簡(jiǎn)介：低碳社會(huì)與材料科學(xué)“低碳”，成為近年來(lái)最熱門(mén)的話題之一。“低碳社會(huì)”也正是符合了這一方向，低碳社會(huì)指的就是通過(guò)創(chuàng)建低碳生活，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展、綠色環(huán)保、文明的低碳文化理念，形成具有低碳消費(fèi)意識(shí)的“橄欖形”公平社會(huì)。面對(duì)二氧化碳不斷在大氣層中聚集的現(xiàn)實(shí)與全球氣候變暖不斷加劇的現(xiàn)狀，對(duì)策就是倡導(dǎo)節(jié)能減排，調(diào)節(jié)能源結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)清潔能源和可再生能源，進(jìn)而對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系進(jìn)行革新等。生態(tài)設(shè)計(jì)、循環(huán)產(chǎn)業(yè)以及在此基礎(chǔ)上形成的低碳經(jīng)濟(jì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，是新時(shí)代所有材料、產(chǎn)品、生產(chǎn)活動(dòng)以及企業(yè)遵循的原則，也是其發(fā)展的趨勢(shì)和方向。勿庸置疑，作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)材料，必須貫徹生態(tài)設(shè)計(jì)的原則或者進(jìn)行生態(tài)化改造，這就是所謂的生態(tài)環(huán)境材料?？梢钥隙ǖ卣f(shuō)，生態(tài)環(huán)境材料是新世紀(jì)材料發(fā)展的必然方向和趨勢(shì)。在全球氣候變暖、環(huán)境惡化與資源面臨枯竭的大形勢(shì)下，材料科技及其產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域必須不斷地增強(qiáng)環(huán)境意識(shí)，將材料研發(fā)、生產(chǎn)與生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)密切結(jié)合起來(lái)，延長(zhǎng)材料使用壽命、提高循環(huán)使用特性和再生利用率是今后的重要課題，而材料在制備、生產(chǎn)和使用全過(guò)程的節(jié)能減排、環(huán)境友好與凈化以及無(wú)毒無(wú)害、保障人類生存安全則是今后研發(fā)新材料時(shí)所要考慮的首要因素。眾所周知，材料作為社會(huì)進(jìn)步的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，為社會(huì)帶來(lái)了巨大的物質(zhì)財(cái)富，并推動(dòng)了人類文明的進(jìn)程。同樣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)向低碳經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，新材料及其產(chǎn)業(yè)也必將為這一轉(zhuǎn)變提供強(qiáng)有力的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，為適應(yīng)材料及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的新形勢(shì)，在充分考慮環(huán)境和能源問(wèn)題與材料之間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上完善材料科學(xué)體系已成為許多材料科學(xué)家所關(guān)心的問(wèn)題?？傊?，為適應(yīng)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，材料研發(fā)與材料產(chǎn)業(yè)首當(dāng)其沖的是兩大材料領(lǐng)域一是新能源材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，包括直接用于產(chǎn)生能源或轉(zhuǎn)化的材料以及為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化與輸送的其他相關(guān)配套材料，還有除天然碳匯之外能夠?qū)崿F(xiàn)CO2捕獲或固化的技術(shù)所必需的新材料等；二是生態(tài)環(huán)境材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，而其中的生態(tài)建筑材料則成了低碳經(jīng)濟(jì)熱潮中比較引人注目的材料門(mén)類。這是由于建筑材料量大面廣，在生產(chǎn)與使用過(guò)程中都要耗費(fèi)大量的能源與資源，是貫徹低碳經(jīng)濟(jì)方針時(shí)必須重點(diǎn)抓的材料領(lǐng)域之一。1能源材料隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題的日益重視，清潔能源已成為一種有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的能源形式因此，相應(yīng)的能源輸送和轉(zhuǎn)換材料，如超導(dǎo)材料、磁制冷材料、永磁體材料、力學(xué)響應(yīng)材料、低摩擦材料、輕質(zhì)材料是發(fā)展清潔能源中需要大力發(fā)展的材料門(mén)類。在能源技術(shù)領(lǐng)域，有兩個(gè)值得特別注意的方向一是太陽(yáng)能供電系統(tǒng)；二是便攜式供電系統(tǒng)。電子能源材料與此直接相關(guān)，如用于PDA、移動(dòng)電話、便攜式電動(dòng)工具和筆記本電腦等的太陽(yáng)電池材料、LED材料、電子產(chǎn)品、元器件材料、以及用以滿足太陽(yáng)電池性能提升要求的精密絲網(wǎng)印刷及相關(guān)材料技術(shù)等。其次，化學(xué)能源材料引人注目，如氫能源和儲(chǔ)藏用材料、光催化材料、燃料電池材料、二次電池材料、耐蝕材料等；再次，應(yīng)用于大型高效發(fā)電廠的材料，如燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)用超耐熱材料，超臨界界面穩(wěn)定的火力發(fā)電用材料等也是關(guān)注的方面；最后，納米級(jí)能源材料，如原子開(kāi)關(guān)材料，納米級(jí)材料，納米控制技術(shù)等作為新寵這些年發(fā)展十分迅速。2、生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)環(huán)境材料應(yīng)是同時(shí)具有滿意的使用性能和優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性或者能夠改善環(huán)境的材料。所謂環(huán)境協(xié)調(diào)性是指資源和能源消耗少，環(huán)境污染小和循環(huán)再利用率高?？梢哉f(shuō)生態(tài)環(huán)境材料是在傳統(tǒng)材料的基礎(chǔ)上相比較而產(chǎn)生、相比較而發(fā)展起來(lái)的一大類材料，其判斷和認(rèn)知往往是相對(duì)的和動(dòng)態(tài)的，其環(huán)境特性也隨技術(shù)進(jìn)步而不斷得到改善與提升。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是開(kāi)發(fā)生態(tài)環(huán)境材料的基本特點(diǎn)，這種態(tài)勢(shì)目前已深入到產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，它在提高資源能源效率和減少環(huán)境負(fù)荷方面具有不可替代的作用，是實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。3、生態(tài)建筑材料生態(tài)建筑材料的特點(diǎn)是具有優(yōu)異的使用性能；盡可能使用可再生資源；采用清潔的生產(chǎn)技術(shù)，廢氣、廢渣和廢水的排放量相對(duì)較少；與環(huán)境相協(xié)調(diào)；廢棄后可作為再生資源能源加以利用或易于凈化處理等。近些年來(lái)，生態(tài)建材研發(fā)態(tài)勢(shì)比較迅猛，最新的材料可簡(jiǎn)要例舉以下幾種1）TIM透明絕熱材料在建筑上通常將其與外墻復(fù)合成為透明隔熱墻TIW，從而減少因?qū)α髟斐傻臒崃繐p失。2）復(fù)合保溫玻璃已經(jīng)歷熱反射中空玻璃，低輻射中空玻璃以及低輻射熱反射中空玻璃三個(gè)階段，后者是前兩代產(chǎn)品復(fù)合物，同時(shí)具有雙重保溫性能的理想組合；發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史必然。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)向低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，材料必將為這一經(jīng)濟(jì)模式的轉(zhuǎn)變提供強(qiáng)有力的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在推進(jìn)和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)程中，革新材料的制備生產(chǎn)技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。隨著全民環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)、低碳消費(fèi)和綠色采購(gòu)的逐步普及以及材料與產(chǎn)品低碳認(rèn)證與環(huán)境認(rèn)證的推展與強(qiáng)化，生態(tài)設(shè)計(jì)的原則和方法必將得到更為廣泛的普及與推廣，能源材料、生態(tài)環(huán)境材料產(chǎn)品以及生態(tài)建筑材料的研究開(kāi)發(fā)必將出現(xiàn)新局面。材料產(chǎn)業(yè)必須從傳統(tǒng)的資源消耗、環(huán)境污染型，向資源節(jié)約和循環(huán)利用、清潔生產(chǎn)和零排放為特征的低碳經(jīng)濟(jì)型和資源循環(huán)型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。這是材料及其產(chǎn)業(yè)今后發(fā)展的方向，也是所有材料科技工作者義不容辭的歷史重任。

簡(jiǎn)介：1,第八章材料的變形與斷裂（一）,2,各種材料的變形特性可有很大不同金屬材料有良好的塑性變形能力，也有較高的強(qiáng)度，常被加工成各種形狀的產(chǎn)品零件陶瓷材料有高的高溫強(qiáng)度、耐磨性能、抗腐蝕性能，但脆性大，難加工成型高分子材料TG以下是脆性的，TG以上可加工成型，但強(qiáng)度很低各種材料力學(xué)性能差別主要取決于結(jié)合鍵和晶體或非晶體結(jié)構(gòu),概述,,3,一、金屬變形概述,,1、從兩方面研究金屬的變形和斷裂※研究生產(chǎn)制造過(guò)程中，各種冷熱加工工藝（軋制、鍛造、擠壓、拉拔等）對(duì)金屬材料的加工成形和變形后性能的影響；※研究制成的零部件在實(shí)際使用中可能會(huì)出現(xiàn)的過(guò)量變形和斷裂。,2、材料的強(qiáng)度就是指對(duì)變形和斷裂的抗力通常用應(yīng)力應(yīng)變曲線來(lái)表示金屬材料的變形和斷裂特性金屬材料除了像鑄鐵、淬火高碳鋼等少數(shù)脆性材料外，都有彈性變形、塑性變形、最后斷裂等三個(gè)階段,,4,圖中，ΣS表示開(kāi)始塑性變形的應(yīng)力，稱為屈服強(qiáng)度，工程上以去除外力后發(fā)生01～02殘留變形時(shí)的應(yīng)力為標(biāo)準(zhǔn)，該點(diǎn)以下為彈性變形部分，ΣS點(diǎn)以上為塑性變形，隨變形程度增大，變形的抗力也增大，要繼續(xù)變形就要增加外力，此稱為加工硬化。ΣB在曲線的最高點(diǎn)，表示材料的拉伸強(qiáng)度。,在ΣB以下時(shí)，材料只發(fā)生均勻伸長(zhǎng)，到了ΣB點(diǎn)，材料局部地方截面開(kāi)始變細(xì)頸縮，也稱失穩(wěn)。再繼續(xù)拉伸，頸縮處越來(lái)越細(xì)，最后不能承受重力，迅速斷裂。,5,二、金屬的彈性變形,,1、主要特點(diǎn)?變形可逆，去除外力后變形消失?服從虎克定律，應(yīng)力應(yīng)變呈線性關(guān)系,正應(yīng)力下Σ＝EΕ，切應(yīng)力下E為楊氏模量,Ε為應(yīng)變G為切變模量，Γ為切應(yīng)變,,泊松比（），在材料的比例極限內(nèi)，由均勻分布的縱向應(yīng)力所引起的橫向應(yīng)變與相應(yīng)的縱向應(yīng)變之比的絕對(duì)值,6,2、彈性模量（E、G）,是原子間結(jié)合力的反映和量度,在外力作用下發(fā)生彈性變形，內(nèi)部原子間距離偏離平衡位置；,在沒(méi)有外力時(shí)，晶體內(nèi)原子間的結(jié)合能和結(jié)合力可以預(yù)測(cè),彈性變形的難易程度取決于作用力原子間距離曲線的斜率S0,由于金屬材料的彈性變形很小（01），原子間距離只能在R0附近變化，可把S0看成是常數(shù)，則彈性變形所需的外力,FS0（R－R0）ΣS0Ε/R0，ES0/R0這就是虎克定律和彈性模量的微觀解釋,7,?彈性模量是原子間結(jié)合力強(qiáng)弱的反映，是一個(gè)對(duì)組織不敏感的性能指標(biāo)，加入少量合金元素和熱處理對(duì)彈性模量影響不大例如碳鋼、鑄鋼和各種合金鋼的彈性模量都差別不大，（E?200GPA）但它們的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度可以相差很大?彈性模量在工程技術(shù)上表示材料的剛度，有些零件或工程構(gòu)件主要是按剛度要求設(shè)計(jì)的，剛度條件滿足，強(qiáng)度一般情況下也是滿足的?在相同外力作用下，剛度大的材料發(fā)生彈性變形量就小如鐵的彈性模量是鋁的三倍，則鐵的彈性變形只有鋁的三分之一,8,三、滑移與孿晶變形,,1、滑移觀察,1）光學(xué)顯微鏡觀察,試樣表面內(nèi)有許多平行的或幾組交叉的細(xì)線，是相對(duì)滑移的晶體層與試樣表面的交線,滑移帶,2）電子顯微鏡觀察,滑移帶是由是由更多的一組平行線構(gòu)成,滑移線,,試樣內(nèi)的滑移帶不是均勻分布的，滑移線構(gòu)成的滑移臺(tái)階高約100NM，如果滑移B025，則從滑移臺(tái)階的高度可粗略估計(jì)約有400個(gè)位錯(cuò)移出了晶體表面。,,9,2、滑移機(jī)制,1）位錯(cuò)寬度,晶體中已滑移的部分與未滑移部分的分界是以位錯(cuò)作為表征，其分界是一個(gè)過(guò)渡區(qū)域。,?位錯(cuò)的寬度是兩種能力平衡的結(jié)果位錯(cuò)寬度越窄，界面能越小，而彈性畸變能越大?位錯(cuò)寬度增加，彈性畸變能分?jǐn)偟捷^寬區(qū)域內(nèi)的各個(gè)原子上，使每個(gè)原子列偏離其平衡位置較小，單位體積內(nèi)的彈性畸變能減小?位錯(cuò)寬度是影響位錯(cuò)是否容易運(yùn)動(dòng)的重要參數(shù)，位錯(cuò)寬度越大，位錯(cuò)就越容易運(yùn)動(dòng),10,位錯(cuò)寬度與位錯(cuò)的易動(dòng)性,總體規(guī)律位錯(cuò)寬度越大，位錯(cuò)就越易運(yùn)動(dòng)。,位錯(cuò)中心由A移到B時(shí)，,①若A和B對(duì)于位錯(cuò)兩側(cè)的原子列是對(duì)稱的，位錯(cuò)不受力，即只要位錯(cuò)處于對(duì)稱位置（位移為B或B/2時(shí)），位錯(cuò)不受力。,②若位錯(cuò)中心A不是移到B位置，而是移到了很小的距離，位錯(cuò)兩側(cè)不再保持是等距離和對(duì)稱的，由于位錯(cuò)兩側(cè)原子列對(duì)位錯(cuò)的作用力不能抵消，于是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)就產(chǎn)生了阻力。位錯(cuò)寬度大時(shí)，非對(duì)稱性的影響較弱，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)較容易。,,位錯(cuò)寬度如何確定阻力大小,11,位錯(cuò)寬度的界定位錯(cuò)中心A處，離兩端平衡位置為B/2，一直往兩側(cè)延伸到原子列偏離原平衡位置的位移為B/4時(shí)，位錯(cuò)兩側(cè)的寬度以W表示，即為位錯(cuò)寬度。,理想晶體中位錯(cuò)在點(diǎn)陣周期場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)所需克服的阻力。,派－納力（ΤP－N）,?ΤP－N的大小主要取決于位錯(cuò)寬度W，W越小，ΤP－N就越大，材料就難變形，相應(yīng)的屈服強(qiáng)度也越大；,從本質(zhì)上派納力大小如何確定,,12,?位錯(cuò)寬度（也就是派－納力）主要取決于結(jié)合鍵的本質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)?對(duì)于方向性很強(qiáng)的共價(jià)鍵，鍵角鍵長(zhǎng)都很難改變，位錯(cuò)寬度很窄W?B，派－納力很大，宏觀上屈服強(qiáng)度很大但很脆；?對(duì)于沒(méi)有方向性金屬鍵，位錯(cuò)寬度較大，如面心立方金屬CU，其W?6B，而其派－納力是很低?位錯(cuò)在不同的晶面和晶向上運(yùn)動(dòng)，其位錯(cuò)寬度不同，當(dāng)B最小，A最大時(shí)，位錯(cuò)寬度才最大，派－納力最小位錯(cuò)只有沿著原子排列最緊密方向上運(yùn)動(dòng)，派－納力才最小金屬中的滑移面和滑移方向都是原子排列最緊密的面和方向。?在金屬中面心立方金屬和沿基面（0001）滑移的密排六方金屬，其派－納力最低對(duì)不是沿基面滑移而是沿棱柱面（1010）或棱錐面（1011）滑移的密排六方金屬，由于B/A比值較大，影響了位錯(cuò)寬度，派－納力增大；對(duì)于體心立方金屬，派－納力稍大于面心立方，但更主要的是派－納力隨溫度的降低而急劇增高體心立方金屬多數(shù)具有低溫脆性的原因,,,13,3、滑移面和滑移方向,滑移面和滑移方向通常是原子排列最緊密的平面和方向，對(duì)不同的金屬晶體結(jié)構(gòu)，其滑移面和滑移方向自然也不相同。,?對(duì)面心立方金屬，原子排列最緊密的面是{111}，原子最密集的方向?yàn)?，因此滑移面為{111}，共有四個(gè)；滑移方向，共有三個(gè)若分別列出則為,這些滑移面和滑移方向可清楚地表示在一錐形八面體中，滑移面與滑移方向的組合為4?3＝12，即構(gòu)成12個(gè)滑移系,,滑移方向UVW是在滑移面HKL上的,也就是HULVKW0,14,?對(duì)體心立方金屬，原子排列最密集的平面和方向是{110}，{110}有6個(gè)，有2個(gè)，因此有12個(gè)滑移系（最容易滑移的平面和方向）體心立方金屬的滑移變形受合金元素、晶體位向。溫度和應(yīng)變速率的影響較大。也可觀察到在{112}和{123}上進(jìn)行滑移，方向還是111，即體心立方金屬可能有48個(gè)滑移系?對(duì)密集六方金屬，當(dāng)C/A較大，,等滑移面為（0001），滑移方向是，組合的結(jié)果只有三個(gè)滑移系；當(dāng)C/A較小時(shí)在棱柱面原子排列的密度較基面上大，滑移面就變?yōu)閧1010}，如TI,－,－,15,滑移系的多少是影響金屬塑性好壞的重要因素密排六方金屬的滑移系少（3個(gè)），因此其一般來(lái)說(shuō)塑性低；體心立方金屬滑移系有48個(gè)，但不一定塑性就好，因?yàn)橛绊懡饘偎苄缘囊蛩剡€有雜質(zhì)對(duì)變形的影響；加工對(duì)硬化的影響；屈服強(qiáng)度和金屬斷裂抗力的高低，而且48個(gè)滑移系不一定同時(shí)動(dòng)作。,16,4、孿晶變形,也是一種常見(jiàn)的變形方式晶體在切應(yīng)力作用下沿一定的晶面和晶向在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生連續(xù)順序的切變，變形的結(jié)果晶體取向改變，但晶體結(jié)構(gòu)及對(duì)稱性不變，已變形晶體部分和未變形晶體部分互為鏡像,孿晶帶中各晶面切變位移都不是原子間距的整數(shù)倍，各晶面的原子位移量與孿晶面的距離成正比（孿晶位移特點(diǎn)）使孿晶變形部分與未變形部分互以孿晶面為鏡面對(duì)稱,17,孿晶變形對(duì)各類不同結(jié)構(gòu)金屬的影響,孿晶變形對(duì)密排六方金屬尤其重要理論上孿晶變形占總變形比例不大，以滑移變形占主導(dǎo)地位孿晶變形的臨界切應(yīng)力通常大于滑移的臨界切應(yīng)力，（如純鎘沿基面（0001）滑移的臨界切應(yīng)力為02～03MPA,孿晶變形的臨界切應(yīng)力為1～7MPA，但如果基面的位向不利,并與拉力軸方向漸趨平行時(shí)，滑移變形就不能發(fā)生，就會(huì)優(yōu)先發(fā)生孿晶變形；孿晶變形之后由于該部分的晶體取向改變，就會(huì)促使滑移得以繼續(xù)進(jìn)行即孿晶變形的主要作用滑移變形困難時(shí)，能改變晶體位向幫助滑移,18,?對(duì)于體心立方金屬，盡管滑移系多，但在一定條件下都可發(fā)生孿晶變形（如CR,W,MO,NB,特別是?FE），純鐵在低溫（－196℃）或在室溫下沖擊變形或爆炸變形時(shí)都可發(fā)生孿晶變形孿晶變形容易導(dǎo)致解理斷裂裂紋的萌生；,?面心立方金屬一般認(rèn)為不發(fā)生孿晶變形，但純銅可在4K下有孿晶變形（AG,NI也有類似現(xiàn)象低錯(cuò)層能的面心立方金屬如高錳鋼、不銹鋼、?黃銅，在室溫下就能有較大的體積內(nèi)發(fā)生孿晶變形產(chǎn)生孿晶變形的應(yīng)力和層錯(cuò)能的高低有一定關(guān)系層錯(cuò)能越低，孿晶應(yīng)力越低即對(duì)于面心立方固溶體合金，加入能降低層錯(cuò)能的溶質(zhì)元素，就比純金屬容易出現(xiàn)孿晶變形。,19,四、單晶體的塑性變形,,1、施密特定律,當(dāng)外力在某個(gè)滑移面的滑移方向上的分切應(yīng)力達(dá)到某一臨界值時(shí)，這一滑移系就開(kāi)始變形，當(dāng)有多個(gè)滑移系時(shí)，就要看外力在哪個(gè)滑移系上的分切應(yīng)力最大,分切應(yīng)力最大的滑移系一般首先開(kāi)始動(dòng)作。圖中，?為滑移面法線方向與外力的夾角，?為滑移方向與拉力軸的夾角滑移方向、拉力軸、滑移面法線這三者一般情況下不在一平面內(nèi)，???90O，外力在滑移方向上的分切應(yīng)力為??（F/A）COS?COS??COS?COS?當(dāng)???C,??S，?C?SCOS?COS?,此式即為施密特定律當(dāng)滑移面的滑移方向上，分切應(yīng)力達(dá)到某一臨界值?C時(shí)，晶體就開(kāi)始屈服，?＝?S，?C為常數(shù)，某種金屬是一定值，但屈服點(diǎn)?S隨?角和?角而定，所以COS?COS?稱為取向因子，即施密特因子,截面某一點(diǎn)單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力,20,COS?COS?值大者，稱為軟取向，此時(shí)材料的屈服點(diǎn)較低；反之，COS?COS?值小者，稱為硬取向，材料屈服點(diǎn)也較高取向因子最大值在??＝90O的情況下，COS?COS?＝1/2；當(dāng)滑移面垂直于拉力軸或平行于拉力軸時(shí)，在滑移面上的分切應(yīng)力為零，因此不能滑移。,?C?SCOS?COS?,?S?C/COS?COS?,21,右圖中顯示了純度99999％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的單晶鋅在拉伸時(shí)的屈服點(diǎn)隨晶體位向變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。面心立方金屬也符合施密特定律但對(duì)體心立方金屬，則不服從施密特定律，表現(xiàn)為晶體滑移的臨界切應(yīng)力并不是常數(shù)，拉力軸取向不同，?C也在改變,施密特定律首先在六方晶系如ZN、MG中得到證實(shí)。,?C?SCOS?COS?,施密特因子,22,2、單滑移、多滑移和交滑移,施密特定律的意義，不僅在于闡明晶體開(kāi)始塑性變形時(shí)，切應(yīng)力需要達(dá)到某一臨界值，而且也可說(shuō)明滑移變形有單滑移、多滑移和交滑移幾種情況1）當(dāng)只有一個(gè)滑移系統(tǒng)上的分切應(yīng)力達(dá)到臨界分切應(yīng)力，這時(shí)只發(fā)生單滑移，在一個(gè)晶粒內(nèi)只有一組平行滑移線（帶）,它是在變形量很小的時(shí)候發(fā)生，位錯(cuò)在滑移過(guò)程中不會(huì)與其他位錯(cuò)交互作用，因此加工硬化也很弱。,23,2）當(dāng)拉力軸在晶體的特定取向上，可能會(huì)使幾個(gè)滑移系上的分切應(yīng)力相等，在同時(shí)達(dá)到了臨界分切應(yīng)力時(shí)，就會(huì)發(fā)生多滑移,當(dāng)一個(gè)滑移系啟動(dòng)后，另一個(gè)滑移系就必須穿越前一個(gè)滑移系，兩個(gè)滑移系上的位錯(cuò)會(huì)有交互作用，產(chǎn)生交割和反應(yīng)，因而多系滑移會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的加工硬化。,多滑移,上圖顯示了面心立方金屬滑移面為{111},滑移方向?yàn)?10，當(dāng)拉力軸為001時(shí)所造成的多滑移。,24,3）交滑移是螺型位錯(cuò)在兩個(gè)相交的滑移面上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)螺型位錯(cuò)在一個(gè)滑移面上運(yùn)動(dòng)遇到障礙，會(huì)轉(zhuǎn)到另一個(gè)滑移面上繼續(xù)滑移，滑移方向不變。,25,?下圖顯示了交滑移的特點(diǎn)，交滑移時(shí)滑移線不是平直的，有轉(zhuǎn)折和臺(tái)階?交滑移在晶體的塑性變形中很重要，如果沒(méi)有交滑移，只增加外力，晶體很難繼續(xù)變形下去，最后就會(huì)造成斷裂?因此容易進(jìn)行交滑移的材料，塑性才是好的只有純螺型位錯(cuò)才能進(jìn)行交滑移，?螺旋位錯(cuò)的滑移面不是固定的,26,五、多晶體的塑性變形,,1、晶界和晶體位向?qū)λ苄宰冃蔚挠绊?多個(gè)晶粒位向不同，在外力作用下，施密特因子最大、分切應(yīng)力先達(dá)到臨界切應(yīng)力的晶體開(kāi)始滑移，當(dāng)滑移擴(kuò)展到鄰近晶粒時(shí)，滑移線會(huì)終止于晶界附近，一般情況下滑移線是不穿越晶界的。,由此說(shuō)明晶界和晶體位向差會(huì)共同阻礙滑移,,但當(dāng)位向差為零時(shí)，其屈服強(qiáng)度接近于單晶體的數(shù)值，滑移線也可以穿越晶界。這顯示出晶體位向的影響比晶界更重要。,,?C?SCOS?COS?,27,多晶體的變形有二特點(diǎn)?變形的傳遞當(dāng)一個(gè)晶粒位錯(cuò)在某一滑移系上動(dòng)作后，在位錯(cuò)遇到晶界時(shí)便塞積起來(lái)，由此產(chǎn)生了大量的應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力集中能使相鄰晶粒的位錯(cuò)源啟動(dòng)時(shí)，原來(lái)取向不利的晶粒也能開(kāi)始變形，相鄰晶粒變形也會(huì)使位錯(cuò)塞積產(chǎn)生的應(yīng)力集中得以松弛滑移傳播過(guò)程?變形的協(xié)調(diào)假如多晶體在變形時(shí)各個(gè)晶粒的自身變形都像單晶體一樣，彼此獨(dú)立變形互相不受約束，那么在晶界附近變形將是不連續(xù)的，會(huì)出現(xiàn)空隙或裂縫，為了適應(yīng)變形協(xié)調(diào)，不僅要求鄰近晶粒的晶界附近有幾個(gè)滑移系動(dòng)作，就是已變形的晶粒自身，除了變形的主滑移系統(tǒng)外，晶界附近也要有幾個(gè)滑移系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)作。,28,對(duì)多晶體屈服點(diǎn)，仿照施密特定律，可寫(xiě)成,體心立方金屬滑移系多且容易交滑移，平均施密特因子最大，即在其多晶體中每一個(gè)晶粒都含有一個(gè)取向最有利的滑移系，這樣，晶體的位向?qū)嶋H上對(duì)屈服強(qiáng)度的影響不大；對(duì)密排六方金屬，滑移系少，顯示出晶粒的位向影響較大，多晶體和單晶體的屈服強(qiáng)度差別就可能很大。,29,2、晶粒大小對(duì)材料強(qiáng)度與塑性的影響,對(duì)純金屬、單相金屬或低碳鋼，屈服強(qiáng)度與晶粒大小有以下關(guān)系,ΣYS＝Σ0KYD－1/2式中ΣYS表示材料屈服強(qiáng)度，D為晶粒的平均粒徑，KY為直線的斜率該經(jīng)驗(yàn)公式常稱為霍爾佩奇（HALLPETCH關(guān)系該關(guān)系所覆蓋的晶粒尺寸范圍，對(duì)純鐵和低碳鋼來(lái)說(shuō)，晶粒尺寸可以從035到400MM。實(shí)驗(yàn)證明，晶粒越細(xì)，材料強(qiáng)度越高，這可用晶界位錯(cuò)塞積模型來(lái)解釋,30,?假如某晶粒中心有一位錯(cuò)源，在外加切應(yīng)力作用下位錯(cuò)沿某個(gè)滑移面運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)至晶界受阻，便塞積起來(lái)，從而造成了應(yīng)力集中，在同樣的外加切應(yīng)力作用下，晶界附近塞積的位錯(cuò)數(shù)以粗晶粒多于細(xì)晶粒。?此因位錯(cuò)塞積后便對(duì)晶粒中心的位錯(cuò)源有一反作用力或稱背應(yīng)力，其隨位錯(cuò)塞積數(shù)目而增大，當(dāng)增大到某一程度時(shí)，可使位錯(cuò)源停止動(dòng)作。?假若粗細(xì)兩種晶粒，在同樣外加切應(yīng)力下，在晶界附近塞積了相同數(shù)目的位錯(cuò)，此時(shí)細(xì)晶粒的反作用力大于粗晶粒的反作用力，因?yàn)殡x位錯(cuò)源近。當(dāng)細(xì)晶粒中心的位錯(cuò)源已被迫停止開(kāi)動(dòng)的時(shí)候，粗晶粒中心的位錯(cuò)源還在不斷放出位錯(cuò)，因此，同一切應(yīng)力下，粗晶粒在晶界塞積的位錯(cuò)數(shù)多。?因此，粗晶粒產(chǎn)生的應(yīng)力集中更大，其變形傳遞過(guò)程中，更容易使相鄰晶粒的位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)，因而粗晶粒的屈服強(qiáng)度較低，即在較低的外力就開(kāi)始變形。?此外，粗晶粒的塑性也較低，因其晶粒位錯(cuò)塞積數(shù)目多，產(chǎn)生的應(yīng)力集中大，若不能開(kāi)動(dòng)鄰近晶粒的位錯(cuò)源，位錯(cuò)塞積的應(yīng)力集中不能被松弛，就會(huì)鄰近晶粒某一特定方向產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，形成裂紋粗晶粒容易萌生裂紋，斷裂時(shí)顯示的塑性也較低。,31,六、純金屬的變形強(qiáng)化,,從純金屬拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線可看到，要使金屬繼續(xù)塑性變形，必須不斷增加外力加工硬化（或稱變形強(qiáng)化）現(xiàn)象。變形強(qiáng)化是提高材料強(qiáng)度的一個(gè)重要手段,位錯(cuò)的交割,兩個(gè)相交滑移面上運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)必然會(huì)相互交截，原來(lái)的直線位錯(cuò)經(jīng)交截后出現(xiàn)彎折部分,扭折彎折部分在滑移面上割階彎折部分不在滑移面上位錯(cuò)交割一對(duì)刃型位錯(cuò)、一對(duì)螺型位錯(cuò)或刃型和螺型位錯(cuò)的交割右圖A,B為刃型位錯(cuò)交割，C為螺型交割示意圖。,32,一般性結(jié)論?任意兩種類型位錯(cuò)相互交割時(shí)，只要是形成割階，必為刃型割階，割階的大小與方向取決于穿過(guò)位錯(cuò)的柏氏矢量?螺型位錯(cuò)上的割階比刃型位錯(cuò)上的割階運(yùn)動(dòng)阻力大,盡管螺型位錯(cuò)沒(méi)有固定的滑移面，似乎螺型位錯(cuò)更容易運(yùn)動(dòng)，特別是交滑移，但螺型位錯(cuò)上一旦形成割階，尤其是割階較大，運(yùn)動(dòng)就困難了。,

簡(jiǎn)介：先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展,張東興20100515,內(nèi)容,0引言1樹(shù)脂基復(fù)合材料的定義和分類2增強(qiáng)纖維和基體3樹(shù)脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本理論4樹(shù)脂基復(fù)合材料的疲勞5樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造工藝和方法6樹(shù)脂基復(fù)合材料的無(wú)損檢測(cè)7樹(shù)脂基復(fù)合材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)8樹(shù)脂基復(fù)合材料的應(yīng)用,0引言,0引言,大飛機(jī)計(jì)劃與研發(fā)目標(biāo),1樹(shù)脂基復(fù)合材料的定義和分類,定義復(fù)合材料（COMPOSITESMATERIALS）包含兩種或兩種以上物理上不同并可能用機(jī)械方法分離的材料。一般其中一種為連續(xù)相，另一種為功能增強(qiáng)相。幾種材料通過(guò)某種方法混合在一起獲得復(fù)合性能。復(fù)合材料的總體性能優(yōu)于各單獨(dú)組分材料，并在某些方面可能具有獨(dú)特性能。樹(shù)脂基復(fù)合材料（PMCSPOLYMERMATRIXCOMPOSITES）是一種或多種細(xì)小形狀（直徑為微米級(jí)）的材料（分散相或稱增強(qiáng)體），分散于樹(shù)脂基體中組成的。,1樹(shù)脂基復(fù)合材料的定義和分類,分類按分散相的形狀分長(zhǎng)纖維（連續(xù)）增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料顆粒增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料晶須增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料短纖維（不連續(xù)）增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料按增強(qiáng)體的纖維分玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料（GFRP）碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料（CFRP）芳綸纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料（AFRP）硼纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料（BFRP）按基體材料分熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料（THERMOSETTINGMATRIXCOMPOSITES）熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料（THERMOPLASTICMATRIXCOMPOSITES）,2增強(qiáng)纖維和基體,21先進(jìn)增強(qiáng)材料22高性能樹(shù)脂基體,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,211碳纖維212芳香族聚酰胺纖維（芳綸）213聚芳酯纖維214有機(jī)雜環(huán)類纖維2141聚苯并二噁唑（PBO）纖維2142聚苯并噻唑（PBT）纖維2143聚苯并咪唑（PBI）纖維2144剛性高性能纖維M5215超高分子量聚乙烯纖維216連續(xù)玄武巖纖維,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,211碳纖維,,按力學(xué)性能分類高強(qiáng)型（HT）超高強(qiáng)型（UHT）高模量型（HM）超高模量型（UHM）,按制造先驅(qū)體分類聚丙烯腈基（PAN）碳纖維瀝青基碳纖維粘膠絲基碳纖維（1）酚醛基碳纖維、聚乙烯醇基碳纖維、聚酰亞胺基碳纖維（實(shí)驗(yàn)室研制）,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,211碳纖維,典型碳纖維制造商、牌號(hào)及其特性,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,211碳纖維,續(xù)表,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,211碳纖維2111碳纖維表面改性碳纖維經(jīng)過(guò)高溫碳化處理后，表面活性基團(tuán)很少，使表面呈現(xiàn)出液性，與基體樹(shù)脂潤(rùn)濕性很差，導(dǎo)致復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度低，達(dá)不到設(shè)計(jì)或?qū)嵱玫囊?。常?jiàn)的表面處理方法如下,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,211碳纖維2112碳纖維發(fā)展趨勢(shì)不斷提高拉伸強(qiáng)度現(xiàn)已研制碳纖維的拉伸強(qiáng)度僅為理論強(qiáng)度的5，強(qiáng)度提高潛力大；研制MJ系列碳纖維高純度PAN基原絲，高溫技術(shù)，高溫設(shè)備；制取均質(zhì)碳纖維均質(zhì)PAN原絲，均質(zhì)預(yù)氧絲；大絲束碳纖維普及產(chǎn)量擴(kuò)大，價(jià)格日趨下降；納米碳纖維將成為新的成長(zhǎng)點(diǎn)。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,212芳香族聚酰胺纖維（芳綸）聚芳酰胺纖維是芳香族酰胺纖維的總稱，是近年來(lái)高性能纖維材料中發(fā)展最快的纖維。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,212芳香族聚酰胺纖維（芳綸）2121芳綸纖維的應(yīng)用芳綸纖維主要應(yīng)用在航天、航空、石油、建材、交通、運(yùn)輸和公安部門(mén)，特別在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、防彈衣、輪胎、纜索和石棉代用品等方面。由于芳綸纖維的比強(qiáng)度、比模量明顯優(yōu)于高強(qiáng)S994玻璃纖維，芳綸發(fā)動(dòng)機(jī)殼體比玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂的殼體容器特性系數(shù)PV/W（P為容器爆破壓力，V為容器容積，W為容器質(zhì)量）提高30以上。使固體發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)質(zhì)量比突破092，大幅度增加導(dǎo)彈的射程。芳綸/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料還大量應(yīng)用于制造先進(jìn)的飛機(jī)，其應(yīng)用部位有發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)、中央發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩、機(jī)翼與機(jī)身整流罩等飛機(jī)部件。此外，飛機(jī)高壓輪油膠管也大量使用芳綸纖維。應(yīng)用于船舶上制造戰(zhàn)艦的防護(hù)裝甲以及聲納導(dǎo)流罩等,是一種極有前途的重要的航空材料。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,212芳香族聚酰胺纖維（芳綸）2122芳綸纖維的發(fā)展趨勢(shì)KOREX蜂窩芯較NOMEX做的紙蜂窩芯的性能有很大的提高；土木建筑基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)材料應(yīng)用芳綸浸漬環(huán)氧樹(shù)脂F(xiàn)IBRA可使構(gòu)件輕量化、耐久性好；IT用高性能印刷線路板耐更高的溫度，更輕更薄，生產(chǎn)效率更高；交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)輪胎，高速車廂內(nèi)部隔板和天花板，質(zhì)輕耐高溫不燃燒；取向纖維增強(qiáng)熱塑性材料0TPC力學(xué)性能較普通短纖維增強(qiáng)塑料高出許多，強(qiáng)韌，耐沖擊性好，操作環(huán)境無(wú)污染，存放和后加工性比較方便，適應(yīng)性強(qiáng),21先進(jìn)增強(qiáng)材料,213聚芳酯纖維聚芳酯纖維實(shí)際上是芳香族聚酯共聚纖維。因?yàn)閱渭冇蓪?duì)苯二甲酸或其酯類與對(duì)苯二酚縮聚得到的芳香族聚酯，成絲性不好，難以紡成高性能增強(qiáng)纖維。共聚組分的選擇目的是尋找相對(duì)廉價(jià)、能保持高強(qiáng)度、高模量、共聚物熔點(diǎn)相對(duì)較低、易紡成纖維的最佳組分和配比。目前國(guó)際上聚芳酯纖維的商品名主要有維克特蘭（VECTRON）和愛(ài)克諾樂(lè)（EKONOL）。,“EKONOL”纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu),“VECTRON”纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu),21先進(jìn)增強(qiáng)材料,213聚芳酯纖維2131聚芳酯纖維的性能聚芳酯纖維最突出的性能是強(qiáng)度和模量與對(duì)位芳綸（PPTA）處于同一水平，但在濕態(tài)下強(qiáng)度保持率為100，吸濕性、蠕變及干濕態(tài)熟化處理后的收縮率皆為零，在干熱和濕熱處理后的強(qiáng)度優(yōu)于PPTA纖維；耐磨性、耐切割性、耐溶劑和耐酸堿性、振動(dòng)能吸收性和耐沖擊周期性也優(yōu)于PPTA纖維；同時(shí)，自燃性、燃燒時(shí)不熔滴、耐侯性與PPTA相似。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,213聚芳酯纖維2132聚芳酯纖維的應(yīng)用聚芳酯纖維幾乎不吸水，尺寸穩(wěn)定性良好，當(dāng)用于增強(qiáng)橡膠和聚合物時(shí)，其界面粘結(jié)性和耐疲勞性稍差。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2141聚苯并二噁唑（PBO）纖維聚對(duì)亞苯基苯并雙噁唑纖維PBO纖維在主鏈中含有苯環(huán)及芳雜環(huán)組成的剛性棒狀分子結(jié)構(gòu)，以及鏈在液晶態(tài)紡絲形成的高度取向的有序結(jié)構(gòu)，是雜環(huán)類耐高溫阻燃的高強(qiáng)度、高模量纖維。具有蠕變小、耐磨性極好、高溫下不熔融等特性。該纖維手感好，非常纖細(xì)，可制備不同的形式如連續(xù)纖維、精紡細(xì)紗、布、縫合織物、短切纖維、漿粕等。PBO產(chǎn)品有美國(guó)和日本東洋紡織公司生產(chǎn)的PBOAS，隨后日本東洋紡織公司開(kāi)發(fā)出名為ZYLON和PBOHM的高性能PBO纖維，還有荷蘭阿克蘇的PBOM5，杜邦公司的PBO等九種牌號(hào)。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2141聚苯并二噁唑（PBO）纖維21411PBO纖維的性能,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2141聚苯并二噁唑（PBO）纖維21412PBO纖維的改性壓縮性能在纖維制備過(guò)程中消除溫度的劇烈變化和采用共聚的方法改善纖維之間的相互作用。粘接性能主要通過(guò)等離子體、溶劑表面微纖（溶脹）化、化學(xué)接枝與共混等方法來(lái)改善PBO纖維的粘接性能。針對(duì)PBO纖維的特性，中國(guó)采用反應(yīng)性單體并利用高能射線輻照技術(shù)對(duì)PBO纖維表面接枝處理，以改善纖維與環(huán)氧樹(shù)脂基體的界面粘接性能。溶解性拜耳公司通過(guò)引入烷氧取代基來(lái)改善溶解性；道化學(xué)公司曾研制一種聯(lián)苯并雙噁唑類的纖維；,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2141聚苯并二噁唑（PBO）纖維21413PBO纖維的應(yīng)用高強(qiáng)繩索以及高性能帆布；高強(qiáng)復(fù)合材料，PBO纖維已成為高性能的新一代增強(qiáng)纖維，可以同時(shí)滿足重量輕、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫性要求，因此在特種壓力容器結(jié)構(gòu)材料、高級(jí)體育運(yùn)動(dòng)競(jìng)技用品等方面已顯現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力；防彈抗沖擊材料，PBO纖維復(fù)合材料抗沖擊性能極為優(yōu)秀。因此在防彈抗沖擊吸能材料領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用，如制造飛機(jī)機(jī)身、防彈衣、頭盔等；其他特種防護(hù)材料，利用其優(yōu)越的耐熱性、阻燃性、耐剪、耐磨等特性可以制造輕質(zhì)、柔軟的光纜保護(hù)外套材料、安全手套、耐熱氈、特種傳送帶、滅火皮帶、防火服和鞋類等。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2142聚苯并噻唑（PBT）纖維在高分子主鏈中含有苯并噻唑重復(fù)單元的耐高溫、高模量芳雜環(huán)聚合物。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2142聚苯并噻唑（PBT）纖維PBT纖維之所以具有高性能，除了必要的芳雜環(huán)化學(xué)結(jié)構(gòu)外，還有其分子鏈在軸向方向的高度取向，這是直棒狀高分子在溶致性液晶態(tài)下紡絲成形的結(jié)果，從而獲得迫近理想結(jié)構(gòu)和性能的纖維。PBT纖維可用于石棉替代物和纜繩，是高性能復(fù)合材料的新型增強(qiáng)體?？椢镉糜诜缽椃?、航天領(lǐng)域中的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、太陽(yáng)能陣列、壓力閥和空間結(jié)構(gòu)架，是未來(lái)的宇航材料。中國(guó)曾進(jìn)行合成工藝的基礎(chǔ)研究和工藝與性能的研究，由于合成工藝復(fù)雜，溶劑成本高，限制了PBT纖維的發(fā)展和應(yīng)用。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2143聚苯并咪唑（PBI）纖維聚苯并咪唑纖維是一種具有耐高溫和阻燃性能的合成纖維品種之一，商品名為PBI和托基綸（TOGYLON）。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2143聚苯并咪唑（PBI）纖維PBI纖維有復(fù)絲和短纖維兩種，有較好的耐化學(xué)藥品性，織物具有穿著舒適性，是很好的消防阻燃服，即使碳化后仍保持柔軟絕緣性。有消防服、煉鋼服、焊工服、宇宙服、軍服、防護(hù)手套、圍裙、阻燃裝飾品、高溫濾帶和阻燃復(fù)合材料增強(qiáng)纖維，高性能縫線材料及石棉代用品和纜繩等。該纖維已用作宇宙飛船重返地球時(shí)的膨脹結(jié)構(gòu)件、登月服，此外制成中空纖維具有耐壓性、半透性及耐熱性，可作為海水淡化的反滲透膜等，是用途廣泛的一種纖維。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2144剛性高性能纖維M51998年AKZONOBEL公開(kāi)報(bào)道了他們最新開(kāi)發(fā)成功的一種剛性的聚合物纖維，商品名為Ｍ５，縮寫(xiě)為PIPD。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2144剛性高性能纖維M521441M5的力學(xué)性能,與其它3種纖維相比，M5的抗斷裂強(qiáng)度稍低于PBO，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于芳綸（PPTA）和碳纖維，其斷后延伸率為14；M5的模量是最高的，達(dá)到了350GPA；M5的壓縮強(qiáng)度低于碳纖維，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PPTA纖維和PBO纖維，這歸因于M5的二維分子結(jié)構(gòu)。,M5、PBT和PBO纖維的拉伸SS曲線,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2144剛性高性能纖維M521442M5的阻燃性能M5的耐氧化降解與PBO纖維相當(dāng)，要高于PPTA纖維阻燃性能上，M5要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于PPTA纖維，對(duì)M5和PPTA纖維的燃燒實(shí)驗(yàn)顯示，前者即使在明火中也不能燃燒，而后者能夠在同樣的條件下連續(xù)燃燒。與PBO纖維相比，M5的LOI值相對(duì)較低。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,214有機(jī)雜環(huán)類纖維2144剛性高性能纖維M521443M5的應(yīng)用前景作為高性能纖維，M5可以作為先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)材料在航空航天等領(lǐng)域大有用武之地，它可作為防護(hù)材料使用，如防彈材料、軍車外殼等。目前M5纖維還未真正應(yīng)用，但由于其優(yōu)越的性能，可望在原子能工業(yè)、空間環(huán)境、救險(xiǎn)需要、航空航天、國(guó)防建設(shè)、新型建筑、高速交通工具、海洋開(kāi)發(fā)、體育器械、新能源、環(huán)境產(chǎn)業(yè)及防護(hù)用具等許多高技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,215超高分子量聚乙烯纖維20世紀(jì)80年代以來(lái)，西方國(guó)家研制出了UHMWPE纖維，其彈性模量達(dá)到120GPA，拉伸強(qiáng)度達(dá)到4GPA左右，而且密度卻小于10G/CM3。由于其原料價(jià)廉，對(duì)發(fā)展輕型高強(qiáng)度、高模量的新型復(fù)合材料具有很大優(yōu)勢(shì)，國(guó)外很快實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,215超高分子量聚乙烯纖維2151超高分子量聚乙烯纖維的性能超高分子量聚乙烯纖維具有突出的力學(xué)性能，優(yōu)異的電性能。其介電常數(shù)和介電損耗非常小。所以其復(fù)合材料對(duì)電磁波的透過(guò)率大于玻璃纖維復(fù)合材料，幾乎全透過(guò)，是制造雷達(dá)天線罩、光纖電纜加強(qiáng)芯最優(yōu)的新材料。在所有的高性能纖維中，UHMWPE纖維具有最高的沖擊強(qiáng)度。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,215超高分子量聚乙烯纖維2152超高分子量聚乙烯纖維的應(yīng)用UHMWPE纖維具備耐溶劑性能好，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，很有發(fā)展?jié)摿ΑHMWPE纖維復(fù)合材料最大的優(yōu)點(diǎn)是重量大幅度地減輕，沖擊強(qiáng)度提高，消振性明顯改善，以該材料制成的防護(hù)制品如防護(hù)性護(hù)板、防彈背心、防護(hù)用頭盔、飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件、坦克的防碎片內(nèi)襯等有較大的實(shí)用價(jià)值。由于UHMWPE纖維具有良好的化學(xué)惰性，可用于醫(yī)療器材，如縫線、人造肌肉等。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,216連續(xù)玄武巖纖維連續(xù)玄武巖纖維（CONTINUOUSBASALTFIBRE，CBF）是由前蘇聯(lián)國(guó)防部下令開(kāi)發(fā)的。從1960年代開(kāi)始，經(jīng)過(guò)近30多年的努力，在前蘇聯(lián)解體前終于成功開(kāi)發(fā)了CBF。并首先被應(yīng)用于國(guó)防軍工。1975年7月17日與蘇聯(lián)“聯(lián)盟19”號(hào)宇宙飛船第一次完成對(duì)接的美國(guó)“阿波羅”號(hào)宇宙飛船的結(jié)構(gòu)材料上，就應(yīng)用了前蘇聯(lián)生產(chǎn)的CBF。CBF是以天然的火山噴出巖作為原料，將其破碎后加入熔窯中，在1450～1500℃熔融后，通過(guò)鉑銠合金拉絲漏板制成的連續(xù)纖維。2003年美國(guó)軍方甚至收購(gòu)了其國(guó)內(nèi)一個(gè)創(chuàng)辦不久的CBF生產(chǎn)工廠，現(xiàn)在這個(gè)工廠就設(shè)立在美國(guó)南部阿拉巴馬州的軍事基地，產(chǎn)品100用于國(guó)防軍工，其CBF的具體應(yīng)用至今對(duì)外秘而不宣顯然，這些年來(lái)，美國(guó)軍方在CBF的應(yīng)用研究中又發(fā)現(xiàn)了許多新的價(jià)值。,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,216連續(xù)玄武巖纖維2161連續(xù)玄武巖纖維的性能突出的耐溫性能突出的抗拉強(qiáng)度與硅酸鹽的天然相容性突出的化學(xué)穩(wěn)定性美國(guó)德州的CBF工業(yè)聯(lián)盟指出“CBF是碳纖維的低價(jià)替代品，具有一系列優(yōu)異性能，尤為重要的是，由于它取自天然礦石而無(wú)任何添加劑，是目前為止唯一的無(wú)環(huán)境污染的不致癌的綠色健康玻璃質(zhì)纖維產(chǎn)品。美國(guó)作為世界保護(hù)環(huán)境的倡導(dǎo)者，將全力發(fā)展無(wú)污染的綠色工業(yè)材料，所以CBF在復(fù)合材料的增強(qiáng)材料領(lǐng)域的應(yīng)用，已引起廣泛的重視并將快速發(fā)展”。,顯著的抗熱振穩(wěn)定性良好的介電性能優(yōu)良的透波性能和一定的吸波性能,21先進(jìn)增強(qiáng)材料,216連續(xù)玄武巖纖維2162連續(xù)玄武巖纖維的應(yīng)用CBF增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料是制造坦克裝甲車輛的車身材料，可減輕其質(zhì)量；用于制造火炮材料，尤其是用于炮管熱護(hù)套材料可以大大提高火炮的命中率和射擊精度。在槍彈、引信、彈匣、大口徑機(jī)槍槍架、坦克裝甲車輛的薄板裝甲、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩、減振裝置等方面有大量的應(yīng)用。CBF在船舶工業(yè)中可大量用于船殼體、機(jī)艙絕熱隔音和上層建筑。用CBF蜂窩板可制成火車車廂板，據(jù)悉美國(guó)通過(guò)福特、通用等汽車制造公司正在著手起草制訂采用CBF替代碳纖維作增強(qiáng)材料的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。用CBF纏繞環(huán)氧樹(shù)脂的管材可用于輸送石油、天然氣、冷熱水、化學(xué)腐蝕液體、散料、電纜管道、低壓和高壓鋼瓶等。由于碳纖維的嚴(yán)重短缺，受沖擊或者說(shuō)影響最大的是一大批休閑體育用品的制造商，因此，CBF在休閑體育用品中的應(yīng)用也凸現(xiàn)出來(lái)了。首先，CBF天然的金褐色可用于休閑體育用品的表面裝飾；其次，它與碳纖維混雜使用可降低其成本，以解碳纖維價(jià)格奇高和短缺帶來(lái)的困惑；再是可利用CBF開(kāi)發(fā)休閑體育用品的新產(chǎn)品。,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂223氰酸酯樹(shù)脂224熱固性聚酰亞胺樹(shù)脂基體,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂是指分子中含有二個(gè)或二個(gè)以上環(huán)氧基并在適當(dāng)化學(xué)助劑如固化劑存在下能形成三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)的化合物之總稱。它是一種膠接性能好、耐腐蝕，且電絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度都很高的熱固性樹(shù)脂。它具有許多優(yōu)良的性能，對(duì)金屬和非金屬都有很好的膠接效果，所以環(huán)氧樹(shù)脂有“萬(wàn)能膠”之稱。分類縮水甘油醚類縮水甘油酯類縮水甘油胺類脂肪族環(huán)氧化合物脂環(huán)族環(huán)氧化合物混合型環(huán)氧樹(shù)脂,,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2211環(huán)氧樹(shù)脂改性21111聚苯醚PPO/環(huán)氧樹(shù)脂21112氰酸酯/環(huán)氧樹(shù)脂21113活性聚氨酯單體改性環(huán)氧有機(jī)硅樹(shù)脂21114液晶改性環(huán)氧樹(shù)脂PHBHQ/CYD128/二元胺固化體系液晶雙馬來(lái)酰亞胺增韌液晶環(huán)氧樹(shù)脂側(cè)鏈液晶環(huán)氧樹(shù)脂及其固化物21115耐熱性聚合物改性環(huán)氧樹(shù)脂,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2211環(huán)氧樹(shù)脂改性21111聚苯醚PPO/環(huán)氧樹(shù)脂PPO/環(huán)氧樹(shù)脂共混體系中，當(dāng)PPO用量較大致使其成為連續(xù)相時(shí)，體系的韌性有較大幅度的提高，特別是其斷裂性能改善非常明顯。PPO/環(huán)氧樹(shù)脂共混體系的電性能比環(huán)氧樹(shù)脂有明顯的改善，介電常數(shù)隨著PPO的用量的增加而呈直線下降趨勢(shì)。PPO/環(huán)氧樹(shù)脂共混體系的耐熱性能較環(huán)氧樹(shù)脂有較大幅度的提高。PPO/環(huán)氧樹(shù)脂共混體系改善了PPO作為銅箔基板CCL基材時(shí)存在的缺陷，有望成為CCL的理想基材。,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2211環(huán)氧樹(shù)脂改性21112氰酸酯/環(huán)氧樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂共混是氰酸酯樹(shù)脂最主要的改性方法。大多數(shù)商品化的氰酸酯預(yù)浸料樹(shù)脂都是CE/EP樹(shù)脂的共混物。與EP樹(shù)脂共混，可提高樹(shù)脂的性價(jià)比，使得CE/EP共混物的某些性能比CE和EP的均聚物都要優(yōu)異。,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2211環(huán)氧樹(shù)脂改性21113活性聚氨酯單體改性環(huán)氧有機(jī)硅樹(shù)脂有機(jī)硅鏈段的接枝改善了環(huán)氧樹(shù)脂的疏水性、耐候性及耐高低溫性能；但同時(shí)降低了環(huán)氧樹(shù)脂與金屬基體附著性強(qiáng)的特性，也破壞了其室溫可固化性。采用活性聚氨酯單體TDI改性環(huán)氧有機(jī)硅樹(shù)脂ES則可獲得改性后成膜性以及成膜后附著力、耐腐蝕性等性能明顯的改善的數(shù)值。,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2211環(huán)氧樹(shù)脂改性21114液晶改性環(huán)氧樹(shù)脂PHBHQ/CYD128/二元胺固化體系對(duì)羥基苯甲酸對(duì)羥基苯酯二縮水甘油醚PHBHQ是一種典型的主鏈液晶環(huán)氧樹(shù)脂，用它增韌普通環(huán)氧樹(shù)脂取得了突破性進(jìn)展。PHBHQ能形成介晶域，增強(qiáng)和誘發(fā)銀紋和剪切帶的形成，使環(huán)氧韌性大幅度提高；當(dāng)PHBHQ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)50時(shí)，澆鑄體的沖擊強(qiáng)度提高75，熱變形溫度提高近30℃；隨PHBHQ含量的增加凝膠時(shí)間逐漸縮短；固化度高，反應(yīng)較完全；,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2211環(huán)氧樹(shù)脂改性21114液晶改性環(huán)氧樹(shù)脂液晶雙馬來(lái)酰亞胺增韌液晶環(huán)氧樹(shù)脂此種共聚物具有較好的熱致液晶性，其液晶織態(tài)呈向列型織構(gòu)，亦能保留在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。已合成一種低熔點(diǎn)、含柔性鏈C10的雙馬來(lái)酰亞胺與聯(lián)苯二酚為原料的液晶環(huán)氧樹(shù)脂制備共聚物，增加雙馬型聚酰亞胺和環(huán)氧樹(shù)脂的韌性，改善加工性能，制的具有較高的力學(xué)性能、耐熱性的熱固性樹(shù)脂。液晶雙馬來(lái)酰亞胺與液晶環(huán)氧樹(shù)脂的共聚物具有較低的交聯(lián)密度和較慢的交聯(lián)速度，擴(kuò)展了熔程，降低了加工溫度，增加了熱固性聚酰亞胺的斷裂韌性，并保持了良好的液晶特性。,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2211環(huán)氧樹(shù)脂改性21114液晶改性環(huán)氧樹(shù)脂側(cè)鏈液晶環(huán)氧樹(shù)脂及其固化物近年來(lái)隨著電子工業(yè)和信息材料的發(fā)展，尤其是非線性光學(xué)，出現(xiàn)了側(cè)鏈液晶環(huán)氧網(wǎng)絡(luò)材料。制備了具有致介晶特征的二元胺。偏光顯微鏡觀察表明液晶單功能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂MEP、側(cè)鏈液晶環(huán)氧樹(shù)脂SCEP及其固化物都展示了較好的熱致液晶特征，其液晶織態(tài)很典型。,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2211環(huán)氧樹(shù)脂改性21115耐熱性聚合物改性環(huán)氧樹(shù)脂有機(jī)硅硼改性環(huán)氧樹(shù)脂烯丙基取代的降冰片烯二羰基酰亞胺樹(shù)脂改性環(huán)氧樹(shù)脂雙馬來(lái)酰亞胺改性環(huán)氧樹(shù)脂酚酞聚醚酮PEKC改性環(huán)氧端基酚酞聚芳醚腈EPCE改性環(huán)氧樹(shù)脂新型聚醚酰亞胺PEI改性環(huán)氧樹(shù)脂,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2212耐熱性環(huán)氧樹(shù)脂提高環(huán)氧樹(shù)脂耐熱性的方法合成具有耐熱性骨架或可提高交聯(lián)密度的多官能環(huán)氧樹(shù)脂；合成具有上述新型環(huán)樹(shù)脂基本結(jié)構(gòu)單元的胺類、酚類、酚醛類、醚胺類或高位阻型固化劑；用具有上述新型環(huán)氧樹(shù)脂基本結(jié)構(gòu)單元的熱塑性熱固性聚合物共混、鏈接改性普通環(huán)氧樹(shù)脂。由多種環(huán)氧樹(shù)脂，固化劑，無(wú)機(jī)微粉，納米改性劑，硼、硅有機(jī)化合物或聚合物配置復(fù)合組成物。,含有聚醚砜酮結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹(shù)脂PPESKEP萘系環(huán)氧樹(shù)脂含有聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹(shù)脂,脂環(huán)族耐溫環(huán)氧樹(shù)脂TDE85新型雙酚S環(huán)氧樹(shù)脂BPSER,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2213耐濕性環(huán)氧樹(shù)脂吸濕規(guī)律①交聯(lián)密度越大，吸水率亦越高；②吸水程度不能簡(jiǎn)單地僅以極性基團(tuán)濃度和類型解釋，自由體積因素往往起重要作用。有效改性途徑①高乙烯基HME改性環(huán)氧②高度氟取代環(huán)氧③體系中溴含量超過(guò)15，同時(shí)達(dá)到阻燃效果；④引入萘環(huán)、酰亞胺等結(jié)構(gòu)⑤混入少量封閉劑，讓其與體系中親水基團(tuán)反應(yīng),22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2214低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂日本三菱公司研制的低應(yīng)力樹(shù)脂390很好的解決了熱應(yīng)力問(wèn)題。,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2215高韌性環(huán)氧樹(shù)脂,22高性能樹(shù)脂基體,221環(huán)氧樹(shù)脂2216高性能阻燃環(huán)氧樹(shù)脂三聚磷腈環(huán)氧樹(shù)脂羥苯基磷酸酯和羥苯基氧磷型環(huán)氧樹(shù)脂阻燃性固化劑,鹵系四氫鄰苯二甲酸酐四溴鄰苯二甲酸酐六氯內(nèi)次甲基四氫苯二甲酸酐二氯代順丁烯二酸酐鹵代芳胺類化合物,氮系氰酸酯樹(shù)脂咪唑與銅、鈷、鎳、鉻絡(luò)合物含三嗪環(huán)的酚醛樹(shù)脂2,4,6三N氨雜環(huán)庚烷乙酮基1,3,5三嗪化合物,磷系磷酸酯芳香胺二3胺苯基甲基氧磷三3胺苯基氧磷雙4胺基苯基亞磷酸酯DCP聚醚二胺、PPDC聚醚二胺硼酸酯酚醛樹(shù)脂硼氮配位結(jié)構(gòu)酚醛樹(shù)脂,,,,22高性能樹(shù)脂基體,222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂2221雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的改性22211熱塑性樹(shù)脂改性BMI聚苯并咪唑（PBI）PES、PEI和PH聚醚酮（PEKC）聚砜22212環(huán)氧改性BMI22213氰酸酯改性BMI22214與鏈烯基化合物的共聚改性22215二元胺改性BMI22216工藝改性2222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的應(yīng)用,22高性能樹(shù)脂基體,222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂雙馬來(lái)酰亞胺（簡(jiǎn)稱BMI或雙馬）是以馬來(lái)酰亞胺為活性端基的雙官能團(tuán)化合物。20世紀(jì)60年代末期，法國(guó)羅納普朗克公司首先制出M33BMI樹(shù)脂及其復(fù)合材料。BMI樹(shù)脂具有與典型的熱固性樹(shù)脂相似的流動(dòng)性和可模塑性，可用與環(huán)氧樹(shù)脂類同的工藝方法進(jìn)行加工成形；同時(shí)，BMI樹(shù)脂具有良好的耐高溫、耐輻射、耐濕熱、吸濕率低和線脹系數(shù)小等優(yōu)良特性，克服了環(huán)氧樹(shù)脂耐熱性相對(duì)較低和耐高溫聚酰亞胺樹(shù)脂成形溫度高壓力大的缺點(diǎn)，因此，近20年來(lái)，BMI樹(shù)脂得到了迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。,22高性能樹(shù)脂基體,222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂2221雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的改性22211熱塑性樹(shù)脂改性BMI聚苯并咪唑（PBI）,22高性能樹(shù)脂基體,222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂2221雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的改性22211熱塑性樹(shù)脂改性BMIPES、PEI和PH,22高性能樹(shù)脂基體,222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂2221雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的改性22211熱塑性樹(shù)脂改性BMI聚醚酮（PEKC）,PEKC改性BMI樹(shù)脂性能,改性體系的熱失重分析TG,22高性能樹(shù)脂基體,222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂2221雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的改性22211熱塑性樹(shù)脂改性BMI聚砜,聚砜改性BMI/T300復(fù)合材料的性能,22高性能樹(shù)脂基體,222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂2221雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的改性22212環(huán)氧改性BMI環(huán)氧主要改性BMI體系的工藝性和增強(qiáng)材料之間的界面粘結(jié)，也可改善BMI樹(shù)脂體系的韌性。環(huán)氧樹(shù)脂本身很難與BMI單體反應(yīng)，其改善BMI體系韌性和途徑主要有在二元胺（如DDS或DDM等）改性的基礎(chǔ)上，添加環(huán)氧改性。含環(huán)氧基BMI含環(huán)氧基BMI是通過(guò)用過(guò)量的環(huán)氧樹(shù)脂與BMI及二元胺預(yù)聚，得到端基為環(huán)氧基團(tuán)的樹(shù)脂。合成改性劑,22高性能樹(shù)脂基體,222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂2221雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的改性22213氰酸酯改性BMI氰酸酯改性BMI可在保持BMI體系具有良好耐熱性的基礎(chǔ)上，提高復(fù)合體系的韌性，同時(shí)改善體系介電性能及降低吸水率等。CE改性BMI樹(shù)脂體系具有較高的韌性、耐熱性、介電性能、耐潮性、耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性和很好的綜合力學(xué)性能。但是，由于合成氰酸酯單體時(shí)往往需要使用過(guò)量的鹵化氰，使形成的有毒廢液難以處理等，阻礙了氰酸酯樹(shù)脂在改性BMI樹(shù)脂體系中的廣泛發(fā)展和應(yīng)用。氰酸酯對(duì)BMI的改性機(jī)理一般認(rèn)為是BMI和氰酸酯共聚；另一種機(jī)理認(rèn)為BMI與氰酸形成互穿網(wǎng)絡(luò)達(dá)到增韌改性效果。如MITSUBISHI的BT樹(shù)脂被認(rèn)為是一種互穿網(wǎng)絡(luò)體系。,22高性能樹(shù)脂基體,222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂2221雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的改性22214與鏈烯基化合物的共聚改性烯丙基雙酚A改性BMI烯丙基酚氧AE改性BMI丙烯基醚PPO與BMI共聚增韌烯丙基雙酚S改性BMI烯丙基芳烷基酚改性BMIN烯丙基芳胺改性BMI,22高性能樹(shù)脂基體,222雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂2221雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的改性22215二元胺改

簡(jiǎn)介：第九章塑性變形§1單晶體金屬的塑性變形§2多晶體的塑性變形§3合金的塑性變形§4金屬塑性變形后的組織與性能§5聚合物的變形§6陶瓷材料的塑性變形,§1單晶體金屬的塑性變形,一、滑移1．滑移的顯微觀察由大量位錯(cuò)移動(dòng)而導(dǎo)致晶體的一部分相對(duì)于另一部分，沿著一定晶面和晶向作相對(duì)的移動(dòng)，即晶體塑性變形的滑移機(jī)制。,單晶體金屬的塑性變形滑移滑移變形是不均勻的，常集中在一部分晶面上，而處于各滑移帶之間的晶體沒(méi)有產(chǎn)生滑移，滑移帶的發(fā)展過(guò)程，首先是出現(xiàn)細(xì)滑移線，后來(lái)才發(fā)展成帶，而且，滑移線的數(shù)目隨應(yīng)變程度的增大而增多，它們之間的距離則在縮短。,2．滑移的晶體學(xué)特征滑移面晶體的滑移通常是沿著一定的晶面發(fā)生的，此組晶面稱為滑移面；滑移方向滑移是沿著滑移面上一定的晶向進(jìn)行的，此晶向稱為滑移方向?；泼媾c滑移方向大致是最密排面和最密排方向，因?yàn)榇藭r(shí)派納力最小。B柏氏矢量G切變模量Γ泊松比A滑移面的面間距一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系,,,（1）FCC滑移系滑移方向，滑移面一般為{111}面心立方結(jié)構(gòu)共有四個(gè)不同的{111}晶面，每個(gè)滑移面上有三個(gè)晶向，故共有4312個(gè)滑移系。,（2）HCP滑移系,滑移方向恒為，滑移面為（0001）或棱柱面{1，0，1，0}、棱錐面{1，0，1，1},（2）HCP滑移系A(chǔ)當(dāng)滑移面為（0001）時(shí)，晶體中滑移面只有一個(gè)，此面上有三個(gè)晶向，故滑移系數(shù)目為133個(gè)。B當(dāng)滑移面為{1，0，1，0}時(shí)，晶體中滑移面共有3個(gè)，每個(gè)滑移面上一個(gè)晶向，故滑移系數(shù)目為313個(gè)。C當(dāng)滑移面為斜面{1，0，1，1}時(shí)，此時(shí)滑移面共有6個(gè)，每個(gè)滑移面上一個(gè)，故滑移系數(shù)目為616個(gè)。由于HCP金屬滑移系數(shù)目較少，密排六方金屬的塑性通常都不太好。,（3）BCC滑移方向?yàn)?，可能出現(xiàn)的滑移面有{110}、{112}、{123}如果三組滑移面都能啟動(dòng)，則潛在的滑移系數(shù)目為（個(gè)）,3．臨界分切應(yīng)力,（1）最大分切應(yīng)力正好落在與外力軸成45o角的晶面以及與外力軸成45o角的滑移方向上。假設(shè)對(duì)一個(gè)單晶圓柱體試樣作拉伸試驗(yàn)滑移面的面積作用在此滑移面上的應(yīng)力,3．臨界分切應(yīng)力應(yīng)力與外力F方向相同，可分解為兩個(gè)分應(yīng)力，一個(gè)為垂直于滑移面的分正應(yīng)力，另一個(gè)為分切應(yīng)力。分切應(yīng)力Τ作用在滑移方向使晶體產(chǎn)生滑移，其大小為稱為取向因子，或稱施密特因子（SCHMID）,取向因子越大，則分切應(yīng)力越大。對(duì)于任一給定的Φ值，取向因子的最大值出現(xiàn)在Λ90oΦ時(shí)當(dāng)Φ45o時(shí)（也為45o），取向因子有最大值1/2，此時(shí)，得到最大分切應(yīng)力。,（2）能使晶體滑移的力是外力在滑移系上的分切應(yīng)力。通常把給定滑移系上開(kāi)始產(chǎn)生滑移所需分切應(yīng)力稱為臨界分切應(yīng)力。（3）在拉伸時(shí)，可以粗略認(rèn)為金屬單晶體在外力作用下，滑移系一開(kāi)動(dòng)就相當(dāng)于晶體開(kāi)始屈服，此時(shí)，對(duì)應(yīng)于臨界分切應(yīng)力的外加應(yīng)力就相當(dāng)于屈服強(qiáng)度ΣS。單晶體的屈服強(qiáng)度隨取向因子而改變?chǔ)?5o時(shí)，，取向因子達(dá)到最大值，產(chǎn)生拉伸變形的屈服應(yīng)力最小。Φ90o或0o時(shí),ΣS∞,晶體不能沿該滑移面產(chǎn)生滑移。,,3．臨界分切應(yīng)力（4）硬取向晶體中有些滑移系與外力取向偏離45o很遠(yuǎn)，需要較大的ΣS值才能滑移，稱為硬取向。軟取向晶體中有些滑移系與外力的取向接近45o角，處于易滑移的位向，具有較小的ΣS值，稱為“軟取向”。通常是軟取向的滑移系首先滑移。,4．拉伸和壓縮時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng),（1）拉伸,,拉伸作用在中間一層金屬上下兩面的作用力Σ可分為兩個(gè)分應(yīng)力A分正應(yīng)力（Σ1Σ2）垂直于滑移面，構(gòu)成力偶，使晶塊滑移面朝外力軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)。B分切應(yīng)力當(dāng)外力分解到滑移面上的最大分切應(yīng)力與滑移方向不一致時(shí)，又可分解為平行于滑移方向和垂直于滑移方向的兩個(gè)分力。前一分力是產(chǎn)生滑移的有效分切應(yīng)力，后一分力將構(gòu)成一對(duì)作用在晶塊上下滑移面上的力偶，力圖使滑移方向轉(zhuǎn)至最大切應(yīng)力方向?！嗬鞎r(shí)，在產(chǎn)生滑移的過(guò)程中，晶體的位向在不斷改變，不僅滑移面在轉(zhuǎn)動(dòng)，而且滑移方向也改變位向。,（2）壓縮壓縮時(shí)晶體的滑移面，力圖轉(zhuǎn)至與壓力方向垂直的位置。,,3）幾何硬化與幾何軟化幾何硬化如果晶體滑移面原來(lái)是處于其法線與外力軸夾角接近45o的位向，經(jīng)滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)后，就會(huì)轉(zhuǎn)到此夾角越來(lái)越遠(yuǎn)離45o的位向，從而使滑移變得越來(lái)越困難。幾何軟化經(jīng)滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)后，一些原來(lái)角度遠(yuǎn)離45o的晶面將轉(zhuǎn)到接近45o，使滑移變得容易進(jìn)行。,5．多系滑移與交滑移,（1）多系滑移。單滑移只有一個(gè)特定的滑移系處于最有利的位置而優(yōu)先開(kāi)動(dòng)時(shí)，形成單滑移。（2）多系滑移由于變形時(shí)晶體轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，有兩組或幾組滑移面同時(shí)轉(zhuǎn)到有利位向，使滑移可能在兩組或更多的滑移面上同時(shí)或交替地進(jìn)行，形成“雙滑移”或“多滑移”。此時(shí)，外力對(duì)兩個(gè)滑移系的取向因子完全相同。,。,,,,滑移方向,滑移系,滑移面,,超越現(xiàn)象由于第二滑移系開(kāi)動(dòng)時(shí)必然與第一滑移系所造成的滑移線與滑移帶交割，即前一滑移系的滑移對(duì)另一滑移系起潛在的強(qiáng)化作用，造成另一滑移系的起動(dòng)比較困難，所以實(shí)際上第一滑移系將繼續(xù)作用到穿過(guò)AC并達(dá)到P′，第二滑移系才開(kāi)始動(dòng)作，這種現(xiàn)象稱為“超越”。,超越現(xiàn)象,如果發(fā)生雙滑移或多系滑移，會(huì)出現(xiàn)交叉形的滑移帶,交叉形的滑移帶,（2）交滑移交滑移是指兩個(gè)或多個(gè)滑移面共同沿著一個(gè)滑移方向的滑移。交滑移的實(shí)質(zhì)是螺位錯(cuò)在不改變滑移方向的情況下，從一個(gè)滑移面滑到交線處，轉(zhuǎn)到另一個(gè)滑移面的過(guò)程。,,交滑移是純螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)螺位錯(cuò)分解為擴(kuò)展位錯(cuò)時(shí)，欲交滑移，必須先束集為全螺位錯(cuò)，此過(guò)程與層錯(cuò)能有關(guān)（層錯(cuò)能越低，越難束集，難以發(fā)生交滑移），還可因熱激活而得到促進(jìn)。,AL易交滑移，產(chǎn)生波紋狀滑移帶,CU不易交滑移，無(wú)波紋狀滑移帶,二、孿生,1．孿生的晶體學(xué)孿生是以晶體中一定的晶面（稱為孿晶面）沿著一定的晶向（孿生方向）移動(dòng)而發(fā)生的。在切變區(qū)域內(nèi)，與孿晶面平行的各層晶面的相對(duì)位移是一定的。晶體的孿晶面和孿生方向與其晶體結(jié)構(gòu)類型有關(guān)。BCC{112}FCC{111}HCP{1，0，1，2},,,,FCC中，每層（111）面都相對(duì)于其鄰晶沿1，1，2方向位移了1/3D1，1，2。,,變形孿晶也是通過(guò)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可看作是部分位錯(cuò)滑過(guò)孿晶面一側(cè)的切變區(qū)中各層晶面而進(jìn)行的。,,,,肖克萊不全位錯(cuò)的柏氏矢量，該例中孿生時(shí)原子在（111）面沿1，1，2晶向移動(dòng)1/3D1，1，2距離，實(shí)質(zhì)就是一個(gè)肖克萊不全位錯(cuò)的移動(dòng)。,2．孿生的特點(diǎn)（1）孿生是一部分晶體沿孿晶面相對(duì)于另一部分晶體作切變，切變時(shí)原子移動(dòng)的距離是孿生方向原子間距的分?jǐn)?shù)倍；孿生是部分位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果；孿晶面兩側(cè)晶體的位向不同，呈鏡面對(duì)稱；孿生是一種均勻的切變；孿晶浸蝕后有明顯的襯度，經(jīng)拋光與浸蝕后仍能重現(xiàn)。,,孿生的特點(diǎn)（2）孿晶的萌生一般需要較大的應(yīng)力，但隨后長(zhǎng)大所需的應(yīng)力較小，其拉伸曲線呈鋸齒狀。孿晶核心大多是在晶體局部高應(yīng)力區(qū)形成。變形孿晶一般呈片狀。變形孿晶經(jīng)常以爆發(fā)方式形成，生成速率較快。,,孿生的特點(diǎn)（3）形變孿晶常見(jiàn)于密排六方和體心立方晶體（密排六方金屬很容易產(chǎn)生孿生變形），面心立方晶體中很難發(fā)生孿生。（4）孿生本身對(duì)金屬塑性變形的貢獻(xiàn)不大，但形成的孿晶改變了晶體的位向，使新的滑移系開(kāi)動(dòng)，間接對(duì)塑性變形有貢獻(xiàn)。,三、扭折,扭折是不均勻塑性變形的一種形式，它是在滑移和孿生難以實(shí)現(xiàn)，或者在變形受到某種約束時(shí)才出現(xiàn)的。在扭折帶中，晶體位向有突變，有可能使該區(qū)域內(nèi)的滑移系處于有利的位置，從而產(chǎn)生滑移。,§2多晶體的塑性變形,一、晶界阻滯效應(yīng)和取向差效應(yīng)1．晶界阻滯效應(yīng)90以上的晶界是大角度晶界，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由約幾個(gè)納米厚的原子排列紊亂的區(qū)域與原子排列較整齊的區(qū)域交替相間而成，這種晶界本身使滑移受阻而不易直接傳到相鄰晶粒。,,,2．取向差效應(yīng)多晶體中，不同位向晶粒的滑移系取向不相同，滑移不能從一個(gè)晶粒直接延續(xù)到另一晶粒中。,二、多晶體金屬塑性變形的特點(diǎn)1．各晶粒變形的不同時(shí)性和不均勻性。2．各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性，需要五個(gè)以上的獨(dú)立滑移系同時(shí)動(dòng)作。由于晶界阻滯效應(yīng)及取向差效應(yīng)，變形從某個(gè)晶粒開(kāi)始以后，不可能從一個(gè)晶粒直接延續(xù)到另一個(gè)晶粒之中，但多晶體作為一個(gè)連續(xù)的整體，每個(gè)晶粒處于其它晶粒的包圍之中，不允許各個(gè)晶粒在任一滑移系中自由變形，否則必將造成晶界開(kāi)裂，為使每一晶粒與鄰近晶粒產(chǎn)生協(xié)調(diào)變形，VONMISES指出晶粒應(yīng)至少能在五個(gè)獨(dú)立的滑移系上進(jìn)行滑移。FCC和BCC金屬能滿足五個(gè)以上獨(dú)立滑移系的條件，塑性通常較好；而HCP金屬獨(dú)立滑移系少，塑性通常不好。,二、多晶體金屬塑性變形的特點(diǎn)3．滑移的傳遞，必須激發(fā)相鄰晶粒的位錯(cuò)源。4．多晶體的變形抗力比單晶體大，變形更不均勻。由于晶界阻滯效應(yīng)及取向差效應(yīng)，使多晶體的變形抗力比單晶體大，其中，取向差效應(yīng)是多晶體加工硬化更主要的原因，一般說(shuō)來(lái)，晶界阻滯效應(yīng)只在變形早期較重要。5．塑性變形時(shí)，導(dǎo)致一些物理、化學(xué)性能的變化。6．時(shí)間性。HCP系的多晶體金屬與單晶體比較，前者具有明顯的晶界阻滯效應(yīng)和極高的加工硬化率，而在立方晶系金屬中，多晶和單晶試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線就沒(méi)有那么大的差別。,三、晶粒大小對(duì)機(jī)械性能的影響,1．晶粒大小對(duì)金屬室溫機(jī)械性能的影響晶粒越細(xì)，室溫強(qiáng)度，包括ΣS，ΣB，Σ1較大，塑性較好，稱為細(xì)晶強(qiáng)化例10鋼ΣS與晶粒大小的關(guān)系HALLPETCH公式ΣSΣIKD1/2ΣI，K材料常數(shù)大量實(shí)驗(yàn)表明，HALLPETCH公式不僅適用于屈服強(qiáng)度，同時(shí)也適用于整個(gè)流變范圍以至斷裂強(qiáng)度。,三、晶粒大小對(duì)機(jī)械性能的影響,2．晶粒大小對(duì)高溫強(qiáng)度的影響高溫下晶界在應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生粘滯性流動(dòng)，發(fā)生晶粒沿晶界的相對(duì)滑動(dòng)；另外，還可能產(chǎn)生“擴(kuò)散蠕變”，所以，細(xì)晶粒組織的高溫強(qiáng)度反而較低。,§3合金的塑性變形,一、單相固溶體合金塑性變形的特點(diǎn)1．固溶強(qiáng)化溶質(zhì)原子溶入基體金屬后,使變形抗力提高，應(yīng)力應(yīng)變曲線升高，變形能力下降，這就是固溶強(qiáng)化。,,單相固溶體合金塑性變形的特點(diǎn)對(duì)于同一溶質(zhì)，固溶體的屈服強(qiáng)度一般與其含量成直線關(guān)系。,單相固溶體合金塑性變形的特點(diǎn),固溶強(qiáng)化的機(jī)制彈性交互作用化學(xué)交互作用電交互作用幾何交互作用,單相固溶體合金塑性變形的特點(diǎn)2．屈服點(diǎn)現(xiàn)象試樣開(kāi)始屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為上屈服點(diǎn)載荷首次降低的最低載荷或不變載荷稱為下屈服點(diǎn)，試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，應(yīng)力保持為定值或有微小的波動(dòng)，在拉伸曲線上出現(xiàn)一個(gè)應(yīng)力平臺(tái)區(qū)，試樣在此恒定應(yīng)力下的伸長(zhǎng)稱為屈服伸長(zhǎng)。,,呂德斯帶在發(fā)生屈服延伸階段，試樣的應(yīng)變是不均勻的，在試樣表面可觀察到與縱軸約呈45o交角的應(yīng)變痕跡，稱為呂德斯（LüDERS）帶。呂德斯帶會(huì)造成拉伸和深沖過(guò)程中工件表面不平整。,單相固溶體合金塑性變形的特點(diǎn)之屈服現(xiàn)象的解釋解釋A與金屬中微量的溶質(zhì)原子有關(guān)。溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生彈性交互作用，形成氣團(tuán)釘扎位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，必須在更大的應(yīng)力作用下才能產(chǎn)生新的位錯(cuò)或使位錯(cuò)脫釘，表現(xiàn)為上屈服點(diǎn)；一旦脫釘，使位錯(cuò)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力就不需開(kāi)始時(shí)那么大，故應(yīng)力值下降到下屈服點(diǎn)，試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，應(yīng)力保持為定值或有微少的波動(dòng)。,單相固溶體合金塑性變形的特點(diǎn)之屈服現(xiàn)象的解釋解釋B位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與增殖的結(jié)果。應(yīng)變速率Ε’∝ΡMBV其中Ε’應(yīng)變速率，可通過(guò)試驗(yàn)機(jī)人為控制成固定不變的速度ΡM位錯(cuò)密度，B柏氏矢量而位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度V（Τ/Τ0）M‘其中Τ0位錯(cuò)作單位速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的應(yīng)力M‘應(yīng)力敏感指數(shù)，Τ外加有效應(yīng)力開(kāi)始變形時(shí)，ΡM低，欲使應(yīng)變速率固定，需要較大的V值，故需要較高的應(yīng)力Τ，表現(xiàn)為上屈服點(diǎn)；一旦塑性變形開(kāi)始后，位錯(cuò)迅速增殖，ΡM增加，必然導(dǎo)致V的突然下降（為保持應(yīng)變速率固定），所以所需的應(yīng)力Τ突然下降，產(chǎn)生了屈服現(xiàn)象。是否產(chǎn)生屈服點(diǎn)現(xiàn)象還與材料的M‘值有關(guān)，M‘小的材料，如GE，SI，LIF，F(xiàn)E等出現(xiàn)顯著的上下屈服點(diǎn)。,單相固溶體合金塑性變形的特點(diǎn)之3．應(yīng)變時(shí)效將低碳鋼試樣拉伸到產(chǎn)生少量預(yù)塑性變形后卸載，然后重新加載，試樣不發(fā)生屈服現(xiàn)象，但若產(chǎn)生一定量的塑性變形后卸載，在室溫停留幾天或在低溫（如150℃）時(shí)效幾小時(shí)后再進(jìn)行拉伸，此時(shí)屈服點(diǎn)現(xiàn)象重新出現(xiàn)，并且上屈服點(diǎn)升高，這種現(xiàn)象即應(yīng)變時(shí)效,,。單相固溶體合金塑性變形的特點(diǎn)之3．應(yīng)變時(shí)效原因室溫長(zhǎng)期停留或低溫時(shí)效期間，溶質(zhì)原子C、N又聚集到位錯(cuò)線周圍重新形成氣團(tuán)所致。解決由于呂德斯帶造成的工件表面不平整的措施A加入少量能奪取固溶體合金中的溶質(zhì)原子，使之形成穩(wěn)定化合物的元素。B．板材在深沖之前進(jìn)行比屈服伸長(zhǎng)范圍稍大的預(yù)變形（約052變形度），使位錯(cuò)掙脫氣團(tuán)的釘扎，然后盡快進(jìn)行深沖。,二、復(fù)相合金的塑性變形,主要變形方式仍然是滑移與孿生。通常按第二相粒子的尺寸將合金分成兩大類如果第二相粒子尺寸與基體晶粒尺寸屬同一數(shù)量級(jí)，稱為聚合型；如果第二相粒子十分細(xì)小，并且彌散地分布在基體晶粒內(nèi)，稱為彌散分布型。,二、復(fù)相合金的塑性變形1．聚合型兩相合金的塑性變形（1）如果兩個(gè)相都具有塑性，則合金的變形決定于兩相的體積分?jǐn)?shù)。等應(yīng)變理論假定塑性變形過(guò)程中兩相應(yīng)變相等。合金產(chǎn)生一定應(yīng)變的平均流變應(yīng)力ΣAF1Σ1F2Σ2其中F1、F2為兩個(gè)相的體積分?jǐn)?shù)F1F21Σ1、Σ2為兩個(gè)相在此應(yīng)變時(shí)的流變應(yīng)力等應(yīng)力理論假定塑性變形過(guò)程中兩相應(yīng)力相同。對(duì)合金施加一定應(yīng)力時(shí)，平均應(yīng)變?chǔ)F1Ε1F2Ε2其中F1、F2為兩個(gè)相的體積分?jǐn)?shù)Ε1,Ε2為此應(yīng)力下兩相的應(yīng),,二、復(fù)相合金的塑性變形之1．聚合型兩相合金的塑性變形,（2）如果兩相中一個(gè)是塑性相，而另一個(gè)是硬脆相時(shí)，則合金的機(jī)械性能主要取決于硬脆相的存在情況。（A）第二相粗大。變形只在機(jī)體中，第二相易破碎或周圍產(chǎn)生裂紋，合金強(qiáng)度塑性不好（B）第二相連續(xù)分布在晶界上，合金很脆例高C鋼中碳化物，共析鋼（08C）780MN/M2過(guò)共析鋼（12C）700MN/M2及銅中的少量BI，鎳合金中的S，均為薄膜狀在晶界，可在銅中加入稀土，鎳中加入微量MG,二、復(fù)相合金的塑性變形之2．彌散分布型兩相合金的塑性變形,當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布在基體相中時(shí)，將產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用，通常將微粒分成不可變形的和可變形的兩類。（1）不可變形微粒的強(qiáng)化作用奧羅萬(wàn)機(jī)制（位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制）適用于第二相粒子較硬并與基體界面為非共格的情形。,,2．彌散分布型兩相合金的塑性變形奧羅萬(wàn)機(jī)制（位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制）使位錯(cuò)線彎曲到曲率半徑為R時(shí)，所需的切應(yīng)力為ΤGB/（2R）設(shè)顆粒間距為Λ，則ΤGB/Λ，∴RMINΛ/2只有當(dāng)外力大于GB/Λ時(shí)，位錯(cuò)線才能繞過(guò)粒子。減小粒子尺寸（在同樣的體積分?jǐn)?shù)時(shí)，粒子越小則粒子間距也越?。┗蛱岣吡Ｗ拥捏w積分?jǐn)?shù)，都使合金的強(qiáng)度提高。,（2）可變形微粒的強(qiáng)化作用切割機(jī)制適用于第二相粒子較軟并與基體共格的情形。,,可變形微粒的強(qiáng)化作用切割機(jī)制強(qiáng)化作用主要決定于粒子本身的性質(zhì)以及其與基體的聯(lián)系，主要有以下幾方面的作用A．位錯(cuò)切過(guò)粒子后產(chǎn)生新的界面，提高了界面能。B．若共格的粒子是一種有序結(jié)構(gòu)，位錯(cuò)切過(guò)之后，沿滑移面產(chǎn)生反相疇，使位錯(cuò)切過(guò)粒子時(shí)需要附加應(yīng)力。C．由于粒子的點(diǎn)陣常數(shù)與基體不一樣，粒子周圍產(chǎn)生共格畸變，存在彈性應(yīng)變場(chǎng)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。D．由于粒子的層錯(cuò)能與基體的不同，擴(kuò)展位錯(cuò)切過(guò)粒子時(shí)，其寬度會(huì)產(chǎn)生變化，引起能量升高，從而強(qiáng)化。E．由于基體和粒子中滑移面的取向不一致，螺型位錯(cuò)線切過(guò)粒子時(shí)必然產(chǎn)生一割階，而割階會(huì)妨礙整個(gè)位錯(cuò)線的移動(dòng)。在實(shí)際合金中，起主要作用的往往是12種。增大粒子尺寸或增加體積分?jǐn)?shù)有利于提高強(qiáng)度。,例AL16CUAT的時(shí)效,ALCU合金相圖,析出相變化影響合金性能,§4金屬塑性變形后的組織與性能,一、組織的變化1．晶粒內(nèi)出現(xiàn)大量的滑移帶，進(jìn)行了孿生變形的金屬還出現(xiàn)孿晶帶,200X,,。,,,,,金屬塑性變形后的組織變化2纖維組織和帶狀組織,金屬塑性變形后的組織變化2纖維組織和帶狀組織,ALMG合金變形組織,,,,H62黃銅擠壓的帶狀組織金屬變形后的組織還與觀察的截面位置有關(guān),,金屬塑性變形后的組織變化之3胞狀組織,,金屬塑性變形后的組織變化之3胞狀組織胞狀組織的形成與下列因素有關(guān)變形量變形量越大，胞的數(shù)量增多，尺寸減小，跨越胞壁的平均取向差也逐漸增加。材料類型層錯(cuò)能高的金屬（如AL、FE）等，當(dāng)變形程度較高時(shí)，出現(xiàn)明顯的胞狀組織；低層錯(cuò)能金屬，不易形成位錯(cuò)纏結(jié)，冷變形后的胞狀組織不明顯。,二、加工硬化,1．定義金屬經(jīng)冷加工變形后，其強(qiáng)度、硬度增加、塑性降低。2．單晶體的典型加工硬化曲線ΤΘ曲線的斜率ΘDΤ/DΘ稱為“加工硬化速率”,FCC單晶體的應(yīng)力應(yīng)變曲線,曲線明顯可分為三個(gè)階段I．易滑移階段發(fā)生單滑移，位錯(cuò)移動(dòng)和增殖所遇到的阻力很小，ΘI很低，約為104G數(shù)量級(jí)。II．線性硬化階段發(fā)生多系滑移，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困難，ΘII遠(yuǎn)大于ΘI約為G/100G/300，并接近于一常數(shù)。III．拋物線硬化階段與位錯(cuò)的多滑移過(guò)程有關(guān)，ΘIII隨應(yīng)變?cè)黾佣档?，?yīng)力應(yīng)變曲線變?yōu)閽佄锞€。,二、加工硬化之單晶體的典型加工硬化曲線,3．影響單晶體加工硬化曲線的因素晶體結(jié)構(gòu)類型雜質(zhì)含量晶體位向,,4．多晶體的加工硬化A其應(yīng)力應(yīng)變曲線不出現(xiàn)第一階段，且加工硬化率明顯高于單晶體。,,,4．多晶體的加工硬化之B細(xì)晶粒的加工硬化率一般大于粗晶粒金屬,鋁的應(yīng)力應(yīng)變曲線與晶粒大小的關(guān)系10034MM20088MM3024MM4054MM,,4．多晶體的加工硬化之C合金比純金屬的加工硬化率要高，溶質(zhì)原子的加入，在大多數(shù)情況下增大加工硬化率。,ALMG合金中MG含量對(duì)加工硬化的影響13228MG21617MG31097MG40544MG50MG,,5．加工硬化的實(shí)際意義使金屬基體具有一定的抗偶然過(guò)載的能力。加工硬化和塑性變形適當(dāng)配合可使金屬進(jìn)行均勻塑性變形。是強(qiáng)化金屬的重要手段之一。例188不銹鋼，變形前Σ02196MPA，ΣB588MPA，40軋制后Σ02784980MPA，ΣB1174MPA可降低塑性，改善材料，如低碳鋼的切削加工性能。,三、變形后金屬中的殘余應(yīng)力,金屬塑性變形時(shí)，外力所作的功除了轉(zhuǎn)化為熱量之外，還有一小部分被保留在金屬內(nèi)部，表現(xiàn)為殘余應(yīng)力。按照殘余應(yīng)力平衡范圍的不同，通常將其分為三類1．第一類內(nèi)應(yīng)力，又稱宏觀殘余應(yīng)力2．第二類內(nèi)應(yīng)力，屬微觀內(nèi)應(yīng)力3．第三類內(nèi)應(yīng)力，即晶格畸變應(yīng)力,三、變形后金屬中的殘余應(yīng)力1．第一類內(nèi)應(yīng)力,又稱宏觀殘余應(yīng)力，作用范圍為整個(gè)工件，它是由金屬材料（或零件）各個(gè)部分（如表面和心部）的宏觀形變不均勻而引起的。第一類內(nèi)應(yīng)力使工件尺寸不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至使工件在受力之下變形產(chǎn)生斷裂。,三、變形后金屬中的殘余應(yīng)力2．第二類內(nèi)應(yīng)力屬微觀內(nèi)應(yīng)力作用尺度與晶粒尺寸為同一數(shù)量級(jí)，往往在晶粒內(nèi)或晶粒之間保持平衡，是由于晶?；騺喚ЯＶg變形不均勻而引起的。第二類內(nèi)應(yīng)力使金屬更容易腐蝕，以黃銅最為典型，加工以后由于內(nèi)應(yīng)力存在，于春季或潮濕環(huán)境下發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。,,三、變形后金屬中的殘余應(yīng)力3．第三類內(nèi)應(yīng)力即晶格畸變應(yīng)力屬微觀內(nèi)應(yīng)力。塑性變形時(shí)產(chǎn)生大量空位和位錯(cuò)，其周圍產(chǎn)生了點(diǎn)陣畸變和應(yīng)力場(chǎng)，此時(shí)的內(nèi)應(yīng)力是在幾百或幾千個(gè)原子范圍內(nèi)保持平衡，其中占主要的又是由于生成大量位錯(cuò)所形成的應(yīng)力。第三類內(nèi)應(yīng)力是產(chǎn)生加工硬化的主要原因。,四、變形織構(gòu),1．定義多晶體中位向不同的晶粒取向變成大體一致，這個(gè)過(guò)程稱為“擇優(yōu)取向”。擇優(yōu)取向后的晶體結(jié)構(gòu)稱為“織構(gòu)”，由變形引起的織構(gòu)稱為變形織構(gòu)。2．絲織構(gòu)在拉絲時(shí)形成，使各個(gè)晶粒的某一晶向轉(zhuǎn)向與拉伸方向平行，以與線軸平行的晶向表示。,,變形織構(gòu)之3．板織構(gòu)軋制時(shí)，使晶粒的某一晶向趨向于與軋制方向平行，某一晶面趨向于與軋制面平行，以與軋面平行的晶面{HKL}和與軋向平行的晶向表示，記為{HKL}。,變形織構(gòu)之4．變形量越大，擇優(yōu)取向的趨勢(shì)越明顯。完全理想的織構(gòu)，取向如同單晶，實(shí)際上，多晶體金屬中晶粒取向的集中程度往往不很高。,變形織構(gòu)之5．織構(gòu)利弊織構(gòu)的形成使材料的性能出現(xiàn)各向異性。例1制耳例2硅鋼片高斯織構(gòu)（110）001立方織構(gòu)（100）001這兩種織構(gòu)使其磁化性能得到改善。,第五節(jié)聚合物的變形,聚合物材料具有已知材料中可變范圍最寬的變形性質(zhì)，包括從液體、軟橡膠到剛性固體。而且，與金屬材料相比，聚合物的變形強(qiáng)烈地依賴于溫度和時(shí)間，表現(xiàn)為粘彈性，即介于彈性材料和粘性流體之間。聚合物的變形行為與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。聚合物由大分子鏈構(gòu)成，這種大分子鏈一般都具有柔性（但柔性鏈易引起粘性流動(dòng)，可采用適當(dāng)交聯(lián)保證彈性），除了整個(gè)分子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)外，還可實(shí)現(xiàn)分子不同鏈段之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種分子的運(yùn)動(dòng)依賴于溫度和時(shí)間，具有明顯的松弛特性，引起了聚合物變形的一系列特點(diǎn)。,一、熱塑性聚合物的變形,1熱塑性聚合物的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖給出了一條聚合物的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線。ΣL,ΣY,ΣB分別稱為比例極限、屈服強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度。當(dāng)ΣΣL后，鏈段發(fā)生可恢復(fù)的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生可恢復(fù)的變形，同時(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線偏離線性關(guān)系。當(dāng)ΣΣY，聚合物屈服，同時(shí)出現(xiàn)應(yīng)變軟化，即應(yīng)力隨應(yīng)變的增加而減小，隨后出現(xiàn)應(yīng)力平臺(tái)，即應(yīng)力不變而應(yīng)變持續(xù)增加，最后出現(xiàn)應(yīng)變強(qiáng)化導(dǎo)致材料斷裂。屈服后產(chǎn)生的是塑性變形，即外力去除后，留有永久變形。,由于聚合物具有粘彈性，其應(yīng)力應(yīng)變行為受溫度、應(yīng)變速率的影響很大。圖752給出了有機(jī)玻璃在室溫附近幾十度溫度范圍內(nèi)的一組應(yīng)力應(yīng)變曲線?？梢?jiàn)，隨溫度的上升，有機(jī)玻璃的模具、屈服強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度下降，延性增加。在4℃，有機(jī)玻璃是典型的剛而脆的材料，而在66℃，已變成典型的剛而韌的材料。一般來(lái)說(shuō)，材料在玻璃化溫度TG以下只發(fā)生彈性變形，而在TG以上產(chǎn)生粘性流動(dòng)。應(yīng)變速率對(duì)應(yīng)力應(yīng)變行為的影響是增加應(yīng)變速率相當(dāng)于降低溫度。,2屈服與冷拉由圖51、52可知，其一，聚合物的模具和強(qiáng)度比金屬材料低得多，屈服應(yīng)變和斷裂伸長(zhǎng)比金屬高得多；其二，屈服后出現(xiàn)應(yīng)變軟化；其三，其屈服應(yīng)力強(qiáng)烈地依賴溫度和應(yīng)變速率。有些聚合物在屈服后能產(chǎn)生很大的塑性變形，其本質(zhì)與金屬也有很大不同。圖53是玻璃態(tài)高聚物在TBTG之間和部分結(jié)晶高聚物在TGTM之間的典型拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線及試樣形狀的變化過(guò)程。可見(jiàn)，在拉伸初始階段，試樣工作段被均勻拉伸；到達(dá)屈服點(diǎn)時(shí)，工作段局部區(qū)域出現(xiàn)縮頸，繼續(xù)拉伸時(shí)，縮頸區(qū)和未縮頸區(qū)的截面都基本保持不變，但縮頸不斷沿試樣擴(kuò)展，直到整個(gè)工作段均勻變細(xì)后，才再度被均勻拉伸至斷裂。如果試樣在拉斷前卸載，或試樣因被拉斷而自動(dòng)卸載，則拉伸中產(chǎn)生的大變形除少量可恢復(fù)外，大部分變形將保留下來(lái)，這樣一個(gè)拉伸過(guò)程稱為冷拉。,玻璃態(tài)聚合物冷拉后殘留的變形，表面上看是不可恢復(fù)的塑性變形，但只要把試樣加熱到TG以上，形變基本上全能恢復(fù)，這說(shuō)明冷拉中產(chǎn)生的形變屬于高彈性范疇，這種在外力作用下被迫產(chǎn)生的高彈性稱為強(qiáng)迫高彈性。強(qiáng)迫高彈性產(chǎn)生的原因是在外力作用下，原來(lái)被凍結(jié)的鏈段得以克服摩擦阻力而運(yùn)動(dòng)，使分子鏈發(fā)生高度取向而產(chǎn)生大變形。部分結(jié)晶高聚物冷拉后殘留的變形大部分必須在溫度升高到TM以上才能恢復(fù)。這是因?yàn)榻Y(jié)晶聚合物的冷拉過(guò)程伴隨著晶片的取向、結(jié)晶的破壞和再結(jié)晶等。取向?qū)е碌挠不箍s頸能沿試樣擴(kuò)展而不斷裂。取向的晶片在TM以下是熱力學(xué)穩(wěn)定的。聚合物冷拉成頸過(guò)程的真應(yīng)力真應(yīng)變曲線見(jiàn)圖54。聚合物的冷拉變形目前已成為制備高模量和高強(qiáng)度纖維的重要工藝。,3剪切帶與銀紋聚合物的屈服塑性變形是以剪切滑移的方式進(jìn)行的?；谱冃慰删窒抻谀骋痪植繀^(qū)域，形成剪切帶，如圖55所示。剪切帶是具有高剪切應(yīng)變的薄層，雙折射度很高，說(shuō)明剪切帶內(nèi)的分子鏈高度取向。剪切帶通常發(fā)生于材料的缺陷或裂縫處，或應(yīng)力集中引起的高應(yīng)力區(qū)。而在結(jié)晶相中，除了滑移以外，剪切屈服還可通過(guò)孿生和馬氏體轉(zhuǎn)變的方式進(jìn)行。,銀紋某些聚合物在玻璃態(tài)拉伸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的微細(xì)凹槽，類似于微小的裂紋，如圖56所示。它可發(fā)生光的反射和散射，通常起源于試樣表面并和拉伸軸垂直。這些微細(xì)凹槽因能反射光線而看上去銀光閃閃，故稱之為銀紋。銀紋不同于裂紋，裂紋的兩個(gè)張開(kāi)面之間完全是空的，而銀紋面之間由高度取向的纖維束和空穴組成的，仍具有一定強(qiáng)度。銀紋的形成是由于材料在張應(yīng)力作用下局部屈服和冷拉造成。,二、熱固性塑料的變形,熱固性塑料是剛硬的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分子不易運(yùn)動(dòng)，在拉伸時(shí)表現(xiàn)出脆性金屬或陶瓷一樣的變形特性。但是，在壓應(yīng)力下它們?nèi)阅馨l(fā)生大量的塑性變形。圖57為環(huán)氧樹(shù)脂在室溫下單向拉伸和壓縮時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃化溫度為100℃，這種交聯(lián)作用很強(qiáng)的聚合物，在室

簡(jiǎn)介：計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用,第3章材料科學(xué)與行為工藝的計(jì)算機(jī)模擬,王建剛,本章要點(diǎn),31組織轉(zhuǎn)變的計(jì)算機(jī)模擬,34計(jì)算機(jī)模擬在材料科學(xué)中的應(yīng)用,32計(jì)算機(jī)相平衡計(jì)算方法,33相圖計(jì)算發(fā)展和軟件介紹,計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用,31組織轉(zhuǎn)變的計(jì)算機(jī)模擬,,70’S，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)開(kāi)展，使材料的組織轉(zhuǎn)變數(shù)值模擬提到日程上來(lái)，TTT曲線和CCT曲線為組織轉(zhuǎn)變提供了兩種不同的模擬途徑。,TTTTIMETEMPERATURETRANSFORMATION曲線鋼在快速冷卻至不同溫度下等溫停留過(guò)程中組織轉(zhuǎn)變情況，顯示不同溫度下轉(zhuǎn)變特征。CCTCONTINUOUSCOOLINGTRANSFORMATION曲線鋼在不同冷卻速度下的連續(xù)冷卻過(guò)程的組織轉(zhuǎn)變情況。,一、TTT和CCT曲線,,1CCT曲線特點(diǎn)1鋼的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，如鐵素體F、珠光體P、貝氏體B和馬氏體M；2轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的臨界冷速；3各種組織轉(zhuǎn)變開(kāi)始與終了時(shí)間、溫度及轉(zhuǎn)變量。,二、采用CCT曲線模擬,亞共析鋼的CCT曲線示意圖,31組織轉(zhuǎn)變的計(jì)算機(jī)模擬,,1）組織轉(zhuǎn)變量與溫度成線性關(guān)系,2）組織轉(zhuǎn)變量與時(shí)間的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系,式中ΤS，ΤF分別為轉(zhuǎn)變開(kāi)始、終了時(shí)間；ΤI為實(shí)際冷卻瞬時(shí)時(shí)間,式中V0為組織的最大轉(zhuǎn)變量；TS，TF分別為轉(zhuǎn)變開(kāi)始、終了溫度；TI為實(shí)際冷卻瞬時(shí)溫度。,2真實(shí)冷卻轉(zhuǎn)變過(guò)程,采用分段平均冷速代替瞬時(shí)冷速，分兩段第一段將材料臨界點(diǎn)溫度作為起始點(diǎn)；第二段將轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度作為起始點(diǎn)。模擬計(jì)算過(guò)程如下1計(jì)算瞬時(shí)冷卻速度2計(jì)算第二段瞬時(shí)冷卻速度。,采用分段計(jì)算平均冷速代替瞬時(shí)冷速示意圖,第一段計(jì)算起始點(diǎn),,第二段計(jì)算起始點(diǎn),,3模擬計(jì)算要點(diǎn),3計(jì)算轉(zhuǎn)變終了溫度及最大轉(zhuǎn)變量,4計(jì)算馬氏體轉(zhuǎn)變量,,三、采用TTT曲線模擬,1等溫轉(zhuǎn)變TTT曲線測(cè)在各溫度等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線。取F005的時(shí)間Τ005為轉(zhuǎn)變開(kāi)始時(shí)間，取F095的時(shí)間Τ095為轉(zhuǎn)變終了時(shí)間。即得TTT圖。,等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線,TTT曲線,61組織轉(zhuǎn)變的計(jì)算機(jī)模擬,2等溫轉(zhuǎn)變過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,如形核率及生長(zhǎng)速度不為常數(shù)，而是隨時(shí)間改變，則有AVRAMI方程,式中F為轉(zhuǎn)變體積分?jǐn)?shù)，Τ為等溫時(shí)間，系數(shù)B和N為與材料本性、工藝過(guò)程有關(guān)的常數(shù)，取決于I形核率和G生長(zhǎng)速率。,,若等溫轉(zhuǎn)變?yōu)閿U(kuò)散型轉(zhuǎn)變，JOHNSONMEHL模型,式中，I為形核率，G為生長(zhǎng)速度。,若等溫轉(zhuǎn)變?yōu)榉菙U(kuò)散型轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變量與溫度的關(guān)系可表示為,四、模擬程序設(shè)計(jì),1按CCT模擬程序設(shè)計(jì),2用TTT模擬連續(xù)冷卻程序設(shè)計(jì),FI1為T(mén)I1溫度下保持時(shí)刻的轉(zhuǎn)變量。計(jì)算過(guò)程確定時(shí)間步長(zhǎng)、冷卻開(kāi)始時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了溫度。計(jì)算不同時(shí)刻的溫度，馬氏體轉(zhuǎn)變量。計(jì)算孕育率，計(jì)算等溫轉(zhuǎn)變量。,五、現(xiàn)狀和發(fā)展,1采用CCT或TTT曲線模擬計(jì)算得到與實(shí)測(cè)值相吻合；2研究材料晶粒度和應(yīng)力等因素對(duì)組織模擬的影響；3從解傳熱與傳質(zhì)（擴(kuò)散）方程出發(fā)，借助計(jì)算機(jī)求冷卻曲線等。,,,32相平衡計(jì)算方法相圖計(jì)算,人類測(cè)定相圖的歷史已有百余年，經(jīng)測(cè)定并且經(jīng)審定所匯編的二元相圖有四千余個(gè)。有當(dāng)一部分二元相圖未完全測(cè)定。三元系相圖的測(cè)定主要還只是測(cè)定了一些相圖的恒溫截面,有的甚至還是局部成分范圍的恒溫截面。隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展，計(jì)算相圖迅速的發(fā)展。采用理想溶液和規(guī)則溶液模型計(jì)算相圖。,測(cè)定相圖與計(jì)算相圖,一、熱力學(xué)模型,1熱力學(xué)基本概念體系在等溫、等壓處于平衡的條件下應(yīng)遵守以下條件①體系最小吉布斯函數(shù)原則；②各相的混合吉布斯函數(shù)與組成關(guān)系曲線應(yīng)具有公切線；③相平衡體系中同一組分在各相的化學(xué)位、活度應(yīng)相等。相圖計(jì)算步驟選取和輸入相互獨(dú)立的實(shí)測(cè)相圖數(shù)據(jù)和熱力學(xué)數(shù)據(jù)，運(yùn)用最小二乘法以優(yōu)化熱力學(xué)函數(shù)解析表達(dá)式中得可調(diào)參數(shù)，然后通過(guò)使系統(tǒng)總的自由能趨于最小或使組元在各相中得化學(xué)位相等的條件對(duì)聯(lián)立方程組求解相平衡。,32相平衡計(jì)算方法相圖計(jì)算,2理想溶液模型簡(jiǎn)介,1理想溶液的摩爾混合熵為,2理想溶液的摩爾混合焓為零，即,3理想溶液的摩爾混合吉布斯函數(shù)值為,32相平衡計(jì)算方法相圖計(jì)算,3規(guī)則溶液模型簡(jiǎn)介,1規(guī)則溶液的摩爾混合熵為,2規(guī)則溶液的摩爾混合焓為,3理想溶液的摩爾混合吉布斯函數(shù)值為,二、計(jì)算平衡相組成和繪制相圖,利用式1和式2可計(jì)算理想溶液平衡兩相組成,1理想溶液混合系的組成與GM的關(guān)系,2ΜA與GM的關(guān)系,32相平衡計(jì)算方法相圖計(jì)算,NIOMGO液相和固相為理想溶液。已知NIO和MGO的熔點(diǎn)分別為1960℃和2800℃，熔化熱分別為523KJ/MOL和774KJ/MOL。,3NIOMGO相圖計(jì)算,以純液態(tài)NIO作為NIO的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，純固態(tài)MGO作為MGO的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則吉布斯自由能近似計(jì)算式為,NIOMGO相圖計(jì)算,,,32相平衡計(jì)算方法相圖計(jì)算,NIOMGO相圖計(jì)算,NIOMGO液相和固相為理想溶液。已知NIO和MGO的熔點(diǎn)分別為1960℃和2800℃，熔化熱分別為523KJ/MOL和774KJ/MOL。,用TURBOC編程,32相平衡計(jì)算方法相圖計(jì)算,NIOMGO相圖計(jì)算,NIOMGO液相和固相為理想溶液。已知NIO和MGO的熔點(diǎn)分別為1960℃和2800℃，熔化熱分別為523KJ/MOL和774KJ/MOL。,用MATLAB編程,33相圖計(jì)算發(fā)展歷程和計(jì)算機(jī)軟件介紹,相圖計(jì)算CALPHAD,相圖計(jì)算CALPHADCALCULATIONOFPHASEDIAGRAM的興起是在前人收集、總結(jié)熱力學(xué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上以KAUFMANL和HILLERTM為代表發(fā)展形成的一門(mén)新的介于熱力學(xué)、相平衡和計(jì)算機(jī)科學(xué)之間的交叉學(xué)科。1977年，KAUFMANL創(chuàng)辦了以相圖計(jì)算為主的國(guó)際性學(xué)術(shù)雜志CALPHADJOURNAL,COMPUTERCOUPLINGOFPHASEDIAGRAMTHERMOCHEMISTRY。,1相圖計(jì)算過(guò)程,一、相圖計(jì)算的過(guò)程和特點(diǎn),用CALPHAD方法計(jì)算相圖的主要步驟1）體系的熱力學(xué)、相平衡和晶體結(jié)構(gòu)等文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)研和評(píng)價(jià)。2）選擇合適的熱力學(xué)模型及其吉布斯自由能函數(shù)。3）用適當(dāng)?shù)乃惴ê拖鄳?yīng)的程序按照相平衡條件計(jì)算相圖。4）將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。,CALPHAD方法圖解,2CALPHAD方法的主要特點(diǎn),1）體系熱力學(xué)性質(zhì)和相圖的熱力學(xué)自洽性；2）外推和預(yù)測(cè)多元系熱力學(xué)性質(zhì)和相圖；3）利用相圖計(jì)算方法可以外推和預(yù)測(cè)相圖的亞穩(wěn)部分，從而建立體系的亞穩(wěn)相圖；4）提供相變動(dòng)力學(xué)研究所需要的重要信息；5）可獲得以不同熱力學(xué)變量為坐標(biāo)的各種相圖形式，以便用于不同條件下的材料制備過(guò)程。,二、相圖計(jì)算軟件介紹,瑞典皇家工學(xué)院材料科學(xué)與工程系為主開(kāi)發(fā)的THERMOCALC系統(tǒng)和加拿大蒙特利爾多學(xué)科性工業(yè)大學(xué)計(jì)算熱力學(xué)中心為主開(kāi)發(fā)的FACT系統(tǒng)。前者包括歐洲共同體熱化學(xué)科學(xué)組SGTE共同研制的物質(zhì)和溶液數(shù)據(jù)庫(kù)、熱力學(xué)計(jì)算系統(tǒng)THERMOCALC和熱力學(xué)評(píng)估系統(tǒng)TOP；FACT是FACILITYFORTHEANALYSISOFCHEMICALTHERMODYNAMICS的簡(jiǎn)稱。,THERMOCALC系統(tǒng),,HTTP//WWWTHERMOCALCCOM,有SGTE純物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、SGTE溶液數(shù)據(jù)庫(kù)、FEBASE鐵基合金數(shù)據(jù)庫(kù)、KAUFMAN合金數(shù)據(jù)庫(kù)、ISHIDAIIIV族化合物數(shù)據(jù)庫(kù)以及SGTE鹽數(shù)據(jù)庫(kù)。主要模塊POLY3用于各種類型二元、三元和多元相圖的平衡計(jì)算；TOP（THERMOOPTIMIZER）模塊模型參數(shù)優(yōu)化程序。,FACT計(jì)算系統(tǒng),,HTTP//WWWFACTSAGECN/,FACT系統(tǒng)含有多個(gè)可用于化學(xué)熱力學(xué)計(jì)算的模塊，主要有1）化合物模塊中超過(guò)5000個(gè)化合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)；2）溶液模塊中有超過(guò)100個(gè)非理想溶液的數(shù)據(jù)庫(kù)；3）化學(xué)反應(yīng)模塊有大量的用于計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的數(shù)據(jù)和多元多相平衡；4）計(jì)算二元化合物相圖，如CASIO2、NACLKCL和CU2SFES系相圖，以及二元系相圖優(yōu)化和三元交互系相圖計(jì)算等。,THERMOCALC計(jì)算相圖舉例,FE8CRC三元系垂直截面圖,1）運(yùn)行THERMOCALC系統(tǒng)后，在TCWMATERIAL窗選擇數(shù)據(jù)庫(kù)TER98，并選擇CR、FE和C元素。,THERMOCALC計(jì)算相圖舉例,FE8CRC三元系垂直截面圖,,2）確定溫度和成分等條件。,THERMOCALC計(jì)算相圖舉例,FE8CRC三元系垂直截面圖,3）定義繪制計(jì)算相圖參數(shù)，如X軸為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WC（），Y軸為溫度，范圍200～2500K。,4）繪出相圖。,34計(jì)算機(jī)模擬在材料科學(xué)中的應(yīng)用,一、材料的組成和結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)模擬,現(xiàn)今材料的組成和結(jié)構(gòu)表征研究主要采用各種大型分析設(shè)備，如掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、分析電鏡（AEM）、掃描探針顯微鏡（SPM）等。這些大型設(shè)備都是在計(jì)算機(jī)的控制下完成分析工作的。這些分析設(shè)備提供了不同的、功能強(qiáng)大的分析模擬軟件以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。,,二、金屬材料加工與計(jì)算機(jī)模擬,金屬材料加工主要包括鑄造、鍛造、壓力加工、熱處理及粉末冶金等，通過(guò)數(shù)值模擬和物理模擬相結(jié)合的方法，可實(shí)現(xiàn)電腦試生產(chǎn)、動(dòng)態(tài)顯示材料加工和制備工藝的歷程、預(yù)測(cè)缺陷和優(yōu)化工藝。模擬方法的優(yōu)點(diǎn)①可預(yù)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)；②可確定最佳工藝流程，以達(dá)到某一特殊性能要求；③動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)物理量的演變歷程和空間分布；④提供生產(chǎn)率。,,該鑄造過(guò)程仿真系統(tǒng)配置,,硬件SUN20工作站一臺(tái)，3GB硬盤(pán)，384內(nèi)存；軟件PRO/ENGINEER、MAGMASOFT。,工作過(guò)程制訂工藝方案→PRO/ENGINEER三維造型→CAD模型傳入（MAGMASOFT）→組裝鑄型（MAGMASOFT）→邊界條件設(shè)定→計(jì)算機(jī)模擬→模具加工（PRO/E）。,如采用模擬仿真系統(tǒng)對(duì)大功率柴油機(jī)鑄件的模擬,三、塑料加工中的計(jì)算機(jī)模擬,塑料制品一般采用模塑成型方法生產(chǎn)。計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）主要針對(duì)各種塑料成型過(guò)程進(jìn)行模擬，該技術(shù)主要包括數(shù)值計(jì)算技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、工程分析與仿真、數(shù)據(jù)庫(kù)等的綜合性軟件系統(tǒng)。,四、計(jì)算機(jī)工藝模擬發(fā)展特點(diǎn),1）具有集成性和不可替代性；2）數(shù)學(xué)模型體系權(quán)威性；3）模擬研究將會(huì)促進(jìn)多學(xué)科合作，如數(shù)學(xué)、計(jì)算科學(xué)和材料力學(xué)等的合作；4）并行計(jì)算方法的采用可以明顯提高計(jì)算效率；5）系統(tǒng)工程的概念將是模具設(shè)計(jì)、制備到產(chǎn)品制造計(jì)算機(jī)上進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)。,62材料熱加工模擬,模擬實(shí)例,鋁合金輪轂鑄造充型凝固數(shù)值模擬MAGMASOFT,鑄造充型凝固過(guò)程流程圖,材料熱加工模擬,模擬實(shí)例,鋁合金輪轂鑄造充型凝固數(shù)值模擬MAGMASOFT,輪轂CAD模型,網(wǎng)格劃分結(jié)果,模擬實(shí)例,鋁合金輪轂鑄造充型凝固數(shù)值模擬MAGMASOFT,凝固時(shí)間結(jié)果圖,縮松缺陷結(jié)結(jié)果,改良冷卻設(shè)計(jì)后的縮松,材料熱加工模擬,模擬實(shí)例,錐齒輪成形、熱處理數(shù)值模擬DEFORM,材料熱加工模擬,模擬實(shí)例,錐齒輪成形、熱處理數(shù)值模擬DEFORM,THANKYOU,

簡(jiǎn)介：第二章幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)21晶體及其基本性質(zhì)22晶體的宏觀對(duì)稱23晶體的理想形態(tài)24晶體定向和結(jié)晶符號(hào)25晶體構(gòu)造的幾何理論26晶體的堆積方式,●了解材料的結(jié)構(gòu)是材料科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)。●晶體材料是固體材料中的重要組成部分。●認(rèn)識(shí)結(jié)晶形態(tài)及內(nèi)部構(gòu)造的規(guī)律是晶體學(xué)理論的范疇，有如下主要分支晶體生長(zhǎng)學(xué)幾何結(jié)晶學(xué)晶體結(jié)構(gòu)學(xué)晶體化學(xué)晶體物理學(xué),21晶體及其基本性質(zhì)211晶體●對(duì)晶體的認(rèn)識(shí)始于外部形態(tài)的觀察?！窬w的傳統(tǒng)定義外形具有規(guī)則幾何多面體形狀的固體。●傳統(tǒng)定義沒(méi)有揭示晶體的本質(zhì)特點(diǎn)?！駥?duì)晶體本質(zhì)的揭示始于1912年應(yīng)用X射線對(duì)晶體構(gòu)造進(jìn)行研究?！駠?yán)格的晶體定義晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體，或說(shuō)是具有格子構(gòu)造的固體。,212等同點(diǎn)及空間格子●等同點(diǎn)結(jié)構(gòu)中種類、化學(xué)性質(zhì)及周圍的環(huán)境、方位完全相同的空間位置。●對(duì)NACL晶體結(jié)構(gòu)，所有NA＋點(diǎn)屬于一類等同點(diǎn)，所有CL－點(diǎn)屬于另一類等同點(diǎn)。等同點(diǎn)位置不限于質(zhì)點(diǎn)中心，任何位置能引出一類等同點(diǎn)且構(gòu)成上圖的C圖形。,●空間格子等同點(diǎn)在三維空間呈格子狀排列稱空間格子。●空間格子是表示晶體構(gòu)造規(guī)律的幾何圖形，是無(wú)限圖形。,空間格子,空間格子有下列幾種要素存在●結(jié)點(diǎn)空間格子中的等同點(diǎn)?！裥辛薪Y(jié)點(diǎn)在直線上的排列。行列中相鄰結(jié)點(diǎn)間的距離稱結(jié)點(diǎn)間距。同行列方向上結(jié)點(diǎn)間距相等；不同方向的行列，結(jié)點(diǎn)間距一般不等。●面網(wǎng)結(jié)點(diǎn)在平面上的分布。單位面積內(nèi)結(jié)點(diǎn)的數(shù)目稱面網(wǎng)密度；相鄰面網(wǎng)間的垂直距離稱面網(wǎng)間距。相互平行的面網(wǎng)間面網(wǎng)密度和面網(wǎng)間距相等；否則一般不等且面網(wǎng)密度大的其面網(wǎng)間距亦大。●平行六面體空間格子中的最小單位。,213布拉維法則和面角守恒定律●布拉維法則晶體通常被面網(wǎng)密度大的晶面所包圍?！窬娴纳L(zhǎng)速度與其面網(wǎng)密度一般呈反比關(guān)系?！裆L(zhǎng)速度大的BC晶面逐漸變小，甚至消失；生長(zhǎng)速度小的AB、CD晶面將逐漸擴(kuò)展，最后保留下來(lái)。,●面角守恒定律實(shí)際晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中受過(guò)程因素的影響，使晶體的外形呈現(xiàn)各種形狀。丹麥礦物學(xué)家斯丹諾發(fā)現(xiàn)，同種晶體雖然它們的形狀和大小各不相同，但各相對(duì)應(yīng)的晶面夾角是相等的。由此提出了面角守恒定律在相同的溫度、壓力條件下，成分和構(gòu)造相同的所有晶體，其對(duì)應(yīng)晶面間的夾角恒等。面角守恒定律對(duì)結(jié)晶學(xué)的發(fā)展起了深遠(yuǎn)的影響，使人們能從晶體千變?nèi)f化的形態(tài)中，找到它們外形上所固有的客觀規(guī)律，得以根據(jù)面角關(guān)系恢復(fù)晶體的理想形態(tài)，從而奠定了幾何結(jié)晶學(xué)的基礎(chǔ)。,圖28石英晶體,214晶體的基本性質(zhì)（所有晶體具有的共性）●自限性自范性晶體在一定條件下能自發(fā)形成幾何多面體的形狀。●結(jié)晶一致性同一晶體的不同部分具有相同的性質(zhì)?！窀飨虍愋跃w性質(zhì)隨方位不同而有差異的特性?！駥?duì)稱性晶體中的晶面、晶棱、角頂、結(jié)點(diǎn)及物理化學(xué)性質(zhì)等在不同方向作有規(guī)律地重復(fù)?！褡钚?nèi)能性在相同熱力學(xué)條件下，與同種成分的非晶體、液體、氣體相比，其內(nèi)能最小。,22晶體的宏觀對(duì)稱221晶體對(duì)稱●對(duì)稱物體相等部分有規(guī)律的重復(fù)。觀察對(duì)稱性①在物體上可以找到相同的部分；②相同的部分重復(fù)出現(xiàn)有規(guī)律。晶體的對(duì)稱由格子構(gòu)造所決定，有以下特點(diǎn)●符合格子構(gòu)造規(guī)律的對(duì)稱才能在晶體上出現(xiàn)，即晶體的對(duì)稱遵循“晶體對(duì)稱定律”。●晶體的對(duì)稱不僅表現(xiàn)在外形上，也表現(xiàn)在物理化學(xué)性質(zhì)上。,222晶體的對(duì)稱操作和對(duì)稱要素●對(duì)稱操作使物體相等部分重復(fù)出現(xiàn)的操作，如反映、旋轉(zhuǎn)、反伸及其聯(lián)合動(dòng)作等?！駥?duì)稱要素進(jìn)行對(duì)稱操作時(shí)借助的幾何要素（點(diǎn)、線、面）?！窬w的宏觀對(duì)稱要素對(duì)稱面、對(duì)稱軸、對(duì)稱中心、旋轉(zhuǎn)反伸軸（倒轉(zhuǎn)軸）、旋轉(zhuǎn)反映軸（映轉(zhuǎn)軸）,對(duì)稱面P●概念一個(gè)通過(guò)晶體中心的假想平面，能將晶體平分為互為鏡象的兩個(gè)相等部分，以符號(hào)P表示?！駥?duì)稱面的對(duì)稱操作是對(duì)此平面的反映。●晶體上可沒(méi)有對(duì)稱面，也可有一個(gè)或幾個(gè)P，最多有9個(gè)，寫(xiě)作9P。,立方體的九個(gè)對(duì)稱面,,,對(duì)稱軸LN●概念通過(guò)晶體中心的一假想直線，晶體繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度，可使相等部分重復(fù)出現(xiàn)，記為L(zhǎng)N。●旋轉(zhuǎn)一周重復(fù)的次數(shù)稱為軸次N，重復(fù)所旋轉(zhuǎn)的最小角度稱為基轉(zhuǎn)角Α，有關(guān)系N360°／Α?！褫S次高于2的L3、L4、L6稱高次軸?！窬w中可沒(méi)有對(duì)稱軸，也可有一種或幾種對(duì)稱軸同時(shí)存在。書(shū)寫(xiě)時(shí)，三個(gè)四次軸記為3L4。,對(duì)稱軸及其垂直該軸切面的示意圖,關(guān)于晶體的對(duì)稱規(guī)律實(shí)際晶體中可以存在的對(duì)稱軸僅有L1、L2、L3、L4、L6。一次軸L1沒(méi)有意義；五次軸L5和高于六次的對(duì)稱軸（L7、L8）均不允許存在。,垂直對(duì)稱軸的面網(wǎng)示意圖A、B、C、E分別表示L2、L3、L4、L6的面網(wǎng)D、F、G分別表示L5、L7和L8的面網(wǎng),對(duì)稱中心C●概念晶體中心的一個(gè)假想定點(diǎn)，過(guò)此點(diǎn)任意直線的等距離兩端，可找到晶體的相同部分，用C表示。對(duì)稱操作是以此點(diǎn)為中心的反伸倒反。晶體中可沒(méi)有對(duì)稱中心，或僅有一個(gè)對(duì)稱中心。晶體中如果有C，晶體上的晶面必然是兩兩平行且相等。,對(duì)稱中心C的圖形,,旋轉(zhuǎn)反伸軸LIN（倒轉(zhuǎn)軸）●概念過(guò)晶體中心一假想直線，晶體繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度，再對(duì)對(duì)稱中心反伸，可使相等部分重復(fù)出現(xiàn)，以LIN表示?！駥?duì)稱操作是旋轉(zhuǎn)＋反伸的復(fù)合操作。●軸次只有LI1、LI2、LI3、LI4、LI6。,旋轉(zhuǎn)反伸軸的圖解,旋轉(zhuǎn)反映軸LSN（映轉(zhuǎn)軸）●概念過(guò)晶體中心的一假想直線，晶體繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度，再對(duì)過(guò)中心且垂直此直線的平面反映，可使晶體相等部分重復(fù)，以LSN表示?！駥?duì)稱操作為旋轉(zhuǎn)＋反映的復(fù)合操作。●軸次也只有LS1、LS2、LS3、LS4、LS6。●沒(méi)有獨(dú)立的對(duì)稱要素，均可用其它要素表示LS1PLI2,LS2CLI1,LS3L3PLI6,LS4LI4,LS6L3CLI3。,（A）（B）（C）（D）（E）旋轉(zhuǎn)反映軸的圖解,225對(duì)稱要素的組合在晶體對(duì)稱中，對(duì)稱要素間的組合服從“對(duì)稱要素組合定理”●定理一如有一偶次對(duì)稱軸LN與對(duì)稱中心共存，則過(guò)C且垂直于此LN的平面，必為一對(duì)稱面。簡(jiǎn)式LN（偶）CLN（偶）PC（LN（偶）⊥P）逆定理1若有一偶次對(duì)稱軸LN垂直于對(duì)稱面P，二者的交點(diǎn)必為對(duì)稱中心C。簡(jiǎn)式LN（偶）PLN（偶）PC（LN（偶）⊥P）逆定理2若有一對(duì)稱面P和對(duì)稱中心組合，必存在一個(gè)垂直于對(duì)稱面的偶次對(duì)稱軸。簡(jiǎn)式PCLN（偶）PC（LN（偶）⊥P）,●定理二如有一個(gè)二次對(duì)稱軸L2垂直LN，則必有N個(gè)L2垂直LN，且任意兩相鄰L2間的夾角Δ360°／2N。簡(jiǎn)式LNL2LNNL2（LN⊥L2）逆定理如有兩個(gè)L2以Δ角相交，則過(guò)兩者交點(diǎn)之公共垂線必為一N次對(duì)稱軸且N360°／2Δ。,●定理三若有一對(duì)稱面P包含LN，則必有N個(gè)P包含LN，且任意兩相鄰對(duì)稱面間的夾角Δ360°／2N。簡(jiǎn)式LNP→LNNP（LN∥P）逆定理如有兩個(gè)P以Δ角相交，則兩者交線必為一個(gè)N次對(duì)稱軸且軸次N360°／2Δ?！穸ɡ硭娜缬幸粚?duì)稱面P包含LIN或一L2垂直LIN，當(dāng)N為偶數(shù)，則有N／2個(gè)P∥LIN和N／2個(gè)L2⊥LIN；N為奇數(shù)，則有N個(gè)P∥LIN和N個(gè)L2⊥LIN；且P的法線與L2間的夾角Δ均為360°／2N。簡(jiǎn)式LINP//LINL⊥2LINN／2L⊥2N／2P//（N為偶數(shù)）LINP//LINL⊥2LINNL⊥2NP//（N為奇數(shù)）逆定理如有一L2與一P斜交，P的法線與L2的交角為Δ，則⊥L2且∥P的直線為L(zhǎng)IN，N360°／2Δ。,,●定理五若LN與LM以Δ角斜交，則圍繞LN必有共點(diǎn)且對(duì)稱分布的N個(gè)LM，圍繞LM必有共點(diǎn)且對(duì)稱分布的M個(gè)LN，且任意兩相鄰的LN與LM間交角均為Δ。簡(jiǎn)式LNLMNLMMLN（LN與LM斜交）,226對(duì)稱型（點(diǎn)群）●進(jìn)行對(duì)稱要素組合分析，得到晶體的全部組合形式，稱為對(duì)稱型，共32種。由于在結(jié)晶多面體中對(duì)稱要素組合相交于一點(diǎn)，對(duì)稱型又稱點(diǎn)群?！駥?duì)稱型中使用的對(duì)稱要素L1、L2、L3、L4、L6；P（PLI2）；C（CLI1）；LI1C、LI2P、LI3L3十C、LI4、LI6●對(duì)稱型推導(dǎo)將組合形式分成兩類A類27種為高次軸不多于一個(gè)的組合；B類5種為高次軸多于一個(gè)的組合。,晶族和晶系在晶體的對(duì)稱型中，根據(jù)有無(wú)高次軸和高次軸多少，把32個(gè)對(duì)稱型劃分出三個(gè)晶族；又根據(jù)對(duì)稱特點(diǎn)劃分為7個(gè)晶系。,23晶體的理想形態(tài)（單形和聚形）●同一對(duì)稱型的晶體，可以有不同的形態(tài)，如下圖所示的立方體和八面體，對(duì)稱型均為3L44L36L29PC?！褚虼诵枰M(jìn)一步研究晶體的形態(tài)?！窠柚诰w的面角守恒原理，引出晶體的理想形態(tài)單形和聚形,231單形概念由對(duì)稱要素聯(lián)系起來(lái)的一組晶面的構(gòu)形。單形的得出是由一初始晶面經(jīng)對(duì)稱型中對(duì)稱要素的操作而重復(fù)出的一組晶面。因此同一單形的晶面同形等大。如上圖中的立方體和八面體，它們的一組晶面分別是同形等大的6個(gè)正方形和8個(gè)等邊三角形。說(shuō)明在同一對(duì)稱型中，初始晶面與對(duì)稱要素的相對(duì)位置不同，可以導(dǎo)出不同的單形。對(duì)32種對(duì)稱型逐一進(jìn)行推導(dǎo)可以得到晶體應(yīng)有的全部單形。,單形推導(dǎo)（以L22P對(duì)稱型為例）,L22P的空間分布,對(duì)稱型L22P的單形推導(dǎo),關(guān)于單形的幾點(diǎn)說(shuō)明●同一對(duì)稱型，最多能導(dǎo)出七種單形（初始晶面與對(duì)稱要素相對(duì)位置最多有7種）?！?7種幾何單形對(duì)32種對(duì)稱型逐個(gè)進(jìn)行推導(dǎo)，去掉形態(tài)重復(fù)的單形而得?！?46種結(jié)晶單形幾何形態(tài)與對(duì)稱性同時(shí)考慮而得。即在146種結(jié)晶單形中，有些單形同屬于一種幾何單形，但其對(duì)稱性不同?！褚话阈魏吞厥庑螁涡尉嫣幱谔厥馕恢茫ㄈ绱怪被蚱叫校Q特殊形；晶面處于一般位置稱一般形?！耖_(kāi)形和閉形單形的晶面不能構(gòu)成封閉狀的稱開(kāi)形；構(gòu)成封閉狀的稱閉形?！褡笮魏陀倚谓M成晶面具有手性特征的兩類圖形。如偏方面體、五角三四面體和五角三八面體。,232聚形●概念兩個(gè)或兩個(gè)以上單形的聚合稱聚形。（如圖四方柱和四方雙錐合成的聚形）●說(shuō)明單形的聚合必須是屬于同一對(duì)稱型的單形才能進(jìn)行。有幾個(gè)單形相聚，就有幾種不同形狀的晶面。,四方柱和四方雙錐的聚形,24晶體定向和結(jié)晶符號(hào)●在晶體的對(duì)稱型、單形和聚形確定后，仍不能獲得晶體形態(tài)的完整描述，如圖所示的兩個(gè)晶體同屬于L44L25PC對(duì)稱型和四方柱和四方雙錐組成的聚形?！駥?duì)此需要確切地表示晶面在空間的相對(duì)位置來(lái)進(jìn)一步描述晶體。●在晶體學(xué)中，確定晶面在空間的位置是按晶體的對(duì)稱特征選擇坐標(biāo)系，將晶體按對(duì)稱特征放置于該坐標(biāo)系中晶體定向，以一定的符號(hào)表示法表示出晶面在空間的位置。,具有相同對(duì)稱型和單形的兩種聚形,241晶體定向坐標(biāo)系統(tǒng)晶體定向選擇坐標(biāo)軸晶軸和確定軸單位。晶軸選擇●反映晶體的對(duì)稱性，優(yōu)先順序依次為對(duì)稱軸→倒轉(zhuǎn)軸→對(duì)稱面法線→晶棱。●三軸定向五個(gè)晶系（立方、四方、斜方、單斜、三斜）●四軸定向三方、六方晶系。,三軸定向,四軸定向的3個(gè)水平軸,軸單位（晶軸上的單位長(zhǎng)）●晶軸的軸單位就是該晶軸行列的結(jié)點(diǎn)間距。按A、B、C軸分別記為AO、BO、CO，也可直接用A、B、C表示?！駥?duì)晶體外形研究，不能定出軸單位的實(shí)長(zhǎng)（結(jié)點(diǎn)間距），但通過(guò)晶體測(cè)量能標(biāo)出其比率ABC，此比率稱為軸率或軸單位比?！褫S率ABC和軸角Α、Β、Γ合稱為晶體幾何常數(shù)?！窀骶档木w定向及晶體常數(shù)特征列于教材中的表25。,242晶體的整數(shù)定律（有理指數(shù)定律）整數(shù)定律晶體中任一晶面在晶軸上的截距系數(shù)之比為一簡(jiǎn)單整數(shù)比。解釋●晶面是外層面網(wǎng)，晶面與晶軸（軸單位為結(jié)點(diǎn)間距）必相交于結(jié)點(diǎn)上，故截距系數(shù)比為整數(shù)?！窀鶕?jù)布拉維法則，晶體由面網(wǎng)密度大的晶面所包圍。如圖所示，A1B1面的面網(wǎng)密度大，相應(yīng)截距系數(shù)之比簡(jiǎn)單。,243結(jié)晶符號(hào)及面間距結(jié)晶符號(hào)晶面符號(hào)、晶棱符號(hào)、單形符號(hào)，晶帶符號(hào)。晶面符號(hào)表示晶面在空間位置的符號(hào)。晶面符號(hào)有幾種，最常采用米氏符號(hào)，又稱米勒指數(shù)英國(guó)W．H．MILLER1839。確定步驟●按晶體定向原則進(jìn)行晶體定向；●求待標(biāo)晶面在X、Y、Z軸上的截距PA、QB、RC，得截距系數(shù)P、Q、R；●取截距系數(shù)的倒數(shù)比1/P1/Q1/RHKL（為最小整數(shù)比）；●去掉比號(hào)、以小括號(hào)括起來(lái)，寫(xiě)為HKL。,舉例如圖晶面HKL，在X、Y、Z軸上的截距分別為2A、3B、6C，截距系數(shù)為2、3、6，其倒數(shù)比1/21/31/6，化整得321，去掉比號(hào)并以小括號(hào)括起來(lái)，321即為所求米勒指數(shù),晶面符號(hào)圖解,補(bǔ)充說(shuō)明●若晶面平行于某晶軸，則該晶軸上的截距系數(shù)為∞，其倒數(shù)1/∞為0，即晶面在該晶軸上的指數(shù)為0?！袢绻媾c晶軸相交于負(fù)端，則在指數(shù)上部標(biāo)一“”號(hào)，如（00）?！窕ハ嗥叫械木婵捎猛痪嬷笖?shù)表示，即HKL可代表相互平行的一組晶面。●對(duì)四軸定向的三方、六方晶系，晶面指數(shù)按XYUZ軸順序排列，晶面指數(shù)的一般式寫(xiě)作HKIL，其中I對(duì)應(yīng)U軸，其它H、K、L和三軸定向相同。數(shù)學(xué)上可以證明晶面指數(shù)間有HKI0的關(guān)系，即H、K、I中只有兩個(gè)是獨(dú)立的，故一般式又可寫(xiě)作HKL。,,晶向指數(shù)晶棱符號(hào)表示晶向（晶棱）在空間位置的符號(hào)。晶向符號(hào)只規(guī)定晶向而不涉及它具體的位置，因而任何晶向（棱）都可平移到坐標(biāo)0點(diǎn)，故確定的步驟為●選定晶軸X、Y、Z和A、B、C為軸單位；●平移晶向（棱）直線過(guò)原點(diǎn)；●在該直線上任取一結(jié)點(diǎn)M，將其投影至X、Y、Z軸得截距OX0、OY0、OZ0；●作OX0/AOY0/BOZ0/CUVW（最小整數(shù)比）；●去掉比號(hào)，加中括號(hào)，UVW即為晶向符號(hào)。,晶向指數(shù)的圖示,補(bǔ)充說(shuō)明●沒(méi)有求倒數(shù)的步驟?！裼姓?fù)，負(fù)值表示方法和晶面符號(hào)相同，如00。但對(duì)晶向符號(hào)，對(duì)應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值相等而符號(hào)相反的兩個(gè)晶向是同一晶向方向，如001和00是同一晶向方向?！駥?duì)于三方、六方晶系的四軸定向，相應(yīng)晶向符號(hào)的一般式寫(xiě)作UVTW或UVW，其中U＋V＋T0。●對(duì)于晶向指數(shù)，三軸定向與四軸定向間可用變換公式變換，若三軸定向的晶向指數(shù)為UVW，四軸定向的晶向指數(shù)為UVTW，變換關(guān)系為U1/32U－VV1/32V－UT－1/3U＋VWW,單形符號(hào)單形符號(hào)代表單形一組晶面在空間位置的符號(hào)。表示法在單形中選擇一個(gè)代表晶面，把該晶面符號(hào)改用大括號(hào)表示。單形的特點(diǎn)同一單形各晶面的指數(shù)絕對(duì)值不變，只有順序和正負(fù)號(hào)的變化。如立方體的六個(gè)晶面，其晶面符號(hào)分別為100、00、010、00、001，00，這是選擇代表晶面表示單形的基礎(chǔ)。代表晶面選擇原則①選擇正指數(shù)最多的晶面（三方、六方晶系不考慮I）；②有負(fù)號(hào)時(shí)優(yōu)先為正的順序L→H→K；③指數(shù)絕對(duì)值遞減的順序|H|→|K|→|L|。根據(jù)這一原則，上述立方體的單形符號(hào)應(yīng)為{100}。,,,立方體的晶面符號(hào),晶帶符號(hào)和晶帶定律晶帶晶體上彼此間交棱且相互平行的一組晶面的集合。晶帶軸每個(gè)晶帶的交棱方向稱晶帶軸。晶帶符號(hào)用晶帶軸方向的晶向指數(shù)表示晶帶在空間的位置，一般式仍用UVW或UVW表示。晶帶定律任何兩個(gè)晶帶相交處的平面，必定是晶體上的一個(gè)可能晶面。晶帶軸與晶面的關(guān)系晶帶軸的指數(shù)為UVW，晶帶中任一晶面指數(shù)為（HKL），有數(shù)學(xué)關(guān)系式HU＋KV＋LW0，這是判斷一個(gè)晶面和一個(gè)晶向平行的條件。,晶帶定律的應(yīng)用①由晶面（H1K1L1）和（H2K2L2）求晶帶符號(hào)根據(jù)晶帶定律建立方程組H1U＋K1V＋L1W0H2U＋K2V＋L2W0解出②由晶向U1V1W1和U2V2W2求晶面符號(hào)建立方程組HU1＋KV1＋LW10HU2＋KV2＋LW20得③由同一晶帶的兩個(gè)晶面（H1K1L1）和（H2K2L2）求此晶帶上另一晶面指數(shù)，由H1U＋K1V＋L1W0H2U＋K2V＋L2W0有（H1＋H2）U＋（K1＋K2）V＋（L1＋L2）W0即（H1＋H2）、（K1＋K2）、（L1＋L2）為此晶帶上一晶面的晶面指數(shù)。,,,晶面間距一組平行晶面的晶面間距DHKL與晶面指數(shù)和晶格常數(shù)A、B、C有下列關(guān)系斜方晶系四方晶系立方晶系六方晶系上述公式僅適用于簡(jiǎn)單晶胞，對(duì)于復(fù)雜晶胞，要考慮附加原子面的影響。,,,,,,,,,25晶體構(gòu)造的幾何理論前幾節(jié)介紹的是晶體外形上的幾何規(guī)律。本節(jié)將開(kāi)始介紹晶體內(nèi)部構(gòu)造的幾何規(guī)律。實(shí)際上，晶體外形上的幾何規(guī)律是由晶體內(nèi)部的格子構(gòu)造規(guī)律所決定。介紹的主要內(nèi)容空間格子的劃分；晶胞的概念；微觀對(duì)稱及其組合導(dǎo)出的空間群概念；對(duì)稱型和空間群的國(guó)際符號(hào)；等效點(diǎn)系的基本概念。,251十四種空間格子單位平行六面體的劃分晶體構(gòu)造是單位平行六面體在三維空間作無(wú)間隙地堆疊或穿插組合。如何從格子構(gòu)造中劃分出基本的單位平行六面體其中所遵循的原則●能反映整個(gè)結(jié)點(diǎn)分布所具有的對(duì)稱性；●棱與棱之間的直角盡可能最多；●體積最小。說(shuō)明如圖L44P格子中6種選擇方式3、4、5、6與L44P的對(duì)稱不符，1、2方式中1的體積最小，故1是應(yīng)選單位平行六面體。●單位平行六面體的棱長(zhǎng)A、B、C及夾角Α、Β、Γ稱晶格常數(shù)。,單位平行六面體的選擇,七個(gè)晶系的單位平行六面體及格子類型按照單位平行六面體的劃分原則，對(duì)7個(gè)晶系的晶體進(jìn)行劃分，得到的晶格常數(shù)特征立方格子ABC,ΑΒΓ90°；四方格子AB≠C,ΑΒΓ90°；六方格子AB≠C,ΑΒ90°,Γ120°；三方格子ABC,ΑΒ?！?0°；斜方格子A≠B≠C,ΑΒΓ90°；單斜格子A≠B≠C,ΑΓ90°,Β≠90°；三斜格子A≠B≠C,Α≠Β≠Γ≠90°；顯然，單位平行六面體晶格常數(shù)與晶體外形研究中給出的晶體常數(shù)是一致的。,對(duì)單位平行六面體進(jìn)行附加結(jié)點(diǎn)的分析，按分布方式又劃分出格子基本類型原始格子P結(jié)點(diǎn)分布于角頂，三方菱面體格子用R表示；底心格子C結(jié)點(diǎn)分布于角頂和一對(duì)面的面心。對(duì)100或010面中心的結(jié)點(diǎn)，用A和B表示，稱側(cè)面心格子，或稱A格子，B格子；體心格子I結(jié)點(diǎn)分布于角頂和體中心；面心格子F結(jié)點(diǎn)分布于角頂和各面的中心。,十四種空間格子（布拉維格子）綜合考慮單位平行六面體的劃分和附加結(jié)點(diǎn)的類型，七個(gè)晶系空間格子的基本類型共有十四種。由布拉維導(dǎo)出，稱為十四種布拉維格子。三斜晶系三斜原始格子；單斜晶系單斜原始格子，單斜底心格子；斜方晶系斜方原始格子，斜方底心格子，斜方體心格子，斜方面心格子；四方晶系四方原始格子，四方體心格子；三方晶系三方原始格子三方菱面體格子；六方晶系六方原始格子；等軸晶系立方原始格子，立方體心格子，立方面心格子。,補(bǔ)充說(shuō)明按單位平行六面體的7種劃分和四種結(jié)點(diǎn)分布類型，空間格子應(yīng)有7428種，實(shí)際給出14種。這是因?yàn)椤衲承╊愋偷母褡颖舜酥貜?fù)，●一些格子不符合該晶系的對(duì)稱。例如四方底心格子虛線可轉(zhuǎn)化為體積更小的四方原始格子（實(shí)線）。三方菱面體面心格子虛線可以轉(zhuǎn)化為體積更小的三方菱面體原始格子。,,,252晶胞的概念●晶胞能夠反映整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)特征的最小結(jié)構(gòu)單元。●晶胞與單位平行六面體的關(guān)聯(lián)幾何形狀、大小與對(duì)應(yīng)的單位平行六面體一致，可由同一組晶格常數(shù)來(lái)表示。但單位平行六面體是由幾何點(diǎn)構(gòu)成，而晶胞是具體的有一定物理化學(xué)屬性的質(zhì)點(diǎn)組成?！窬О敲枋鼍w結(jié)構(gòu)的基本組成單位。,253晶體的微觀對(duì)稱要素●宏觀對(duì)稱的主要特征有限圖形的對(duì)稱。對(duì)稱要素的組合在空間相交于一點(diǎn)（沒(méi)有平移操作）?！裎⒂^對(duì)稱的主要特征格子構(gòu)造為無(wú)限圖形的對(duì)稱。對(duì)稱要素的組合在空間呈分布（有平移操作）。●晶體內(nèi)部構(gòu)造中除其外形上可能出現(xiàn)的對(duì)稱要素外，還出現(xiàn)特有的、與平移有關(guān)的微觀對(duì)稱要素平移軸滑移面象移面螺旋軸,平移軸為一直線方向，圖形沿此直線移動(dòng)一定距離，可使相同部分重復(fù)。使圖形復(fù)原的最小平移距離，稱平移軸的移距?！裾f(shuō)明晶體構(gòu)造中，任一行列方向都是一個(gè)平移軸，行列的結(jié)點(diǎn)間距即為平移軸的移距，因此任何一個(gè)空間格子均有無(wú)窮多的平移軸。平移軸的集合組成了平移群，空間格子共有十四種，晶體的平移群也有十四種，稱為十四種移動(dòng)格子。,滑移面象移面一假想的平面，當(dāng)圖形對(duì)此平面反映后，在平行此平面的某一方向上移動(dòng)一定距離，可使圖形的相同部分重復(fù)（先平移后反映，效果相同）?！裾f(shuō)明如圖為NACL構(gòu)造在（001）面上的投影。AA面、BB面即為滑移面。若滑移面的移距T0，就蛻變?yōu)閷?duì)稱面。晶體宏觀的對(duì)稱面在晶體內(nèi)部可能為對(duì)稱面，也可能為滑移面。,滑移面按滑移方向和移距分出的A、B、C、N和D五種類型,螺旋軸為一假想直線，質(zhì)點(diǎn)繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度，再沿此直線方向平移一定距離，可使圖形相同部分重復(fù)（先平移后旋轉(zhuǎn)等效）?！裾f(shuō)明螺旋軸按旋轉(zhuǎn)方向分為左旋、右旋，中性三種（如圖）。螺旋軸按基轉(zhuǎn)角Α也分為二次、三次、四次和六次。每一種軸次又按其移距與結(jié)點(diǎn)間距T的變化分為一種或幾種。按國(guó)際符號(hào)表示法11種螺旋軸21、31、32、41、42、43、61、62、63、64、65如同滑移面，對(duì)稱軸可視為移距T0的螺旋軸。,（A）左旋（B）右旋,二次螺旋軸21旋轉(zhuǎn)180°后平移1/2移距。三次螺旋軸31和3231表示右向旋轉(zhuǎn)，移距T1／3T；32表示左向旋轉(zhuǎn)，移距1／3T。,（A）對(duì)稱軸，（B）螺旋軸,（A）對(duì)稱軸3，（B）右旋31（C）左旋32,四次螺旋軸41右旋、42中性和43（左旋）41、42和43按右旋方向的移距分別為1／4T、2／4T和3／4T。42為雙軌旋轉(zhuǎn)，在兩個(gè)晶胞2T的周期內(nèi)復(fù)原。43按左旋方向的移距為1／4T。,（A）對(duì)稱軸（B）右旋41（C）中性42（D）左旋43,六次螺旋軸61、62、63、64、65按右旋方向的移距分別為1／6T、2／6T，3／6T，4／6T和5／6T，其中62和64為雙軌螺旋。63為三軌螺旋，需平移三個(gè)晶胞才能完成復(fù)原。,（A）對(duì)稱軸（B，C）右旋61、62（D）中性63（E，F(xiàn)）左旋64、65,總結(jié)格子構(gòu)造中存在的對(duì)稱要素對(duì)稱軸L1、L2、L3、L4、L6倒轉(zhuǎn)軸LI1（C）、LI2（M）、LI3、LI4、LI6螺旋軸1（平移軸）21、31、32、41、42、43、61、62、63、64、65滑移面A、B、C、N、D平移軸十四種移動(dòng)格子，PR、CA、B、I和F,254空間群●概念晶體構(gòu)造中一切對(duì)稱要素的組合形式稱為空間群，晶體共有230種組合形式，稱230種空間群?！窨臻g群與點(diǎn)群的關(guān)系230種空間群分屬于32種點(diǎn)群中。如果把空間群中的平移因素去掉，230種空間群就蛻變成32種點(diǎn)群?！窨臻g群的基本幾何形象（NACL結(jié)構(gòu)垂直（001）面上的對(duì)稱要素）,255點(diǎn)群和空間群的符號(hào)（見(jiàn)附錄）點(diǎn)群的國(guó)際符號(hào)●使用的符號(hào)（三類對(duì)稱要素）對(duì)稱面以M表示；對(duì)稱軸以軸次數(shù)表示，1、2、3、4、6；倒轉(zhuǎn)軸在軸次數(shù)上加“”，如（C）、M（）、、、?！癖硎痉绞接梢?guī)定方向（不超過(guò)三個(gè)）上存在的對(duì)稱要素構(gòu)成，按規(guī)定方向的順序依次排列表達(dá)。,,,,,,各晶系點(diǎn)群國(guó)際符號(hào)中的三個(gè)窺視方向,各晶系點(diǎn)群國(guó)際符號(hào)窺視方向的空間方位,實(shí)例說(shuō)明由點(diǎn)群L44L25PC導(dǎo)出國(guó)際符號(hào)①L44L25PC屬四方晶系，國(guó)際符號(hào)規(guī)定的窺視方向CO、AO、AOBO。②CO方向Z軸上存在的對(duì)稱要素有一個(gè)L4和垂直此L4的對(duì)稱面P，第一位寫(xiě)做4/M；③AO方向X軸上存在的對(duì)稱要素有一個(gè)L2和垂直此L2的對(duì)稱面P，第二位寫(xiě)做2/M；④AOBO方向X與Y軸平分線上的對(duì)稱要素有一個(gè)L2和垂直此L2的對(duì)稱面P，第三位寫(xiě)作2/M；⑤排列起來(lái)應(yīng)寫(xiě)為，最后簡(jiǎn)化為MM。L2PC的國(guó)際符號(hào)①L2PC屬單斜晶系，窺視方向是B0。②B0方向上的對(duì)稱要素有一個(gè)L2和垂直L2的對(duì)稱面P，相應(yīng)國(guó)際符號(hào)寫(xiě)做2/M。,,,由國(guó)際符號(hào)MM導(dǎo)出點(diǎn)群①首位6表示六方晶系，其國(guó)際符號(hào)的三個(gè)窺視方向?yàn)镃0、A0、2A0B0。②C0方向有一個(gè)L6和垂直L6的P，有L6P⊥→L6P⊥C；③A0方向有一個(gè)平行L6的P，有L6P//→L66P//；④包含L6的P與垂直L6的P的交線必為垂直于L6的L2（如圖），于是有L6L⊥2→L66L⊥2；⑤最后將所有對(duì)稱要素組合得到點(diǎn)群L66L27PC。,,空間群的國(guó)際符號(hào)空間群的國(guó)際符號(hào)由兩部分組成●符號(hào)首位字母P、C、I、F或R表示布拉維格子類型?！窈罄^以對(duì)稱型的國(guó)際符號(hào)，但將其中的對(duì)稱要素符號(hào)換上相應(yīng)內(nèi)部構(gòu)造的對(duì)稱要素符號(hào)。實(shí)例說(shuō)明I41／AMD空間群①?gòu)氖孜环?hào)知，屬于體心格子；②從后面的符號(hào)知，屬于四方晶系4／MMM對(duì)稱型；③由對(duì)稱要素知，平行Z軸方向?yàn)槁菪S41，垂直Z軸有滑移面A，垂直X軸為對(duì)稱面M，垂直X軸與Y軸的角平分線為滑移面D。,256等效點(diǎn)系概念由一原始點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)空間群對(duì)稱要素的操作而相互聯(lián)系起來(lái)的一系列點(diǎn)的總和形式，稱為等效點(diǎn)系。說(shuō)明●屬于同一等效點(diǎn)系的所有點(diǎn)彼此等效。等效點(diǎn)系中的點(diǎn)稱為等效點(diǎn)?！褚粋€(gè)等效點(diǎn)系，通常只考慮在一個(gè)單位晶胞范圍內(nèi)的點(diǎn)。●等效點(diǎn)系與空間群的關(guān)系相當(dāng)于單形與點(diǎn)群的關(guān)系在等效點(diǎn)系中，原始點(diǎn)與空間群對(duì)稱要素的相對(duì)位置不同，同一空間群也

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簡(jiǎn)介：材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)研究生復(fù)試筆試考試大綱研究生復(fù)試筆試考試大綱該門(mén)課程考試包括材料的結(jié)構(gòu)與缺陷、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、相平衡和相圖三部分內(nèi)容一，一，材料的結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)缺陷結(jié)構(gòu)缺陷1，晶體學(xué)基礎(chǔ)、結(jié)合方式和空間點(diǎn)陣；2，晶體結(jié)構(gòu)的定性和定量描述、化學(xué)鍵類型與特征；3，晶體結(jié)構(gòu)的表征與計(jì)算和最緊密堆積原理；4，常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)及特征；5，晶體缺陷的類型、性質(zhì)、產(chǎn)生，及對(duì)材料性能影響的基本規(guī)律6，點(diǎn)缺陷的基本特征、點(diǎn)缺陷的類型以及缺陷化學(xué)反應(yīng)表示法；7，位錯(cuò)理論的提出、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)；8，位錯(cuò)周圍的應(yīng)力場(chǎng)和彈性應(yīng)變能；9，實(shí)際晶體中的位錯(cuò)、晶界類型與面缺陷；10，固溶體表示方法、固溶體對(duì)晶體性質(zhì)的影響；11，固溶體的研究方法。二，二，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1，熔體的結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)；2，硅酸鹽熔體結(jié)構(gòu)的聚合物理論；3，粘度和表面張力及其影響因素三，三，相平衡和相圖相平衡和相圖1，相律和相平衡的研究方法；2，一元、二元和三元相圖的的基本類型描述3，一元、二元、三元相圖析晶分析4，一元、二元、三元相圖杠桿規(guī)則及其衍生規(guī)則的應(yīng)用5，二元、三元相圖的應(yīng)用6，實(shí)際相圖類型描述及簡(jiǎn)單應(yīng)用主要參考書(shū)目主要參考書(shū)目1張盟聯(lián)、黃學(xué)輝等材料科學(xué)基礎(chǔ)，武漢理工大學(xué)出版社，2004年8月2潘金生、仝健民、田民波材料科學(xué)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社，1998年考試題型考試題型名詞解釋、填空、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題、論述題。材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)研究生復(fù)試筆試考試大綱研究生復(fù)試筆試考試大綱該門(mén)課程考試包括材料的結(jié)構(gòu)與缺陷、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、相平衡和相圖三部分內(nèi)容一，一，材料的結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)缺陷結(jié)構(gòu)缺陷1，晶體學(xué)基礎(chǔ)、結(jié)合方式和空間點(diǎn)陣；2，晶體結(jié)構(gòu)的定性和定量描述、化學(xué)鍵類型與特征；3，晶體結(jié)構(gòu)的表征與計(jì)算和最緊密堆積原理；4，常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)及特征；5，晶體缺陷的類型、性質(zhì)、產(chǎn)生，及對(duì)材料性能影響的基本規(guī)律6，點(diǎn)缺陷的基本特征、點(diǎn)缺陷的類型以及缺陷化學(xué)反應(yīng)表示法；7，位錯(cuò)理論的提出、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)；8，位錯(cuò)周圍的應(yīng)力場(chǎng)和彈性應(yīng)變能；9，實(shí)際晶體中的位錯(cuò)、晶界類型與面缺陷；10，固溶體表示方法、固溶體對(duì)晶體性質(zhì)的影響；11，固溶體的研究方法。二，二，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1，熔體的結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)；2，硅酸鹽熔體結(jié)構(gòu)的聚合物理論；3，粘度和表面張力及其影響因素三，三，相平衡和相圖相平衡和相圖1，相律和相平衡的研究方法；2，一元、二元和三元相圖的的基本類型描述3，一元、二元、三元相圖析晶分析4，一元、二元、三元相圖杠桿規(guī)則及其衍生規(guī)則的應(yīng)用5，二元、三元相圖的應(yīng)用6，實(shí)際相圖類型描述及簡(jiǎn)單應(yīng)用主要參考書(shū)目主要參考書(shū)目1張盟聯(lián)、黃學(xué)輝等材料科學(xué)基礎(chǔ)，武漢理工大學(xué)出版社，2004年8月2潘金生、仝健民、田民波材料科學(xué)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社，1998年考試題型考試題型名詞解釋、填空、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題、論述題。

簡(jiǎn)介：力學(xué)與材料學(xué)院材料科學(xué)與工程材料科學(xué)與工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案學(xué)科門(mén)類學(xué)科門(mén)類工學(xué)工學(xué)專業(yè)大類專業(yè)大類材料類材料類專業(yè)名稱專業(yè)名稱材料科學(xué)與工程材料科學(xué)與工程專業(yè)代碼專業(yè)代碼080401080401學(xué)制制四年四年授予學(xué)位授予學(xué)位工學(xué)學(xué)士工學(xué)學(xué)士一、培養(yǎng)目標(biāo)以材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)，致力于培養(yǎng)具有深厚人文底蘊(yùn)、扎實(shí)專業(yè)知識(shí)、強(qiáng)烈創(chuàng)新意識(shí)、寬廣國(guó)際視野的材料科學(xué)與工程專業(yè)高級(jí)工程技術(shù)人才。材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生畢業(yè)后5年左右，具備勝任工程師或相應(yīng)職稱的專業(yè)技術(shù)能力和條件，具有高尚的職業(yè)操守、社會(huì)責(zé)任感，既能夠從事傳統(tǒng)材料、先進(jìn)材料、特殊新材料的研制開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，又能從事與水利、土木、交通、機(jī)械、汽車、化工、能源等領(lǐng)域和行業(yè)相關(guān)材料的工程設(shè)計(jì)及生產(chǎn)管理，能夠通過(guò)繼續(xù)教育或其他終身學(xué)習(xí)方式增加知識(shí)和提升能力，為國(guó)內(nèi)外水利、機(jī)械及相關(guān)事業(yè)服務(wù)。二、畢業(yè)要求本專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和材料科學(xué)、材料工程等方面的基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論，受到材料加工、材料性能表征、材料實(shí)驗(yàn)與測(cè)試等方面的基本訓(xùn)練，能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和材料科學(xué)、材料工程方面的基礎(chǔ)理論和基本技能，分析解決本專業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題，獲得從事本專業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)研究和管理工作的基本能力。畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾個(gè)方面的知識(shí)、能力和素養(yǎng)畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾個(gè)方面的知識(shí)、能力和素養(yǎng)1、工程知識(shí)具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)知識(shí)，掌握材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料加工、材料制備、材料性能測(cè)試與表征方面的專業(yè)知識(shí)與發(fā)展動(dòng)態(tài)，并能運(yùn)用這些知識(shí)解決復(fù)雜材料工程問(wèn)題。2、問(wèn)題分析能夠通過(guò)文獻(xiàn)檢索、資料查詢等基本方法，應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的基本原理和方法，識(shí)別、表達(dá)、研究分析材料科學(xué)、材料工程、材料檢測(cè)與表征方面的復(fù)雜工程問(wèn)題，獲得有效結(jié)論。3、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)解決方案能夠設(shè)計(jì)針對(duì)材料科學(xué)、材料工程、材料檢測(cè)與表征有關(guān)的復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案，并能在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、文化、法律以及環(huán)境等因素。4）研究能夠基于科學(xué)原理并采用相關(guān)科學(xué)方法對(duì)復(fù)雜材料工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論，具有新材料、新工藝、新技術(shù)的初步研發(fā)和創(chuàng)新能力。5、使用現(xiàn)代工具能夠針對(duì)復(fù)雜的材料工程問(wèn)題，開(kāi)發(fā)、選擇與使用合適的技術(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件、信息檢索工具等，并理解其局限性。6、工程與社會(huì)能夠基于材料工程相關(guān)背景知識(shí)進(jìn)行合理的分析、評(píng)價(jià)材料專業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案對(duì)社會(huì)、健康、法律以及文化的影響，而且理解應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任。7、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能夠理解和評(píng)價(jià)材料制備、加工、檢測(cè)及復(fù)雜材料問(wèn)題的解決方案對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。8、職業(yè)規(guī)范具有正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，具備良好的思想道德品質(zhì)、高度的社會(huì)責(zé)任感、人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)，能夠在工程實(shí)踐中理解并履行職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。9、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)具有較強(qiáng)的組織管理能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的不同角色。10、溝通能夠就材料科學(xué)、材料工程、材料檢測(cè)等的復(fù)雜問(wèn)題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫(xiě)報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令；并具備一定的國(guó)際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。11、項(xiàng)目管理理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法，能夠在多學(xué)科環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)用。力學(xué)與材料學(xué)院材料科學(xué)與工程七、課程框架及學(xué)分要求課程體系課程體系課程性質(zhì)課程性質(zhì)學(xué)分學(xué)分比例（比例（）公共必修課必修25147自然科學(xué)類人文社科類經(jīng)管法類通識(shí)課程通識(shí)選修課體藝醫(yī)類選修847平臺(tái)課程學(xué)科平臺(tái)課必修37218專業(yè)基礎(chǔ)課1270專業(yè)課程專業(yè)主干課必修275162專業(yè)提升課（含學(xué)術(shù)研究、工程技術(shù)模塊）1694專業(yè)外選修課國(guó)際交流學(xué)習(xí)理論課程個(gè)性課程專業(yè)拓展課輔修專業(yè)、二學(xué)位選修1509實(shí)踐課程必修43253總學(xué)分（不含素質(zhì)拓展學(xué)分）170寒暑期社會(huì)實(shí)踐類志愿服務(wù)類課外活動(dòng)參與類社會(huì)工作、榮譽(yù)與技能培訓(xùn)類素質(zhì)拓展競(jìng)賽成果類共10學(xué)分，詳見(jiàn)河海大學(xué)素質(zhì)拓展學(xué)分實(shí)施及認(rèn)定辦法（修訂）八、畢業(yè)條件修完人才培養(yǎng)方案中要求的通識(shí)課程、平臺(tái)課程、專業(yè)課程、個(gè)性課程及實(shí)踐課程，成績(jī)合格，且各部分所得學(xué)分均不少于相應(yīng)規(guī)定學(xué)分?jǐn)?shù)，累計(jì)獲得不少于170學(xué)分，同時(shí)素質(zhì)拓展學(xué)分獲得不少于10學(xué)分方可畢業(yè)；符合河海大學(xué)學(xué)位授予條件者，可申請(qǐng)授予學(xué)士學(xué)位。九、教學(xué)計(jì)劃材料科學(xué)與工程專業(yè)指導(dǎo)性教學(xué)計(jì)劃（理論教學(xué)）材料科學(xué)與工程專業(yè)指導(dǎo)性教學(xué)計(jì)劃（實(shí)踐教學(xué)）材料科學(xué)與工程專業(yè)輔修教學(xué)計(jì)劃材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)程安排表附錄材料科學(xué)與工程專業(yè)知識(shí)、能力、素質(zhì)對(duì)應(yīng)矩陣表

簡(jiǎn)介：材料科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)方案（專業(yè)代碼080500）本方案適用于物理與電子工程學(xué)院一、培養(yǎng)目標(biāo)與培養(yǎng)規(guī)格一、培養(yǎng)目標(biāo)與培養(yǎng)規(guī)格培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展，具有較高政治理論素養(yǎng)、寬厚專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，有創(chuàng)新意識(shí)，有一定科研工作能力并勝任普通高等院校和研究所的教學(xué)科研工作的專業(yè)技術(shù)型高級(jí)人才。具體培養(yǎng)規(guī)格如下（1）深入學(xué)習(xí)、掌握馬克思主義基本原理，確立辯證唯物主義與歷史唯物主義的世界觀；堅(jiān)持四項(xiàng)基本原則，熱愛(ài)祖國(guó)，遵紀(jì)守法，品行端正；服從國(guó)家需要，積極為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)；（2）在本學(xué)科上掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)；（3）掌握基本的研究方法和技能，具有從事科學(xué)研究工作和高校教學(xué)工作的能力；（4）掌握資料查詢、文獻(xiàn)檢索及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法；（5）具有較高的外語(yǔ)水平；（6）具有一定的計(jì)算機(jī)操作能力，能熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算、論文撰寫(xiě)、文獻(xiàn)檢索；（7）具有健康的體魄。二、研究方向二、研究方向A、光伏材料與器件；B、高溫超導(dǎo)材料及機(jī)理；C、磁性材料原理及應(yīng)用；D、液晶材料；E、計(jì)算材料學(xué)與材料設(shè)計(jì)。三、學(xué)習(xí)年限三、學(xué)習(xí)年限學(xué)習(xí)年限為三年，其中課程學(xué)習(xí)時(shí)間一年半，至少修滿35學(xué)分；完成學(xué)位論文時(shí)間一年半。外單位委托培養(yǎng)研究生與本校全日制研究生相同。本校在職研究生學(xué)習(xí)年限為三年至四年，每年應(yīng)完成13的教學(xué)工作量，其余時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。四、培養(yǎng)方式與方法四、培養(yǎng)方式與方法碩士生的培養(yǎng)，采取以導(dǎo)師為主，導(dǎo)師與指導(dǎo)小組集體培養(yǎng)相結(jié)合的方式。培養(yǎng)采用系統(tǒng)理論學(xué)習(xí)、進(jìn)行科學(xué)研究、參加學(xué)術(shù)活動(dòng)和教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合的辦法。既辯?？己撕细瘢荚?5分以上，考查合格），給予學(xué)生規(guī)定學(xué)分；考試不合格，可給予一次補(bǔ)考機(jī)會(huì)。研究生應(yīng)在一年半時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定學(xué)分。成績(jī)考核分考試和考查兩種形式。考試一律按百分制評(píng)定成績(jī)，考查按優(yōu)秀、良好、及格、不及格四等級(jí)評(píng)定成績(jī)。學(xué)位課程一律要求考試，非課程類教學(xué)環(huán)節(jié)和中期考核宜用考查的方式進(jìn)行。學(xué)生必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)參加考試、考查，如有特殊原因不能按時(shí)參加考試、考查時(shí)，必須事先提出申請(qǐng)緩考，經(jīng)主管院長(zhǎng)批準(zhǔn)，其中公共課須經(jīng)研究生處批準(zhǔn)，方能緩考。擅自不參加考試者，該課程的成績(jī)以零分計(jì)，并不予補(bǔ)考。學(xué)分計(jì)算方法每學(xué)期按18周計(jì)算，若一門(mén)課上一學(xué)期，則該課程的周學(xué)時(shí)數(shù)為該門(mén)課程的學(xué)分?jǐn)?shù)。對(duì)不足一學(xué)期的課程，學(xué)分由授課周數(shù)除以18折算。實(shí)驗(yàn)課程的周學(xué)時(shí)除以2即為該門(mén)課程的學(xué)分。一門(mén)實(shí)驗(yàn)課程的總學(xué)分不能超過(guò)3學(xué)分。對(duì)不足一學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課，可按總學(xué)時(shí)折算給學(xué)分。補(bǔ)修本專業(yè)大學(xué)本科課程不計(jì)學(xué)分。具體課程設(shè)置見(jiàn)附表。六、教學(xué)實(shí)踐六、教學(xué)實(shí)踐為提高研究生的綜合素質(zhì)，研究生學(xué)習(xí)期間應(yīng)參加教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。參加教學(xué)實(shí)踐必須面向大學(xué)本、?？茖W(xué)生，參加教學(xué)第一線工作。教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的內(nèi)容可以是協(xié)助教師輔導(dǎo)答疑、批改作業(yè)、上實(shí)驗(yàn)課、主持課堂討論、社會(huì)調(diào)查等，或在教師指導(dǎo)下講授一定時(shí)數(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，或項(xiàng)目研究與開(kāi)發(fā)。教學(xué)實(shí)踐安排在第三學(xué)期較為合適。各教研室要積極配合為研究生提供教學(xué)實(shí)踐崗位。碩士研究生參加教學(xué)實(shí)踐的教學(xué)工作量相當(dāng)于助教一個(gè)月的工作量。教學(xué)實(shí)踐經(jīng)考核合格者，計(jì)2－3學(xué)分。效果不好的，不給學(xué)分，但允許重新安排一次教學(xué)實(shí)踐。七、中期考核七、中期考核1考核內(nèi)容研究生中期考核要求認(rèn)真填寫(xiě)研究生中期考核登記表，學(xué)院對(duì)研究生的政治思想、課程學(xué)習(xí)、科研和教學(xué)能力等各個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面、綜合測(cè)評(píng)。（1）政治思想品德、學(xué)習(xí)態(tài)度評(píng)定研究生要認(rèn)真做思想小結(jié)，并認(rèn)真填寫(xiě)好中期考核表的自我總結(jié)。（2）對(duì)課程成績(jī)、完成學(xué)分情況進(jìn)行審核。（3）學(xué)位論文開(kāi)題報(bào)告審核中期考核前，研究生的學(xué)位論文必須開(kāi)題，并由各指導(dǎo)組統(tǒng)一組織學(xué)生做開(kāi)題報(bào)告。開(kāi)題報(bào)告應(yīng)包括研究背景知識(shí)和擬開(kāi)展的研究工作介紹兩方面內(nèi)容。開(kāi)題報(bào)告主要考察學(xué)生對(duì)研究背景知識(shí)和相關(guān)研究領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)的了解，同時(shí)考察學(xué)生的文獻(xiàn)綜述能力，采用口頭報(bào)告（10－15分鐘）和書(shū)面報(bào)告結(jié)合形式。開(kāi)題第一次未通過(guò)，允許1－2月內(nèi)再進(jìn)行一次，仍未通過(guò)者，按學(xué)籍管理規(guī)定處理。中期考核要審

簡(jiǎn)介：材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃（080401）（MATERIALSSCIENCEENGINEERING）一、培養(yǎng)目標(biāo)按照“厚基礎(chǔ)、寬口徑、復(fù)合型、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，了解現(xiàn)代材料學(xué)科發(fā)展，適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展要求，具有堅(jiān)實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)、材料科學(xué)與工程專業(yè)基礎(chǔ)和人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)，具有較強(qiáng)的工程意識(shí)、工程素質(zhì)、實(shí)踐能力、自我獲取知識(shí)的能力、創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)業(yè)精神、國(guó)際視野、溝通和組織管理能力的高素質(zhì)專門(mén)人才。材料類專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生，既可從事材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)理論研究，新材料、新工藝和新技術(shù)研發(fā)，生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)和過(guò)程控制、材料應(yīng)用等材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的科技工作，也可承擔(dān)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)、科技管理和經(jīng)營(yíng)工作。具體表述如下培養(yǎng)目標(biāo)1能夠運(yùn)用數(shù)理、材料專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和理論，對(duì)復(fù)雜的材料科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行有效探索和系統(tǒng)性分析，并提供解決方案；培養(yǎng)目標(biāo)2熟悉材料工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)，具備一定的工程創(chuàng)新意識(shí)與能力，能夠運(yùn)用現(xiàn)代工具及材料專業(yè)知識(shí)，從事本領(lǐng)域相關(guān)工藝技術(shù)及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)與生產(chǎn)管理；培養(yǎng)目標(biāo)3具備卓越工程師的職業(yè)道德規(guī)范、強(qiáng)烈的愛(ài)國(guó)敬業(yè)精神和社會(huì)責(zé)任感，綜合考慮法律、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展等因素影響，在工程實(shí)踐中能堅(jiān)持公眾利益優(yōu)先；培養(yǎng)目標(biāo)4具備健康的身心和良好的人文科學(xué)素養(yǎng)，擁有團(tuán)隊(duì)精神、有效的溝通表達(dá)能力和工程項(xiàng)目管理能力；培養(yǎng)目標(biāo)5擁有職業(yè)發(fā)展中的終生學(xué)習(xí)與自我完善能力，具有一定的全球化意識(shí)和國(guó)際視野，能夠積極主動(dòng)適應(yīng)不斷變化的自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境，持續(xù)提高專業(yè)素養(yǎng)和自身素質(zhì)。二、培養(yǎng)要求1素質(zhì)要求11思想素質(zhì)熱愛(ài)社會(huì)主義祖國(guó)、擁護(hù)中國(guó)共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)、掌握馬列主義、毛澤東思想的辯證思想體系和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系等；具有較高社會(huì)公德、團(tuán)結(jié)協(xié)作和與本專業(yè)相結(jié)合的敬業(yè)愛(ài)崗職業(yè)道德水平；遵紀(jì)守法，樹(shù)立為國(guó)家富強(qiáng)、民族昌盛、為追求科學(xué)真理而獻(xiàn)身和奮斗的志向。12文化素質(zhì)具有較好的人文、藝術(shù)、歷史等社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)，具有正確運(yùn)用漢語(yǔ)進(jìn)行交流和寫(xiě)作的能力，具備應(yīng)用外語(yǔ)進(jìn)行聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)的基本能力，積極參加社會(huì)實(shí)踐，注意國(guó)內(nèi)、國(guó)際動(dòng)向，適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步。13專業(yè)素質(zhì)具有扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和本專業(yè)所必需的基本理論及基本技能，掌握發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和求實(shí)創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)本領(lǐng)域新興的科學(xué)年級(jí)學(xué)期教學(xué)與實(shí)踐內(nèi)容實(shí)施地點(diǎn)備注1一2通識(shí)教育課公共基礎(chǔ)課校內(nèi)取得一年級(jí)總學(xué)分的三分之二才能進(jìn)入二年級(jí)3二4專業(yè)基礎(chǔ)課校內(nèi)企業(yè)實(shí)習(xí)一周取得二年級(jí)總學(xué)分的四分之三才能進(jìn)入三年級(jí)5三6專業(yè)課校內(nèi)取得三年級(jí)總學(xué)分的四分之三才能進(jìn)入四年級(jí)7專業(yè)課材料綜合訓(xùn)練校內(nèi)企業(yè)實(shí)習(xí)三周材料綜合訓(xùn)練報(bào)告合格后才能進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)四8畢業(yè)設(shè)計(jì)校內(nèi)企業(yè)取得最低學(xué)分要求可以畢業(yè)五、授予學(xué)位工學(xué)學(xué)士學(xué)位六、核心課程物理化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料力學(xué)性能、材料現(xiàn)代研究方法、金屬固態(tài)相變?cè)?、工程材料學(xué)七課程和環(huán)節(jié)的總體框架圖教學(xué)環(huán)節(jié)總學(xué)分總學(xué)時(shí)學(xué)分比例公共基礎(chǔ)課5608963019專業(yè)基礎(chǔ)課4206722264專業(yè)必修課1953121051必修課素質(zhì)拓展教育課（必修）95152512專業(yè)選修課115184620選修課素質(zhì)拓展教育課（公選）4064216實(shí)踐環(huán)節(jié)集中性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)4302318

簡(jiǎn)介：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2015年招收攻讀年招收攻讀碩士研究生復(fù)試辦法碩士研究生復(fù)試辦法為了保證2015年碩士研究生招生工作的順利進(jìn)行，根據(jù)吉林大學(xué)關(guān)于做好2015年招收碩士研究生復(fù)試、錄取工作的意見(jiàn)的通知要求，結(jié)合我院實(shí)際情況，制訂材料學(xué)院的復(fù)試工作辦法，復(fù)試辦法如下一、成立材料科學(xué)與工程學(xué)院2015年碩士研究生復(fù)試、錄取工作領(lǐng)導(dǎo)小組，其組織成員如下組長(zhǎng)朱永福副組長(zhǎng)谷諍巍于雅琳秘書(shū)劉徽趙雯各專業(yè)分別成立復(fù)試工作小組，各組組長(zhǎng)名單如下材料物理與化學(xué)專業(yè)復(fù)試工作小組組長(zhǎng)崔小強(qiáng)材料學(xué)專業(yè)復(fù)試工作小組組長(zhǎng)李光玉材料加工工程專業(yè)復(fù)試工作小組組長(zhǎng)王金國(guó)冶金工程及材料工程專業(yè)復(fù)試工作小組組長(zhǎng)沈平二、成立資格審查小組組長(zhǎng)于雅琳組員劉徽趙雯三、復(fù)試分?jǐn)?shù)線在我校已經(jīng)公布的復(fù)試分?jǐn)?shù)線的基礎(chǔ)上，根據(jù)報(bào)考我院考生的實(shí)際情況及我院各專業(yè)的招生計(jì)劃，經(jīng)學(xué)院研究決定，確定各專業(yè)的復(fù)試線，具體如下專業(yè)總分政治外國(guó)語(yǔ)專業(yè)課1專業(yè)課2材料物理與化學(xué)32945456790材料學(xué)32045456790材料加工工程32045456790材料工程310454567901、復(fù)試的筆試和面試及外語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)能力分別設(shè)定及格線，筆試總分為100分，及格線為60分；綜合面試總分為100分，及格線為60分；外語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)能力50分，及格線為30分，對(duì)在復(fù)試中筆試、面試及外語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)能力沒(méi)有達(dá)到及格線的考生不予錄取。2、復(fù)試成績(jī)和初試成績(jī)相加，得出考試總成績(jī)，錄取時(shí)按照總成績(jī)排序。總成績(jī)計(jì)算公式初試成績(jī)60復(fù)試成績(jī)40總成績(jī)3、思想政治素質(zhì)和道德品質(zhì)考核結(jié)果及體檢結(jié)果不計(jì)入總成績(jī)，但考核結(jié)果不合格者不予錄取。六、各專業(yè)復(fù)試時(shí)間及地點(diǎn)專業(yè)課筆試、外國(guó)語(yǔ)聽(tīng)力時(shí)間為3月18日下午1300；綜合面試時(shí)間3月20日全天（上午800開(kāi)始。下午1300開(kāi)始）材料物理與化學(xué)專業(yè)材料物理與化學(xué)專業(yè)筆試、聽(tīng)力、綜合面試地點(diǎn)前衛(wèi)校區(qū)理化樓D區(qū)429室；材料學(xué)專業(yè)材料學(xué)專業(yè)專業(yè)課筆試、聽(tīng)力地點(diǎn)南嶺校區(qū)機(jī)械材料館8樓會(huì)議室；綜合面試材料館205室、209室。材料加工工程專業(yè)材料加工工程專業(yè)專業(yè)課筆試、聽(tīng)力地點(diǎn)南嶺校區(qū)機(jī)械材料館8樓會(huì)議室；綜合面試材料館410室、609室。材料工程專業(yè)材料工程專業(yè)專業(yè)課筆試、聽(tīng)力地點(diǎn)南嶺校區(qū)機(jī)械材料館8樓會(huì)議室；綜合面試材料館419室。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2015年3月16日

簡(jiǎn)介：復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系20132013～20142014學(xué)年第一學(xué)期期末考試試卷學(xué)年第一學(xué)期期末考試試卷□A卷□√B卷課程名稱課程名稱_材料科學(xué)導(dǎo)論材料科學(xué)導(dǎo)論________課程代碼課程代碼MATE13003401MATE13003401開(kāi)課院系開(kāi)課院系____材料科學(xué)系材料科學(xué)系_____________考試形式開(kāi)卷考試形式開(kāi)卷√√閉卷閉卷課程論文課程論文姓名學(xué)號(hào)專業(yè)題目題目12345678910總分總分得分得分1試寫(xiě)出下列英文縮寫(xiě)所代表的塑料中文名稱PE，PA，PS，UP，PET；并寫(xiě)出下列金屬材料名稱的含義及其主要元素含量Q235CQT3501230400CR19NI109MN2V。（10分）2什么是范德華鍵范德華鍵可分為哪幾種其定義是什么，大小順序如何10分3試在簡(jiǎn)單立方晶胞中分別畫(huà)出晶向010，101，11和晶面（201，02。（1011分）4假設(shè)面心立方晶胞的晶格常數(shù)為A，1試畫(huà)圖分別表示晶胞內(nèi)八面體、四面體的間隙位置2計(jì)算出八面體、四面體的間隙數(shù)；3計(jì)算出八面體、四面體的間歇半徑。（10分）5點(diǎn)缺陷分為哪幾種，它們的定義是什么什么是弗蘭克缺陷，什么是肖脫基缺陷點(diǎn)缺陷是如何影響材料的性能（10分）6名詞解釋一次結(jié)晶，二次結(jié)晶，晶胚，結(jié)構(gòu)起伏，能量起伏。（10分）7什么是柯肯達(dá)爾效應(yīng)，柯肯達(dá)爾效應(yīng)有何實(shí)際意義印制電路板（PCB）中常用于互連的金屬為銅，但銅易被氧化，因此需要在表面涂覆金屬化層，一種常見(jiàn)的金屬化層為化鎳沉金（ENIG），是在銅表面化鍍一層鎳再沉積一層很薄的金，試從物理與化學(xué)性質(zhì)角度分析鎳層和金層的作用。（10分）8什么是脆性斷裂，其斷口特征是什么什么是韌性斷裂，其斷口特征是什么什么是疲勞斷裂其斷口特征是什么（10分）9什么是高分子鏈的構(gòu)造、構(gòu)型、構(gòu)象畫(huà)出聚丙烯的所有構(gòu)型示意圖。（10分）10根據(jù)所附鐵碳相圖，完成下列內(nèi)容（10分）（1）寫(xiě)出下列線段的名稱HJB、GS、ES、ECF、PSK；（2）寫(xiě)出所有平衡轉(zhuǎn)變式；（3）亞共析鋼是常用的工程材料鋼種，寫(xiě)出WC06的亞共析鋼的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)晶過(guò)程，并計(jì)算其室溫時(shí)組織組成物的相對(duì)含量。

簡(jiǎn)介：哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)科哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)科第十三屆博士生學(xué)術(shù)論壇第十三屆博士生學(xué)術(shù)論壇會(huì)議日程會(huì)議日程日期日期時(shí)間內(nèi)容地點(diǎn)地點(diǎn)08000830開(kāi)幕式1、與會(huì)嘉賓介紹2、材料學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)致辭3、研究生院領(lǐng)導(dǎo)講話4、合影（邵館門(mén)前）長(zhǎng)春應(yīng)化所劉俊教授N型高分子半導(dǎo)體材料與全高分子太陽(yáng)能電池08300930哈醫(yī)大謝蕊副教授“醫(yī)工聯(lián)姻”盡顯交叉優(yōu)勢(shì)概述納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與前景邵館20509401200報(bào)告各分會(huì)場(chǎng)12001300午休13001450報(bào)告各分會(huì)場(chǎng)14501500間歇15001630報(bào)告各分會(huì)場(chǎng)5月19日（周六）1640閉幕式邵館205注參會(huì)博士生必須參加論壇全部議程，并于19日上午、下午報(bào)告開(kāi)始前到本人所在會(huì)場(chǎng)秘書(shū)處簽到；如無(wú)故缺席，本次中期檢查視為無(wú)效；如有特殊情況，需提前向王寧老師和秦少華老師請(qǐng)假備案。第二組材料學(xué)地點(diǎn)材料樓322主席鄭明毅委員孫東立張學(xué)習(xí)王亞明黃陸軍楊治華5月1919日上午日上午0940120009401200序號(hào)姓名開(kāi)題的論文題目1池元清熱擠壓含LPSO鎂合金變形行為及強(qiáng)化機(jī)制的研究2馬永輝AL2O3SMALO3共晶陶瓷組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能和熱輻射行為3楊陽(yáng)鐵基合金等離子體滲碳表面類金剛石碳的原位形成機(jī)制與摩擦學(xué)行為4陸成杰NI基釬料釬焊TI2ALC陶瓷與NI金屬的釬焊連接機(jī)理及陶瓷穩(wěn)定性研究5李倩BN對(duì)BAS陶瓷相變及抗熱震與耐燒蝕性能的影響6管凱MICROSTRUCTURALACTERIZATIONOFINTERMETALICPHASESINAMGSMZNZRALLOYDURINGHEATTREATMENT7鄒永純6061AL合金微弧氧化輻射散熱復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)調(diào)控與熱物理性能5月1919日下午日下午1300163013001630序號(hào)姓名開(kāi)題的論文題目1黃猛層狀TIAL復(fù)合材料形變與斷裂行為研究2李忻婷網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TIBWTC4復(fù)合材料熱浸鍍鋁涂層的制備及性能研究3郜雅楠TIG熱源焊接TIBWTC4復(fù)合材料與高溫合金4漆秦SIC陶瓷與ZR4合金的釬焊工藝與機(jī)理研究5姚綿懿TIB2TIC復(fù)合材料的無(wú)壓燒結(jié)致密化行為與組織演化規(guī)律6吳云峰可降解鎂合金微弧氧化復(fù)合涂層設(shè)計(jì)制備及生物學(xué)行為7李建超冷拉拔變形GNPAL復(fù)合材料顯微組織及強(qiáng)韌化機(jī)理研究8柳培TI2ALNTIAL復(fù)合材料界面行為及摩擦磨損特性的原子尺度研究9孫妍TINI系釬料設(shè)計(jì)及其釬焊CSIC與NB的機(jī)理研究10安琦熱壓燒結(jié)與電弧熔覆制備高硬度高耐磨鈦基復(fù)合材料涂層

簡(jiǎn)介：1目錄1引言22實(shí)驗(yàn)521儀器與試劑522實(shí)驗(yàn)方法523表征63結(jié)果與討論631反應(yīng)機(jī)理632紅外吸收光譜64結(jié)論7參考文獻(xiàn)7致謝93KEYWDSEPOXYRESIN2ACRYLAO2METHYLLPROPANESULFONICACIDGRAFTPOLYMERIZATIONWATERSOLUBILITY1引言環(huán)氧樹(shù)脂EPOXYRESIN是泛指含有兩個(gè)或者兩個(gè)以上環(huán)氧基，以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族等有機(jī)化合物為骨架并通過(guò)環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)形成的熱固性產(chǎn)物的高分子低聚體，是一種從液態(tài)到粘稠態(tài)、固態(tài)多種形態(tài)的物質(zhì)。其典型的結(jié)構(gòu)式如下環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能、電絕緣性能、耐藥品性能和粘結(jié)性能，可以作為涂料、澆鑄料、模壓料、膠粘劑、層壓材料以直接或間接使用的形式滲透到日常生活用品到高新技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，特別是在涂料應(yīng)用領(lǐng)域。目前全世界范圍內(nèi)40的環(huán)氧樹(shù)脂用于涂料1。水性環(huán)氧樹(shù)脂是指環(huán)氧樹(shù)脂以微?；蛞旱蔚男问椒稚⒃谝运疄檫B續(xù)相的分散介質(zhì)中而配得的穩(wěn)定分散體系。由于環(huán)氧樹(shù)脂是線型結(jié)構(gòu)的熱固性樹(shù)脂，所以施工前必須加入水性環(huán)氧固化劑，在室溫環(huán)境下發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，環(huán)氧樹(shù)脂固化后就改變了原來(lái)可溶可熔的性質(zhì)而變成不溶不熔的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，顯示出優(yōu)異的性能。水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料除了具有溶劑型環(huán)氧樹(shù)脂涂料的諸多優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)眾多底材具有極高的附著力，固化后的涂膜耐腐蝕性和耐化學(xué)藥品性能優(yōu)異，并且涂膜收縮小、硬度高、耐磨性好、電氣絕緣性能優(yōu)異等，還具有不含有機(jī)溶劑或揮發(fā)性有機(jī)化合物含量較低，不會(huì)造成空氣污染，因而滿足當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的要求