下方是、二相共存区。这说明，相当于E点成份的液相在冷却至三相共存线的温度时，会同时结晶出成份为M的相和成份为N的相，这种反应可以写成如下形式：这种由某一成份液相在恒温下同时结晶出二个成份不同的固相的反应

24、称为共晶反应，发生共晶反应的温度TE为共晶温度，成份为E点的合金为共晶合金。共晶组织为相和相的机械混合物，它们通常呈层片状相间分布。 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为共晶相图。具有共晶相图的合金系有Pb-Sn、Al-Si、Pb-Bi等，一些硝酸盐也具有共晶相图。包晶反应（peritectic reaction）包晶反应是由一固定成份的液相和一固定成份的固相相互作用生成另一个固定成份的固相,其反应式可表示为 ，包晶反应的产物是单相固溶体。包晶相图 (peritectic phase diagra

25、m)两组元在液态无限固溶，固态下有限互溶（或不互溶）并发生包晶反应的二元系相图称为包晶相图，Pb-Ag就形成包晶相图，陶瓷ZrO2-CaO也形成包晶相图。在包晶相图上也存在单相区、双相区、三相区，也是只有在特定的温度下才能三相共存。 Fe-C相图(Fe-C phase diagram)Fe-C相图是Fe-C合金的二元相图，是材料科学尤其是金属热处理最重要的相图之一。共析反应 （eutectoid reaction）共析反应是由一固定成份的固相在特定温度下同时析出两种固相的反应,其反应式可表示为 ，共析反应的产物是两种固相的机械混合物。铁素体 (ferrite)铁或其内固溶有一种或数种其他元素所

26、形成的、晶体点阵为体心立方的固溶体。奥氏体 （austenite） 铁内固溶有碳和或其他元素的、晶体结构为面心立方的固溶体。它是以英国冶金学家R.Austen的名字命名的。珠光体 (pearlite) 本意是奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的产物，其立体形态为铁素体薄层和碳化物（包括渗碳体）薄层交替重叠的层状复相物。广义则包括过冷奥氏体发生珠光体转变所形成的层状复相物。这种组织是以其金相形态酷似珍珠母甲壳外表面的光泽而得名。固溶体 （solid solution）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。固溶体有置换型(替位型)和间隙型(填

27、隙型)两种：溶质原子位于溶剂晶格中某些结点位置时形成置换型固溶体；溶质原子位于溶剂晶格中某些间隙位置时形成间隙型固溶体。能带 （energy band）能带是描述晶体中电子能量状态的一个物理概念。晶体是由大量原子规则排列组成的,在晶体中原子的外层电子运动已不再局限在该原子附近,而是可以在整个晶体中运动。这种情况称为电子运动的共有化。其结果是：个孤立原子有个相同的能级,在晶体中变成个能量略有差别的不同等级，构成能带。空带(vacancy band)没有被电子或空穴填充的能带。导带 （conduction band）金属的价带之上的最低能带有大量电子,但没有占满所有的能带,这些电子在电场作用下,可

28、以在晶体中运动,引起电流,因此这种能带称为导带。价带（valence band）一系列能带中，能量最高的满带被称为价带。禁带（forbidden band） 有些晶体中,能带和能带之间有一定的间隔,这个间隔中的能量一般是该晶体电子不能具有的,所以称此间隔为禁带。禁带往往表示价带和最低导带之间的能量间隔。能隙（energy gap）固体中电子两相邻能带相隔的能量范围称为能隙,亦称为禁带宽度。弹性(elastic property)弹性是反映晶格中原子在外力作用下自平衡位置产生可逆位移的力学性能之一。虎克定律(Hookes law)当材料发生弹性变形的时候，应力与应变呈线性关系，即E，这就是著名的

29、虎克定律，E为杨氏模量，为应力，既单位面积所受的力，为应变，既单位长度的伸长。塑性（plasticity）塑性是指材料断裂前发生塑性变形的能力。延伸率(percentage of elongation)延伸率指的是试样拉断后标距的伸长和原始标距的百分比。断面收缩率（percentage reduction of area）断面收缩率是试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。强度（strength）强度是材料或物件经得起变形的能力。屈服强度（yield strength）屈服强度是试样在拉伸过程中，开始产生塑性变形所须的应力。通常用标距部分残余伸长达到原标距长度的规定数值时

30、之力除以原横截面积所得的应力来表示，一般取残余应变0.2%。抗拉强度（tensile strength 抗拉强度是在拉伸试验中，试样所能承受的最大负荷除以原横截面积所得的应力值。韧性（toughness）韧性是材料在外力作用下,在塑性形变过程中吸收能量的能力。吸收能量愈大,韧性愈好。断裂韧性fracture toughness断裂韧性是断裂力学中，量度裂纹扩展阻力的主要指标之一，它反映具有裂纹的材料对外界作用的一种抵抗能力。硬度（hardness） 硬度是指材料表面上不大的体积内抵抗变形或破裂的能力。布式硬度 (Brinell hardness )用一定直径的球体（钢球或硬质合金球）以相应的试

31、验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的表面压痕直径计算的一种压痕硬度值。 洛式硬度（Rockwell hardness）在初始试验力及总试验力先后作用下，将压头（金刚石圆锥或钢球） 压入试样表面，经规定保持时间后卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量计算的一种压痕硬度值。维式硬度（Vickers hardness）将相对面夹角为136的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力（49.03980.7N）压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的压痕对角线长度计算的一种压痕硬度值显微硬度(microhardness)显微硬度主要用于确定很薄的材料、细金属丝、小型精密零件(如钟表和

32、仪表 零件)的硬度,测定淬硬表面的硬度变化率,研究小面积内硬度的变化以及在金相 学中研究金属中不同相体的硬度等。测量方法与维氏硬度基本相同,但载荷很小,以克力计数;压痕的特征尺寸也很小,需要用读数显微镜测出,故得名。固溶强化(solid solution strengthening)在纯金属中加入溶质原子（间隙型或置换型）形成固溶合金（或多相合金中的基体相），将显著提高屈服强度，此即为固溶强化。形变强化(strain strengthening)从图3-2的应力应变曲线上可以看出， 材料屈服以后，随着塑性变形量的增加，所需的应力是不断增加的，这种现象叫形变强化，也叫加工硬化。形变强化是金属强化的 重要方法之一,它能为金属材料的应用提供安全保证,也是某些 金属塑性加工 工艺所必须具备的条件，如拔制。晶界强化(grain size strengthenin