孪生的概念材料科学基础
材料科学基础-第五章1 (1)
＝2tc
快速确定具有最大取向因子cosφcosλ的滑 移系方法 映象规则：利用投影图中心部分的八个取向三角形
4. 晶体在滑移时的转动 （rotation）
晶体滑移
滑移面上发生相对位移 晶体转动
在拉伸时使滑移面和滑移方 向逐渐转到与应力轴平行 空间取向发生变化 在压缩时使滑移面和滑移方向 逐渐转到与应力轴垂直
两个阶段
孪生临界切应力比滑移的大得多，只有在滑移很难进 行的条件下才会发生。例如，Mg孪生所需tc4.9~34.3MPa, 而滑移时tc仅为0.49MPa。但孪晶的长大速度极快（与冲 击波的速度相当）有相当数量的能量被释放出来，故常可 听见明显可闻“咔、嚓”声，也称孪生吼叫。
3. 孪生形变的意义
三 扭折 Kink
hcp的Cd压缩时，外力与(0001)面平行， 故在(0001)面的t＝0，若此时孪生过程的阻 力也很大，不能进行。为了使晶体的形状与 外力相适应，当外力超过某一临界值时，晶 体将会产生局部弯曲，即出现扭折现象。 扭折区晶体的取向发生了不对称变化。 扭折是为适应外力而发生的不均匀局部塑性变形方式， 对变形起一定的协调作用，使应力得到松弛，使晶体不致发 生断裂。另外由于扭折引起晶体的再取向，即有可能使扭折 带区域中的滑移系处于有利取向，促使晶体形变能力进一步 发挥。 造成扭折的原因是滑移面的位错在局部地区集中，从 而引起的晶格弯曲。
四 塑变的位错机制
1. 滑移的位错机制 根据刚性滑移模型推导出的理论切变强度
tm
G 30
G 2
(G一般为104～105MPa），即使采用修正值
与实测值（约为1～10MPa）之间相差3～4个数量级。
位错概念引入解决这一矛盾。因为位错运动时只要求
其中心附近少数原子移动很小的距离（小于一个原子间距）， 因此所需的应力要比晶体作整体刚性滑移时小得多。这样借 助于位错的运动就可实现晶体逐步滑移。
【材料科学基础】必考知识点第七章
2020届材料科学基础期末必考知识点总结第七章塑性变形第一节单晶体的塑性变形常温下塑性变形的主要方式：滑移和孪生。
一滑移1滑移：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）产生相对位移，且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。
光镜下：滑移带（无重现性）。
2滑移的表象学电境下：滑移线。
3 滑移的晶体学滑移面（密排面）（1）几何要素滑移方向（密排方向）（2）滑移系滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。
滑移系的个数:(滑移面个数）×（每个面上所具有的滑移方向的个数）典型滑移系常见金属晶体结构滑移面滑移方向滑移系数目面心立方{111}×4<110>×312Cu,Al,Ni,Au{110}×6×212Fe,W,Mo体心立方{121}×12<111> ×112Fe,W{123}×24×124Fe{0001}×1×33Mg,Zn,Ti密排六方{1010}<1120>3Mg,Zr,Ti{1011}6Mg,Ti一般滑移系越多，塑性越好；数目与材料塑性的关系：与滑移面密排程度和滑移方向个数有关；与同时开动滑移系数目有关（τc）。
（3）滑移的临界分切应力（τc）τc：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。
外力在滑移方向上的分解。
τc取决于金属的本性，不受ϕ，λ的影响；ϕ或λ＝90︒时，σs ∞；τc＝σs cosϕcosλσs的取值ϕ，λ＝45︒时，σs最小，晶体易滑移；软取向：值大；取向因子：cosϕcosλ硬取向：值小。
（4）位错运动的阻力派－纳力：τP-N=[2πG/(1-v)]exp{-2πa/[(1-v)b]}主要取决于位错宽度、结合键本性和晶体结构。
4 滑移时晶体的转动（1）位向和晶面变化拉伸时滑移面和滑移方向趋平行于力轴方向压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。
材料科学基础名词解释汇总
材料科学基础名词解释晶体原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各向异性。
中间相两组元A 和B 组成合金时，除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B 两组元均不相同的新相。
由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。
配位数晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
有序固溶体当一种组元溶解在另一组元中时，各组元原子分别占据各自的布拉维点阵的一种固溶体，形成一种各组元原子有序排列的固溶体，溶质在晶格完全有序排列。
非晶体原子没有长程的周期排列，无固定的熔点，各向同性等。
致密度晶体结构中原子体积占总体积的百分数。
间隙相当非金属（X）和金属（M）原子半径的比值rX/rM<0.59 时，形成的具有简单晶体结构的相，称为间隙相。
点阵畸变在局部范围内，原子偏离其正常的点阵平衡位置，造成点阵畸变。
置换固溶体当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。
间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。
晶胞在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。
金属键自由电子与原子核之间静电作用产生的键合力。
固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶剂原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持溶剂的晶体结构类型。
空间点阵指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人为的对晶体结构的抽象。
范德华键由瞬间偶极矩和诱导偶极矩产生的分子间引力所构成的物理键。
同质异构体化学组成相同由于热力学条件不同而形成的不同晶体结构。
布拉菲点阵除考虑晶胞外形外，还考虑阵点位置所构成的点阵。
配位多面体原子或离子周围与它直接相邻结合的原子或离子的中心连线所构成的多面体，称为原子或离子的配位多面体。
拓扑密堆相由两种大小不同的金属原子所构成的一类中间相，其中大小原子通过适当的配合构成空间利用率和配位数都很高的复杂结构。
材料科学基础名词解释
材料科学基础名词解释材料科学基础名词解释第一章晶体学基础空间点阵晶体中原子或原子集团排列的周期性规律，可以用一些在空间有规律分布的几何点来表示，这样的几何点集合就构成空间点阵。
（每个几何点叫结点；每个结点周围的环境相同，则都是等同点。
）晶格在三维空间内表示原子或原子集团的排列规律的结点所构成的阵列，设想用直线将各结点连接起来，就形成空间网络，称为晶格。
晶胞空间点阵可以看成是由最小的单元——平行六面体沿三维方向重复堆积而成，这样的平行六面体就叫晶胞。
晶系按照晶胞的大小和形状的特点（点阵的对称性）对晶体进行的分类。
晶格常数（点阵常数）决定晶胞形状和大小的6个参数。
布拉维点阵结点都是等同点的点阵就叫布拉维点阵。
晶面穿过晶体的原子面称为晶面。
晶向连接晶体中任意原子列的直线方向称为晶向。
晶面(间)距两个相同晶面间的垂直距离。
晶面族在高度对称的晶体中，特别是在立方晶体中，往往存在一些位向不同、但原子排列情况完全相同的晶面，这些晶体学上等价的晶面就构成一个晶面族。
晶向族……晶体学上等价的晶向构成晶向族。
配位数晶体结构中一个原子周围的最近邻且等距离的原子数。
堆垛密度/紧密系数/致密度晶胞中各原子的体积之和与晶胞的体积之比。
晶体是具有点阵结构的，由长程有序排列的原子、离子、分子或配位离子等组成的固体。
非晶体是无点阵结构的和长程有序排列的结构基元组成的固体。
晶体结构指晶体中原子在三维空间排列情况。
*同素异构体化合物有相同的分子式，但有不同的结构和性质的现象。
原子半径包括共价半径：两原子之间以共价键键合时，两核间距离的一半，实际上核间距离是共价键的键长。
金属半径：金属晶体中相邻两金属原子核间距离的一半。
范德瓦尔斯半径：靠范德华力相互吸引的相邻不同分子中的两个相同原子核间距离的一半。
晶体原子数某一晶体结构的一个晶胞中所含有的原子个数。
第二章固体材料的结构结合键指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小。
离子键当一正电性元素和一负电性元素相接触时，由于电子一得一失，使它们各自变成正离子和负离子，二者靠静电作用相互结合起来的化学键。
材料科学基础(部分知识点)
离子键原子之间发生电子转移，形成正、负离子，并通过静电作用而形成的化学键。
离子键的本质是静电作用，无方向性、无饱和性。
离子键程度与元素的电负性有关。
共价键不同原子依靠共享电子，或原子轨道的最大重叠而结合形成的化学键为共价键。
共价键的本质是电性的，是两原子核对共用电子对或原子轨道重叠所形成负电区域的吸引力，不是正负离子间的静电力。
共价键有方向性和饱和性。
金属键自由电子与原子核之间静电作用产生的键合力氢键分子中带正电的氢原子与另一分子中含有的孤对电子靠近并产生的吸引力为氢键。
氢键形成的条件是必须在分子中存在电负性很强的元素使氢原子具有强极性，同时，分子中带有孤对电子，电负性大和半径小的元素所构成。
氢键具有方向性和饱和性。
范德华键由分子的取向力、诱导力和色散力导致分子间的作用力。
(由瞬间偶极矩和诱导偶极矩产生的分子间引力所构成的物理键)晶体原子、离子或分子按照一定的空间结构排列所组成的固体，其质点在空间的分布具有周期性和对称性。
非晶体指原子在空间的排布没有长程有序的固体。
单晶整体内原子排布呈在周期性和对称性，没有错排的晶体。
多晶如果材料内部有许多晶粒，则为多晶，每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性。
配位数晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
致密度晶体结构中原子体积占总体积的百分数。
点阵畸变在局部范围内，原子偏离其正常的点阵平衡位置，造成点阵畸变。
固溶体以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶剂原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持溶剂的晶体结构类型。
同质异构体化学组成相同由于热力学条件不同而形成的不同晶体结构。
配位多面体原子或离子周围与它直接相邻结合的原子或离子的中心连线所构成的多面体，称为原子或离子的配位多面体。
间隙化合物当非金属（X）和金属（M）原子半径的比值rX/rM>0.59 时，形成有复杂晶体结构的相大角度晶界多晶材料中各晶粒之间的晶界称为大角度晶界，即相邻晶粒的位相差大于10º的晶界。
《材料科学基础》考试重点及答案
《材料科学基础》考试重点及答案1晶体点阵有实际原子、离子、分子或各种原子集团，按一定几何规律的具体排列方式称为晶体结构或为晶体点阵。
2晶格用以描述晶体中原子排列规律的空间格架。
3配位数原子周围最近邻等距离的原子数目；在离子晶体里，一个正离子周围的最近邻负离子数称为配位数。
4晶体缺陷晶体中原子偏离其平衡位置而出现的不完整性区域。
5位错晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。
6位错反应有两个位错合成为一个新位错或有一个位错分解为几个新位错的过程。
7小角晶界两个相邻晶粒位向差小于10度的晶界称为小角晶界。
8晶面能由于晶界上原子排列不规律产生点阵畸变，引起能量升高，这部分能量称为晶面能。
9固熔体固态下一种组元熔解在另一种组元中而形成的新相。
10间隙相又称为简单间隙化合物非金属原子与过渡族原子的半径的比值小于0.59，化合物具有比较简单的结构称为间隙化合物。
11过冷度实际开始结晶温度与理论结晶温度之间的温度差称为过冷度。
12均匀形核在过冷的液态金属中，依靠液态金属本身的能量变化获得驱动力由晶胚直接形核的过程。
13非均匀形核在过冷液态金属中，若晶胚是依附在其他物质表面上成核的过程。
14形核率单位时间单位体积内所形成的晶核数目。
15相图又称状态图或平衡图表示材料系统中相得状态与温度及成分之间关系的一种图形。
成分过冷这种有液相成分改变而形成的的过冷。
16伪共晶这种有非共晶成分的合金得到的共晶组织。
17包晶转变当有些合金凝固到达一定温度时，已结晶出来的一定成分的固相与剩余的液相发生反应生成另一种固相，这种转变为共晶转变。
18 扩散第一定律：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质量（通称为扩散通量）与该截面处的浓度梯度成正比。
19 科肯道尔效应：由于两种原子扩散速度不同，导致扩散偶的一侧向另一侧发生物质静输送的性质。
20 本征扩散：以本征缺陷为媒介发生的扩散称为本征扩散。
(处于热平衡状态的晶体内部总存在一定数量的点缺陷，这类点缺陷也称为本征缺陷)。
孪生子
区别
区别
之一：孪生子-孪生子输血综合症,胎儿大小差别粗略观
活产双生子分娩后，左边明显被浸软的胎儿沿着胎盘被分娩。死亡的原因是在两个胎儿血液循环的血管吻合 处发生“孪生子-孪生子”输血综合症，这导致其中一个血流减慢(“供血者”)，而另一个血流加快(“受血者 “)。供血者可能因缺血而死，受血者可能死于充血性心衰。
子在同样的环境下成长，从逻辑上说，他们俩人的气质和体质应该非常相似。但研究者发现，一些孪生子的 情况并不符合预期的理论，往往在长大成人后出现性格、健康方面的很大差异。这种反常现象长期困扰着遗传学 家。
科学家们发现，可以在不影响DNA序列的情况下改变基因组的修饰，这种改变不仅可以影响个体的发育，而 且还可以遗传下去。因此，这类变异被称为“表观遗传修饰”，并被认为是导致遗传物质一致的孪生子出现个体 差异的主要原因。在基因组的水平上研究表观遗传修饰的领域被称为“表观基因组学”。表观基因组学使人们对 基因组的认识又增加了一个新视点：对基因组而言，不仅仅是序列包含遗传信息，而且其修饰也可以记载遗传信 息。
之二：孪生子-孪生子输血综合症,血管吻合粗略观
在孪生子-孪生子输血综合症病例中，向胎盘血管注射白色液体以显示分裂膜处的血管吻合。一般说来,当孪 生子中的一个比另一个大的至少25%时，就要考虑是否患有孪生子-孪生子输血综合症。
遗传基因
遗传基因
遗传学的角度来看，同卵双生的孪生子具有完全相同的基因组。如果这两个孪生 孪生子
两个独立羊膜腔内双生胚胎粗略观 这些孪生男孩正处于孕龄第9周。每双胞子都有一个羊膜腔。羊膜腔最后将形成分裂的双羊膜。 在胎儿表面可看到一个正常双胎盘。在脐带进入处可以看到在两个羊膜腔之间因胎儿形成的分裂膜。 孪生双胎盘图片形成过程 双羊膜-双绒膜胎盘显微镜图像 在胎儿占据了的羊膜的洞之间的划分的膜在绳索双胎盘分裂膜的切片，暴露每侧羊膜的薄骰状层。在中心是 2个瘫软的绒毛膜。因此,这是“双羊膜-双绒膜”双胎盘(双-双胎盘),这导致双卵子双生比单卵子可能性更大。 单绒毛膜双胎双胎盘,显微镜图像 在双胎盘上可看到两条莫分裂线。这种情况下，分裂膜在每侧都有一个壳羊膜,但看不到绒毛膜，所以这是 一个“双羊膜-单绒毛膜双胎”双胎盘(双-单胎盘)。单绒毛膜双胎胎盘暗示孪生子单精合子存在。
石德珂《材料科学基础》考点精讲6
八、包申格效应
材料经预先加载产生少量塑性变形（小于 ４％），而后同向加载则 σｅ升高，反向加载则 σｅ下降，此 现象称为包申格效应。
考点二：滑移和孪生（重要等级 ★★★★★）
［复习思路］掌握
金属发生塑性变形的主要方式 滑移和孪生的概念 滑移和孪生的异同点
滑移
{ 金属塑性变形的主要方式 孪生 晶界滑动（高温下） 滑移带—把试样抛光，适量的塑性变形后，在宏观或光学显微镜下看到的试样表面上平行或交叉 的细线。 滑移线—在电子显微镜下，可以看到滑移带是由更多的一组平行线组成，称为滑移线。
各向同性。
对于 α Ｆｅ多晶体其 Ｅ为 ２１１４００ＭＮ／ｍ２
七、弹性模量在工程上的应用
对零（构）件进行刚度设计
σ
＝
Ｆ Ａ
＝Ｅε→
Ｆ ε
＝ＥＡ
ＥＡ（ＧＡ），代表零件的刚度，产生单位弹性应变所需载荷的大小。
在其它条件相同时，金属的弹性模量愈高，制成的零件或构件的刚度便愈高，即在外力作用时，保
持其固有形状、尺寸的能力愈强。
２．位错运动的点阵阻力
（１）位错的宽度
{越窄 界面能越低
位错宽度
→平衡宽度
越窄 单位体积弹性畸变能高
刃型位错的形成 刃型位错原子模型
偏离 ＝ｂ／４（柏氏矢量）时，叫位错宽度 （２）位错运动的点阵阻力 晶体的滑移必须有外力作用→ 位错运动要克服阻力 →位错运动的阻力首先来自的点阵阻力
弹性变形是塑性变形的先行阶段，在塑性变形中还伴生着一定的弹性变形。可以从原子间结合
力的角度了解其物理意义。
发生弹性变形的难易程度取决于作用力 －原子间距曲线的斜率 Ｓ０
— １６７—
Ｓ０ ＝ｄｄＦｒ＝ｄｄ２ｒｕ２ σ ＝Ｓｒ００ε Ｅ ＝Ｓ０
材料科学基础复习题
材料科学基础复习题第三章：晶体的范性形变（crystal plastic deformation）单晶体范性形变的两种基本⽅式：滑移（slip）和孪⽣（twinning）两者都为剪应变。
FCC的滑移⾯都是{111}，滑移⽅向都是<110>，BCC的滑移⾯都有{110}，滑移⽅向都是<111> 滑移⽅向都是最密排的⽅向，⽽滑移⾯则往往是密排⾯Schmid定律：当作⽤在滑移⾯上沿着滑移⽅向的分切应⼒达到某⼀临界值τc时，晶体便开始滑移。
P144.我们把只有⼀个滑移系统的滑移称为单滑移，具有两个或以上的滑移叫做双滑移或者多滑移。
晶粒和晶粒之间的过渡区域就称晶粒边界或称晶界。
晶粒越细，阻碍滑移的晶界便越多，屈服极限也就越⾼。
（细化晶粒不仅可以提⾼⾦属的强度，同时还可以提⾼其韧性）Hall 公式：拉伸应⼒变形（tensile stress deformation）晶体在外⼒作⽤下会发⽣形变，当外⼒较⼩时变形是弹性的，即卸载后变形也随之消失，这种可恢复的变形就称为，弹性变形（elastic deformation）当外⼒超过⼀定值后，应⼒和应变就不在成线性关系，卸载后变形也不能完全消失，⽽会留下⼀定的残余变形或者永久变形，这种不可恢复的变形就称为，塑性变形（plastic deformation）低碳钢的拉伸应⼒——应变曲线（图解计算题）延伸率（elongation）：断裂前的最⼤相对伸长。
断⾯收缩率（reduction in cross-section）：断裂前最⼤的相对⾯积缩减。
晶体的断裂（Crystal fracture）滑移系统（slip system）：⼀个滑移⾯和位于该⾯上的⼀个滑移⽅向便组成了⼀个滑移系统。
孪⽣系统（twinning system）：⼀个孪⽣⾯和该⾯上的⼀个孪⽣⽅向组成⼀个孪⽣系统。
加⼯硬化（work hardening）：⾦属在冷加⼯过程中，要想不断地塑性变形，就需要不断增加外应⼒。
材料科学基础名词解释大全
名词解释一百单八将1、晶体原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各向异性。
2、中间相两组元A 和B 组成合金时，除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B 两组元均不相同的新相。
由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。
3、亚稳相亚稳相指的是热力学上不能稳定存在，但在快速冷却成加热过程中，由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。
4、配位数晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
5、再结晶冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态，这个过程称为再结晶（指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程）6、伪共晶非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。
7、交滑移当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。
8、过时效铝合金经固溶处理后，在加热保温过程中将先后析出GP 区，θ”，θ’，和θ。
在开始保温阶段，随保温时间延长，硬度强度上升，当保温时间过长，将析出θ’，这时材料的硬度强度将下降，这种现象称为过时效。
9、形变强化金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化。
10、固溶强化由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。
11、弥散强化许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内，则这种材料的强度往往会增加，称为弥散强化。
12、不全位错柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。
13、扩展位错通常指一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。
14、螺型位错位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。
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孪生的概念材料科学基础
材料科学一直在不断地发展和创新，而孪生现象的发现和研究为材料科学的进一步发展提供了新的思路和方法。
孪生的概念材料科学基础已经成为了目前材料表征和设计的重要工具。
对于孪生，我们可以从以下几个方面进行阐述：
1. 孪生的概念
孪生是指材料中存在两个相同的晶体单元，并且它们之间的晶体结构关系保持完全相同。
简单地说，就是在晶体中存在一个对称面，使得对称面两侧的晶体结构完全相同。
孪晶是因为在晶体生长或者形变过程中，由于影响晶体形态的因素的差异，形成了一种材料的微观结构。
2. 孪晶的种类和形态
孪晶可以分为多种类型，比如说镜面孪晶、位错孪晶等。
在不同的材料中，孪晶的形态和数目也不尽相同，比如说方晶铁中的孪晶数目相对较少，而六方晶铁中的孪晶比较常见。
3. 孪晶的表征和识别
由于孪晶的存在会对材料的力学性能、塑性变形等产生重要的影响，因此对于孪晶的表征和识别非常重要。
传统的表征方法包括XRD、TEM、EBSD等技术，而现代的材料成像技术比如说EDX、AFM、STM等则可以提供更为直观的表征。
4. 孪晶与材料工程的应用
最后，孪晶的发现和研究为材料工程提供了新的思路和方法。
比如说，在材料强化和塑性变形等方面都可以通过控制孪晶的形态和数量来实现。
此外，对于一些材料的表征和设计也可以借助于孪晶的特性，从而实现更好的性能和应用。
总之，孪晶是现代材料工程中的一个重要概念和工具，它为我们探索材料微观结构、设计新型材料提供了非常有价值的思路和方法。
我们相信，在对孪晶的不断研究和探索中，材料工程的领域将会实现更为令人瞩目的发展和进步。