材料科学基础 名词解释

第六章

组元：组元通常是指系统中每一个可以单独分离出来，并能独立存在的化学纯物质，在一个给定的系统中，组元就是构成系统的各种化学元素或化合物。

相：在一个系统中，成分、结构相同，性能一致的均匀的组成部分叫做相，不同相之间有明显的界面分开，该界面称为相界面。 相平衡：在某一温度下，系统中各个相经过很长时间也不互相转变，处于平衡状态，这种平衡称为相平衡。各组元在各相中的化学势相同。

相图：表示合金系中合金的状态与温度、成分之间的关系的图形，又称为平衡图或状态图。

相变：从一种相转变为另一种相的过程称为相变。若转变前后均为固相，则称为固态相变。

凝固：物质由液态到固态的转变过程称为凝固

结晶：如果液态转变为结晶态的固体这个过程称为结晶 过冷：纯金属的实际凝固温度Tn总比其熔点Tm低的现象

过冷度：Tm与Tn的差值△T叫做过冷度

均匀形核：在液态金属中，存在大量尺寸不同的短程有序的原子集团。当温度降到结晶温度以下时，短程有序的原子集团变得稳定，不再消失，成为结晶核心。这个过程叫自发形核。

非均匀形核：实际金属内部往往含有许多其他杂质。当液态金属降到一定温度后，有些杂质可附着金属原子，成为结晶核性，这个过程叫非自发形核。

临界晶核：半径恰为r*的晶核称为临界晶核

临界半径：r*称为晶核的临界晶核半径

临界形核功：形成临界晶核时自由能的变化△G*>0，这说明形成临界晶核是需要能量的。形成临界晶核所需的能量△G*称为临界形核功。

能量起伏：形成临界晶核时，液、固两相之间的自由能差只提供所需要的表面能的三分之二，另外的三分之一则由液体中的能量起伏来提供

结构起伏：液态金属中的规则排列的原子团总是处于时起时伏，此起彼伏的变化之中，人们把液态金属中的这种排列原子团的起伏现象称为相起伏或结构起伏。

粗糙界面：粗糙界面在微观上高低不平、粗糙，存在几个原子厚度的过渡层。但是宏观上看，界面反而是平直的。

光滑界面：光滑界面是指固相表面为基本完整的原子密排面，固液两相截然分开，从微观上看界面是光滑的。但是从宏观来看，界面呈锯齿状的折线。

动态过冷度：晶核长大所需的界面过冷度。（远小于形核所需过冷度）

第七章

匀晶转变：由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。

平衡凝固：每个时刻都能达到平衡的结晶过程。

非平衡凝固：实际生产中的凝固是在偏离平衡条件下进行的，这种凝固过程被称为不平衡凝固。

共晶转变：由液相同时结晶出两个固相的过程称为共晶转变。

亚共晶：成分在共晶点E以左、M点以右(即Sn: 19.2 ~ 61.9%)的合金称为亚共晶合金。 过共晶：

伪共晶：在非平衡凝固条件下，成分接近共晶成分的亚共晶或过共晶合金，凝固后组织却可以全部是共晶体，称为伪共晶。

离异共晶：由于共晶体中与初生固溶体相同的一相，往往依附在初生固溶体上生长，而把另一相推向最后凝固的晶界处，因此这种共晶体失去了共晶组织的形态特征，看上去好象两相被分离开来，所以称为离异共晶。

包晶转变：由一个液相与一个固相在恒温下生成另一个固相的转变称为包晶晶转变。 共析转变：由一个一定成分的固相，在恒温下同时转变成另外两个一定成分的固相的过程，称为共析转变。

偏晶转变：由一定成分的液相在恒温下，同时转变为另一个一定成分的液相和一定成分的固相的过程，称为偏晶转变。

熔晶转变：熔晶转变是一个固相转变为另一个固相和一个液相的恒温转变。

合晶转变：由两个一定成分的液相L1和L2，在恒温下转变为一个一定成分的固相的过程，称为合晶转变。

包析转变：由两个一定成分的固相，在恒温下转变成另一个一定成分的固相的过程，称为包析转变。

正常凝固：在冷却速度较快的非平衡凝固下，凝固过程中溶质原子在固相中来不及扩散，液相由于有足够的搅拌和对流，可以得到完全混合，保持均匀成分，这种非平衡凝固也叫正常凝固。

成分过冷：G2为实际温度，对比可以看出在界面前沿的液体中的一小区域内，尽管温度比界面处高，却存在一定的过冷度，这种由成分的不均匀而产生的过冷度称为成分过冷。

细晶区(激冷区)：温度较低的模壁使与之接触的液体会产生强烈的过冷而形成的。当模壁被加热以后，这些晶体在湍流熔液的影响下，有很多从模壁上脱离下来。它们可能留下来或大部分重新熔化，只有那些仍然靠近模壁的晶粒成长而形成细晶区。

等轴晶：开始凝固的等轴激冷晶游离以及枝晶的熔断而产生大量游离自由细晶体，它们随熔液对流漂移到铸锭中心部分，如果中心部分熔液有过冷，则这些游离细晶体作为籽晶最终长成中心的等轴晶区。游离细晶越易形成，以后的中心等轴晶区越大。 柱状晶：细晶区前沿不易形核，随着液相温度逐渐降低，已生成的晶体向液体内生长而形成柱状晶。它们也可能是树枝晶，并且有择尤取向（铸造织构）。柱状晶区的厚度主要由等轴晶区的出现早晚所控制。

偏析：合金凝固时，随着结晶过程的进行，在液、固相中的溶质要发生重新分布。在非平衡凝固条件下，凝固速度比较快，溶质原子来不及重新分布，使得先后结晶的固相中成份不均匀，这种现象称为偏析。

宏观偏析：宏观偏析是大范围的成分不均匀的现象，又称远程偏析。

微观偏析：微观偏析是晶粒尺度范围的成分不均匀现象，又称短程偏析。

正偏析：当平衡分配系数k0＜1的合金以平直界面定向凝固时，沿着垂直于界面的纵向会产生明显的成份不均匀。先凝固的固相溶质浓度低于后凝固部分。这种内外成份不均匀的现象是正常凝固的结果，故称为正常偏析或正偏析。

反偏析：反偏析正好是与正偏析相反，即在k0＜1合金铸锭(件)中表层溶质浓度高于内层的溶质浓度。

比重偏析：比重偏析是由于合金凝固时形成的先共晶相与液体比重不同而引起先共晶相上浮或下沉，从而导致了铸锭(件)中组成相上下分布和成份不均匀的一种宏观偏析。这种宏观偏析主要存在于共晶系和偏晶系合金中，并在缓慢冷却条件下产生的。 显微偏析：微观偏析是在一个晶粒范围内成份不均匀的现象。

胞状偏析：对于k0＜1的合金，在凹陷的胞界处将富集着溶质。这种胞内和胞界处成份不均匀的现象称为胞状偏析。

枝晶偏析：当合金以树枝状方式凝固时，形成枝晶偏析。在先结晶枝干和后结晶的枝间溶质分布不均匀。枝干含高熔点组元多，枝间含低熔点组元多。通常凝固速度越快，液体的对流扩散越不充分，k0值越小（k0＜1），则枝晶偏析越严重。

晶界偏析：当合金以树枝状方式凝固，最终形成晶粒组织时，在各晶粒之间的界面处是液体最后凝固的地方。对于k0＜1的合金，最后凝固的液体中溶质含量高。因此凝固结束后晶界处产生溶质富集，形成晶界偏析。

缩孔：大多数金属和合金在凝固过程要发生体积收缩。如果没有足够的液体继续补充，就会在铸锭(件)中形成收缩孔洞，简称缩孔。根据缩孔的位置和分布，可分为集中缩孔和分散缩孔。

疏松：

第八章

成分三角形：二元系的成分可用一条直线上的点来表示；表示三元系成分的点则位于两个坐标轴所限定的三角形内，这个三角形叫做成分三角形或浓度三角形。常用的成分三角形是等边三角形，有时也用直角三角形或等腰三角形表示成分。 截面图、

水平截面：三元相图中的温度轴和浓度三角形垂直，所以固定温度的截面图必定平行于浓度三角形，这样的截面图称为水平截面，也称为等温截面。

垂直截面：固定一个成分变量并保留温度变量的截面图，必与浓度三角形垂直，所以称为垂直截面，或称为变温截面。

等温线投影图：若把一系列不同温度的水平截面中的相界线投影到浓度三角形中，并在每一条投影上标明相应的温度，这样的投影图就叫等温线投影图。

直线法则：O点成分的三元合金在该温度下处于α+β两相平衡,α和β相的平衡成分分别为M和N点的成分。则两平衡相的成分点M和N点，与合金成分点O点必定在一条直线上，且O点位于M、N两点的连线上，此即为直线法则。

重心定律：O点成分的三元合金处于α+β+γ三相平衡，α，β和 相的平衡成分分别为D，E和F点的成分。重心法则指出：三平衡相的成分点构成一个重量三角形(三角形DEF)，合金成分点O必位于三角形的重量重心位置。

第九章

稳态：体系自由能最低的平衡状态。

亚稳态：体系高于平衡态时自由能的状态的一种非平衡。

非晶：非晶态材料包括玻璃、非晶态半导体、非晶态金属、非晶态高分子聚合物及无定形材料等

准晶：发现了五次对称轴。其结构中配位多面体是定向长程有序的，但没有平移周期，即不具有格子构造。它们被认为是介于非晶态和结晶态之间的一种新物态——准晶态。 纳米晶：纳米晶材料（纳米结构材料）是由（至少在一个方向上）尺寸为几个纳米的结构单元（主要是晶体）所构成。一般情况下，晶粒尺寸＜100nm。

亚稳区：

共格界面：两相界面上的原子排列完全匹配，即界面上的原子为两相所共有。

半共格界面：相界面上分布若干位错，界面上的两相原子部分地保持匹配，弹性应变能降低。

非共格界面：两相界面完全不匹配，存在大量缺陷的界面，为很薄的一层原子不规则排列的过渡层，界面能较高。

调幅分解：又称增幅分解，指过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成分不同的

两个相的过程。

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