2012山东大学考研材料科学基础
材料科学基础山东大学第七章课件
第七章 回复与再结晶
27
§7.3 再结晶
– 再结晶晶核的长大
长大方式
a. 凸出方式: 超过临界半径后自发向高畸变能 晶粒中生长;
b. 亚晶机制: 形成大角度晶界后可迅速移动,扫 除位错,留下无应变晶体.
几点注意: a. 晶界迁移驱动力—相邻晶粒间畸变能差; b. 晶界移动方向—背向曲率中心; c. 再结晶结束—晶核向畸变晶粒扩展,直至再 结晶晶粒(无应变等轴晶)相互接触.
材料科学基础
2010.11
第七章 回复与再结晶
材料塑性变形时所消耗的功，大部分转变为
热能消失，还有一部分能量以弹性应变和晶体 缺陷的形式储存起来，这部分能量称为储存能。 其中晶体缺陷所储存的能量又称为畸变能。由 于储存能的存在，使材料的自由能升高，在热 力学上处于不稳定的状态，具有向稳定状态转 化的趋势。在常温下，原子扩散能力低，这一 转化过程非常缓慢。一旦温度升高，原子的扩 散能力增强，转化过程就会加快，从而引起一 系列组织和性能的变化。本章主要讨论这些变 化的产生、变化规律及其应用。
回复不能使金属性能恢复到冷变形前的水平
2021/3/3
第七章 回复与再结晶
18
§7.2 回 复
–回复速率—加工硬化残留率与退火温度和时
间的关系:
式中:
ln x0 x
c0t exp( Q
RT )
x0 –原始加工硬化残留率；x－退火时加工硬化残留率； c0－比例常数；t－加热时间；T－加热温度。
该式说明,回复的速率随温度增高而增大—与
– 经验公式: Tk=(0.35 ~ 0.45) Tm —实际再结晶 退火温度一般比该温度高100~200℃。
山大材料科学基础考研第十一章
2007.12
第 十 一 章 材 料 概 论 Ⅱ
主要内容: 合金元素在钢中的作用 低合金高强度钢 合金结构钢 合金工具钢 不锈钢与耐热钢 铸铁 有色金属
铝合金 铜合金
一、合金元素对钢性能的影响
§11.1
1.
增加淬透性
淬火回火钢力学性能相似性：
合金 元素 在钢 中的 作用
化学成分
1.高碳 0.95-1.15%C
§11.3
合 金 结 构 钢
保证淬硬性,提高硬度和耐磨性。 高P、高耐磨性要求C高，而-1 不允许C太高。
2.合金元素 主要Me: Cr、Mn、Si。
热处理：
球化退火:
获均匀分布粒状P, 降 低硬度便于机加工。 淬火加低温回火。
§11.3
钢 的 分 类
普通钢
≤0.04%P
≤0.05%S
优质钢
高级优质钢
≤0.025%P ≤0.025%S
≤0.025%P ≤0.015%S
钢 的 分 类
按成分分
低碳钢 碳素钢 中碳钢
＜0.25%C 0.25-0.6%C
高碳钢
低合金钢
> 0.6%C
＜5%Me
合金钢
中合金钢
高合金钢
5～10%Me
> 10%Me
§11.4
一、工具钢的分类、成分与组织
1.
合金 工具 钢
工 具
工具钢分类 碳素工具钢
刃具 刀具
刃具用钢 刀具用钢
低合金工具钢 高速工具钢
冷作模具钢
模具 量具 模具用钢 无专用钢种 热作模具钢 塑料模具钢
1.
工具钢分类
山大材料科学基础_吕宇鹏_材料科学基础教学综述
《材料科学基础》\综述2. 课程的基本内容和要求（1 ）通过学习应着重掌握材料成分、组织、结构及加工过程与性能间的相互关系。
（2 ）掌握材料的结合方式、晶体学基础、材料的晶体结构。
（3 ）掌握点缺陷、线缺陷、面缺陷的模型和特点。
（4 ）掌握纯金属的结晶过程、结晶的热力学条件、形核规律、长大规律，了解结晶理论的实际应用。
（5 ）掌握相图的基本知识，二元相图的基本类型，二元相图的分析与使用方法，熟练应用铁碳相图。
（6 ）掌握三元相图的成分表示法、三元系平衡转变的定量法则、三元匀晶相图、三元共晶相图、三元相图的四相平衡转变、具有化合物的三元相图的分析方法。
（7 ）掌握单晶体的塑变、多晶体的塑变的规律，掌握塑性变形对金属组织与性能的影响，金属及合金强化的位错解释。
（8 ）掌握金属及合金在退火过程中的变化，掌握回复、再结晶、晶粒长大及金属热变形的规律。
（9 ）掌握典型钢中相变的一般规律、相变产物的生成条件、形态和结构本质，能初步选用典型热处理工艺。
第一章材料的晶体结构6 学时1. 教学内容与学时（1 ）原子的结合方式2 学时（2 ）晶体学基础2 学时（3 ）典型晶体结构及其几何特征 2 学时2. 重点与难点（1 ）重点：空间点阵及有关概念，晶向、晶面指数的标定，典型金属的晶体结构。
（2 ）难点：六方晶系布拉菲指数标定，原子的堆垛方式。
3. 习题：1 －3 题第二章晶体缺陷12 学时1. 教学内容与学时（1 ）点缺陷2 学时（2 ）线缺陷8 学时（3 ）面缺陷2 学时2. 重点与难点（1 ）重点：位错等有关基本概念，点缺陷的平衡性质，位错的运动与晶体滑移的关系，位错的性质，柏氏矢量的性质与应用，位错反应。
（2 ）难点：位错模型，位错的应力场，不全位错的原子模型。
3. 习题：6-8,10-12 题。
第三章材料的相结构8 学时1. 教学内容与学时（1 ）固溶体1 学时（2 ）中间相1 学时（3 ）陶瓷晶体相1 学时（4 ）分子相5 学时2. 重点与难点（1 ）重点：各种相的概念及其分类方法。
山东大学材料科学基础试题库
《材料科学基础》试题库名词解释1、铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体、莱氏体2、共晶转变、共析转变、包晶转变、包析转变3、晶面族、晶向族4、有限固溶体、无限固溶体5、晶胞6、二次渗碳体7、回复、再结晶、二次再结晶8、晶体结构、空间点阵9、相、组织 10、不平衡共晶、伪共晶、离异共晶 11、临界变形度12、淬透性、淬硬性 13、固溶体置换固溶体间隙固溶体14、均匀形核、非均匀形核 15、成分过冷 16、共析（共析）（包晶）反应17、临界晶核 18、枝晶偏析 19、钢的退火，正火，淬火，回火 20、反应扩散21、临界分切应力 22、调幅分解 23、二次硬化 24、上坡扩散25、负温度梯度30、柏氏矢量描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。
31、柯氏气团32、动态再结晶33、交滑移攀移34、相组织35、线缺陷36、热加工冷加工37、全位错不全位错38、位错反应39、相律40、相图描述各相平衡存在条件或共存关系的图解，也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。
41、点阵畸变在局部范围，原子偏离其正常的点阵位置，造成点阵畸变。
42、过冷度相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。
43、形变织构多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。
44、二次再结晶再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。
45、滑移系晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称一个滑移系。
46、孪生晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。
47、刃型位错和螺型位错模型将晶体上半部切开，插入半个晶面，再粘合起来；这样，在相当于刃端部为中心线的附近一定范围，原子发生有规则的错动。
其特点是上半部受压，下半部受拉。
这与实际晶体中的刃型位错造成的情景相同，称刃型位错模型。
同样，将晶体的前半部切开，以刃端为界使左右两部分沿上下发生一个原子间距的相对切变，再粘合起来，这时在已切动和未切动交界线附近，原子错动情况与真实的螺位错相似，称螺型位错模型。
山东大学材料科学2012考研内部资料习题5
次变化。试解释这一现象。 9. 试根据下列数据绘制概略的金钒相图：金的熔点为 1064 C ；钒的熔点为
1929 C 。金和钒可形成中间相 AuV3 。钒在金中的固溶体 ，室温下的溶
2. 分析三元匀晶相图中成分为 O 的合金的平衡凝固过程。 3. 在 Pb-Sn-Sb 三元系成分三角形内画出下列合金的位臵。
1)20%Pb-60%Sb； 2)30%Pb-30%Sn
4. 温度为 189 C 时，Sb-10%Pb-40%Sn 合金的平衡组织中包含 、、 三个 相。这三个相的成分分别为： 5%Pb 50%Sn、 3%Pb 40%Sn、 65%Pb 15%Sn。求该合金在上 述温度下所含三个平衡相所占的分数。
解度为 25%。合金系有两个包晶反应：
1) 40%V L25%V 1400C27%V 2) 52%V L34.5%V 1522C45%V
10.试根据下列数据绘制概略的钼铼相图：钼的熔点为 2623 C ；铼的熔点为
3186 C 。以 表示钼基固溶体， 表示铼基固溶体。钼和铼可形成中间相 和 x ，它们的分子式依次为 Mo45 Re55 和 Mo23 Re77 。钼铼系具有下列恒温反应：
各部分都是螺型位错？为什么？ 6. 试说明在面心立方晶体中，用在密排面中插入两层原子面的方法可以得到与
抽出一层相同的堆垛层错。
7. 已知在面心立方结构中堆垛层错中的堆垛次序为：ABC ABAB CAB 。试绘图
表明在密集六方结构堆垛中层错的堆垛次序为： ABAB ABCA CACA 。
8. 试分析在相交的 111 界面上的各种不全位错之间可能发生哪些位错反应？
山大材料科学基础考研第五章
扩散: 由于热运动而导致原子(分子)在介 质中迁移的现象.
微观: 热激活的原子通过自身热振动克服 束缚而迁移它处的过程.
宏观: 原子无序跃迁的统计结果.
主要研究内容:
扩散速率及其宏观规律; 扩散微观机理—扩散中原子的具体迁移方式.
2020/1/19
第五章 材料中的扩散
c t0
c0
x
c( x, t ) c0 (cs c0 )[1 erf ( 2
)] Dt
—扩散第二方程特解,式中:
erf ( x ) 2 Dt
—误差函数
适用条件: 半无限长棒
2020/1/19
第五章 材料中的扩散
12
§5.1 扩散定律及其应用
设为渗碳层深度(表面至给定浓度c*的距离),
设: 原子振动频率为; 具有跃迁条件的原子几率为
exp(-Gm/kT); 原子发生跃迁跳到邻近位置的几率 为z; 邻近位置中可接收扩散原子的位置的几率为
则原P子; 跃迁频率为:
zP exp( Gm )
kT
a. 间隙扩散: P≈1
2020/1/19
D 1 fa2 1 fa2 z exp( Sm )exp( Hm )
式中:
2020/1/19
M 0 cdx
第五章 材料中的扩散
样品表面单位面积 上Au198涂覆量.
11
§5.1 扩散定律及其应用
3) 恒定源扩散—扩散过程中工件表面浓度始 终为恒定值cs菲克第二定律(一维)
扩散方程在渗碳过程中的应用误差函数解
边界条件: c x0 cs
初始条件:
2020/1/19
第五章 材料中的扩散
山东大学2012年硕士研究生拟录取表【公示】
招生单位： 002易学与中国古代哲学研究基地
பைடு நூலகம்
录取名次 准考证号
考生姓名
拟录取专 拟录取专业 拟录取类
业代码
名称
别
考试方式
专项计划 初试成绩
1
10422251 0093569
2
10422251 0001272
3
10422251 0001265
4
10422251 0093595
全国统考 全国统考 全国统考 全国统考 全国统考 推荐免试
无
367
无
352
无
364
无
345
无
329
无
0
复试成绩 86.7 89 85.2 85.7 76.6 0
录取成绩 80 79.7 79 77.3 71.2 0
考生类型 一志愿 一志愿 一志愿 一志愿 一志愿 一志愿
招生单位公章：____________ 负责人签字：____________ 2012 年4月5日
5
10422251 0093612
6
10422210 4220026
徐向成 王林栋 师征 郭换杰 廖一鸣 郭晓娟
010102 中国哲学 010102 中国哲学 010102 中国哲学 010102 中国哲学 010102 中国哲学 010102 中国哲学
非定向 非定向 非定向 非定向 非定向 非定向
山东大学材料科学基础考研试卷4
一名词解释1 空间点阵2 合金3 离异共晶4 奥氏体5 反偏析6 滑移系7 柏氏矢量8 柯氏气团9 动态再结晶10 交滑移11 晶胞12 不平衡共晶31 相14 成分过冷15 异质形核16 置换固溶体17 不全位错18 位错反应19反应扩散20 热加工21 晶体结构22 伪共晶23 相律24 间隙固溶体25 枝晶偏析26 晶胞27 全位错28 铃木气团29 冷加工30 复滑移二问答题1说明各种原子结合键(五种键)的形成和本质，画出其示意图。
比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料在结合键上的差别。
画图说明固溶体中溶质原子的偏聚、有序、无序等分布状态，并说明其形成过程。
2 根据回复与再结晶的有关原理，画图说明一块纯锡板被子弹击穿后，弹孔周围晶粒尺寸的分布情况。
3画图表示位错与第二相粒子的作用机制？4 画图说明金属熔液过冷度和形核率之间的关系，并解释其原因。
5从能量角度说明上坡扩散的可行性以及应力引起上坡扩散的原因。
6 如下图所示，已知位错环ABCD的柏氏矢量为b, 切应力为 ，问：（1）位错环的各边分别是什么位错？（2）设想在晶体中怎样才能得到这个位错？（3）在图中切应力的作用下，位错环将如何运动？7 试述固态相变的特点。
说明过饱和Al-Cu合金各脱溶析出相的形态和结构特征，画出各析出相的析出动力学曲线。
画图说明调幅分解发生的能量条件。
8 试述晶粒大小对金属室温强度和塑性、韧性的影响。
9 共晶系中二元合金在不平衡结晶条件下将产生什么组织，分析其形成条件、形成过程和组织特征。
10 对钨板在1100℃、锡板在室温进行加工变形，它们的组织、性能变化有何异同？11 在一个简单立方晶胞内画出一个（110）晶面和一个[112]晶向。
12 如何根据一根位错线的柏氏矢量来判断其所导致的晶体滑移的方向和大小？13 在什么条件下可在三元相图的垂直截面中判断四相反应类型？如何判断？14 根据下图，用组织组成物填写各区，说明合金1在不平衡冷却条件下可能得到什么组织？1m e nαA B% → B15位错的线张力可表示为T＝αGb2, 求一曲率半径为R、柏氏矢量为b的位错保持弯曲平衡所需的切应力。
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860材料科学基础考试大纲
一、考试目的
《材料科学基础》是材料学科专业硕士研究生的入学专业基础考试课程。
本课程着重讲述材料的微观组织与性能之间的关系，重在掌握基本概念及其应用，强调晶体材料中的共性基础问题，对于理解现有材料和开发新材料都具有重要的指导意义。
本课程考试的目的是考查学生对《材料科学基础》基本理论的掌握程度以及应用基本理论分析材料问题的能力。
二、考试要求
本课程满分150分，考试时间180分钟，闭卷笔试。
包括概念、选择、填空、判断正误、计算和分析论述等不同形式的题目。
考生需要携带笔、尺、计算器。
三、考试内容
第一章晶体结构
1.1 原子的结合方式
1.2 晶体学基础
1.2.1 空间点阵与晶体结构
1.2.2 晶胞
1.2.3 布拉菲点阵
1.2.4 晶向指数与晶面指数
1.3 典型晶体结构及其几何特征
1.4 多晶型性
第二章晶体缺陷
2.1 点缺陷
2.1.1 点缺陷的类型
2.1.2 点缺陷的平衡浓度
2.1.3 点缺陷的产生及其运动
2.1.4 点缺陷与材料行为
2.2 线缺陷（位错）
2.2.1 位错的基本类型
2.2.2 位错的性质
2.2.3 柏氏矢量
2.2.4 位错的运动
2.2.5 位错的应力场及其与其他缺陷的作用2.2.6 位错的增值、塞积与交割
2.2.7 位错反应
2.2.8 实际晶体中的位错
2.3 面缺陷（界面）
2.3.1 晶界
2.3.2 相界
2.3.3 表面
2.3.4 界面特性
第三章凝固
3.1 金属结晶的基本规律
3.2 金属结晶的热力学条件
3.3 均匀形核
3.4 非均匀形核
3.5 晶核的长大
3.6 凝固理论的应用
3.7 无机材料的热力学与动力学（可选）第四章固体中的相结构
4.1 固溶体
4.2 金属间化合物
4.3 陶瓷晶体相
4.4 陶瓷玻璃相（熔体与非晶体）（可选）4.5 高聚物的结构
第五章相图
5.1 相图基本知识
5.2 二元相图
5.3 铁碳相图
5.4 三元相图
5.5 相图的热力学基础
第六章材料中的扩散
6.1 扩散定律及其应用
6.2 扩散的微观机理
6.3 扩散的热力学理论
6.3.1 扩散驱动力
6.3.2 扩散系数
6.3.3 上坡扩散
6.4 反应扩散
6.5 影响扩散的重要因素
6.6 材料的烧结（可选）
第七章材料的塑性变形
7.1 单晶体的塑性变形
7.7.1 滑移
7.1.2 孪生
7.2 多晶体的塑性变形
7.3 合金的塑性变形
7.3.1 固溶体的塑性变形
7.3.2 多相合金的塑性变形
7.4 塑性变形对材料组织和性能的影响
第八章回复与再结晶
8.1 冷变形金属在加热时的组织与性能变化8.1.1 回复与再结晶
8.1.2 显微组织变化
8.1.3 性能变化
8.1.4 储存能变化
8.1.5 内应力变化
8.2 回复
8.2.1 回复动力学
8.2.2 回复机理
8.2.3 回复退火的应用
8.3 再结晶
8.3.1 再结晶动力学
8.3.2 再结晶温度
8.3.3 影响再结晶的因素
8.3.4 再结晶晶粒大小的控制
8.3.5 再结晶的应用
8.4 晶粒长大
8.4.1 晶粒的正常长大
8.4.2 晶粒的异常长大
8.5 金属的热变形
8.5.1 动态回复与动态再结晶
8.5.2 金属的热加工
第九章固态相变与材料热处理9.1 固态相变的特点及分类
9.2 相变热力学
9.3 相变动力学
9.4 过饱和固溶体的分解转变
9.4.1 过饱和固溶体的时效
9.4.2 调幅分解
9.5 钢的加热转变
9.5.1 奥氏体的形成
9.5.2 奥氏体晶粒的大小
9.6 钢在冷却时的转变
9.6.1 共析钢的过冷奥氏体转变9.6.2 非共析钢的过冷奥氏体转变
9.6.3 贝氏体转变
9.7 钢的退火与正火处理
9.8 钢的淬火
9.8.1 钢的马氏体转变
9.8.2 淬火加热温度
9.8.3 淬火冷却
9.8.4 淬透性
9.9 钢的回火
9.9.1 淬火钢在回火过程中的转变9.9.2 回火组织与性能
9.9.3 回火脆性
9.9.4 钢的淬火回火热处理的应用9.10 钢的表面热处理
9.10.1 表面淬火
9.10.2 化学热处理
第十章材料概论
10.1 钢的分类、编号及用途
10.2 工业用钢
10.2.1 合金元素在钢中的作用10.2.2 结构钢
10.2.3 工具钢
10.2.4 特殊性能钢
10.3 铸铁
10.3.1 铸铁的分类
10.3.2 铸铁的石墨化
10.3.3 石墨对铸铁性能的影响10.3.4 铸铁的热处理
10.4 有色金属及合金
10.4.1 铝合金
10.4.2 铜合金10.5 非金属材料10.6 复合材料。