簡介：低碳社會與材料科學(xué)“低碳”，成為近年來最熱門的話題之一?！暗吞忌鐣币舱欠狭诉@一方向，低碳社會指的就是通過創(chuàng)建低碳生活，發(fā)展低碳經(jīng)濟，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展、綠色環(huán)保、文明的低碳文化理念，形成具有低碳消費意識的“橄欖形”公平社會。面對二氧化碳不斷在大氣層中聚集的現(xiàn)實與全球氣候變暖不斷加劇的現(xiàn)狀，對策就是倡導(dǎo)節(jié)能減排，調(diào)節(jié)能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)清潔能源和可再生能源，進而對整個國民經(jīng)濟體系進行革新等。生態(tài)設(shè)計、循環(huán)產(chǎn)業(yè)以及在此基礎(chǔ)上形成的低碳經(jīng)濟與循環(huán)經(jīng)濟，是新時代所有材料、產(chǎn)品、生產(chǎn)活動以及企業(yè)遵循的原則，也是其發(fā)展的趨勢和方向。勿庸置疑，作為社會經(jīng)濟的物質(zhì)基礎(chǔ)材料，必須貫徹生態(tài)設(shè)計的原則或者進行生態(tài)化改造，這就是所謂的生態(tài)環(huán)境材料?？梢钥隙ǖ卣f，生態(tài)環(huán)境材料是新世紀材料發(fā)展的必然方向和趨勢。在全球氣候變暖、環(huán)境惡化與資源面臨枯竭的大形勢下，材料科技及其產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域必須不斷地增強環(huán)境意識，將材料研發(fā)、生產(chǎn)與生態(tài)平衡、環(huán)境保護密切結(jié)合起來，延長材料使用壽命、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)和使用全過程的節(jié)能減排、環(huán)境友好與凈化以及無毒無害、保障人類生存安全則是今后研發(fā)新材料時所要考慮的首要因素。眾所周知，材料作為社會進步的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，為社會帶來了巨大的物質(zhì)財富，并推動了人類文明的進程。同樣，在國民經(jīng)濟向低碳經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)型的過程中，新材料及其產(chǎn)業(yè)也必將為這一轉(zhuǎn)變提供強有力的物質(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，在充分考慮環(huán)境和能源問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)心的問題?？傊?，為適應(yīng)發(fā)展低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟，材料研發(fā)與材料產(chǎn)業(yè)首當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)濟熱潮中比較引人注目的材料門類。這是由于建筑材料量大面廣，在生產(chǎn)與使用過程中都要耗費大量的能源與資源，是貫徹低碳經(jīng)濟方針時必須重點抓的材料領(lǐng)域之一。1能源材料隨著人們對環(huán)境問題和能源問題的日益重視，清潔能源已成為一種有市場競爭力的能源形式因此，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)展的材料門類。在能源技術(shù)領(lǐng)域，有兩個值得特別注意的方向一是太陽能供電系統(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、移動電話、便攜式電動工具和筆記本電腦等的太陽電池材料、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，如燃氣渦輪發(fā)電機用超耐熱材料，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，納米級能源材料，如原子開關(guān)材料，納米級材料，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)展起來的一大類材料，其判斷和認知往往是相對的和動態(tài)的，其環(huán)境特性也隨技術(shù)進步而不斷得到改善與提升。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是開發(fā)生態(tài)環(huán)境材料的基本特點，這種態(tài)勢目前已深入到產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域，它在提高資源能源效率和減少環(huán)境負荷方面具有不可替代的作用，是實現(xiàn)低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟戰(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，生態(tài)建材研發(fā)態(tài)勢比較迅猛，最新的材料可簡要例舉以下幾種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階段，后者是前兩代產(chǎn)品復(fù)合物，同時具有雙重保溫性能的理想組合；發(fā)展低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟是人類社會經(jīng)濟發(fā)展的歷史必然。在國民經(jīng)濟向低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)型的過程中，材料必將為這一經(jīng)濟模式的轉(zhuǎn)變提供強有力的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料是國民經(jīng)濟的物質(zhì)基礎(chǔ)，在推進和發(fā)展低碳經(jīng)濟與循環(huán)經(jīng)濟的進程中，革新材料的制備生產(chǎn)技術(shù)是當務(wù)之急。隨著全民環(huán)境意識的增強、低碳消費和綠色采購的逐步普及以及材料與產(chǎn)品低碳認證與環(huán)境認證的推展與強化，生態(tài)設(shè)計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)制造過程中，各種冷熱加工工藝（軋制、鍛造、擠壓、拉拔等）對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際使用中可能會出現(xiàn)的過量變形和斷裂。,2、材料的強度就是指對變形和斷裂的抗力通常用應(yīng)力應(yīng)變曲線來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、最后斷裂等三個階段,,4,圖中，ΣS表示開始塑性變形的應(yīng)力，稱為屈服強度，工程上以去除外力后發(fā)生01～02殘留變形時的應(yīng)力為標準，該點以下為彈性變形部分，ΣS點以上為塑性變形，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，表示材料的拉伸強度。,在ΣB以下時，材料只發(fā)生均勻伸長，到了ΣB點，材料局部地方截面開始變細頸縮，也稱失穩(wěn)。再繼續(xù)拉伸，頸縮處越來越細，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?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；,在沒有外力時，晶體內(nèi)原子間的結(jié)合能和結(jié)合力可以預(yù)測,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?。?1），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)合力強弱的反映，是一個對組織不敏感的性能指標，加入少量合金元素和熱處理對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）但它們的屈服強度和抗拉強度可以相差很大?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)計的，剛度條件滿足，強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線，是相對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)成的滑移臺階高約100NM，如果滑移B025，則從滑移臺階的高度可粗略估計約有400個位錯移出了晶體表面。,,9,2、滑移機制,1）位錯寬度,晶體中已滑移的部分與未滑移部分的分界是以位錯作為表征，其分界是一個過渡區(qū)域。,?位錯的寬度是兩種能力平衡的結(jié)果位錯寬度越窄，界面能越小，而彈性畸變能越大?位錯寬度增加，彈性畸變能分攤到較寬區(qū)域內(nèi)的各個原子上，使每個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?位錯寬度是影響位錯是否容易運動的重要參數(shù)，位錯寬度越大，位錯就越容易運動,10,位錯寬度與位錯的易動性,總體規(guī)律位錯寬度越大，位錯就越易運動。,位錯中心由A移到B時，,①若A和B對于位錯兩側(cè)的原子列是對稱的，位錯不受力，即只要位錯處于對稱位置（位移為B或B/2時），位錯不受力。,②若位錯中心A不是移到B位置，而是移到了很小的距離，位錯兩側(cè)不再保持是等距離和對稱的，由于位錯兩側(cè)原子列對位錯的作用力不能抵消，于是位錯運動時就產(chǎn)生了阻力。位錯寬度大時，非對稱性的影響較弱，位錯運動較容易。,,位錯寬度如何確定阻力大小,11,位錯寬度的界定位錯中心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，位錯兩側(cè)的寬度以W表示，即為位錯寬度。,理想晶體中位錯在點陣周期場中運動時所需克服的阻力。,派－納力（ΤP－N）,?ΤP－N的大小主要取決于位錯寬度W，W越小，ΤP－N就越大，材料就難變形，相應(yīng)的屈服強度也越大；,從本質(zhì)上派納力大小如何確定,,12,?位錯寬度（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)?對于方向性很強的共價鍵，鍵角鍵長都很難改變，位錯寬度很窄W?B，派－納力很大，宏觀上屈服強度很大但很脆；?對于沒有方向性金屬鍵，位錯寬度較大，如面心立方金屬CU，其W?6B，而其派－納力是很低?位錯在不同的晶面和晶向上運動，其位錯寬度不同，當B最小，A最大時，位錯寬度才最大，派－納力最小位錯只有沿著原子排列最緊密方向上運動，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，影響了位錯寬度，派－納力增大；對于體心立方金屬，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}，原子最密集的方向為，因此滑移面為{111}，共有四個；滑移方向，共有三個若分別列出則為,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個滑移系,,滑移方向UVW是在滑移面HKL上的,也就是HULVKW0,14,?對體心立方金屬，原子排列最密集的平面和方向是{110}，{110}有6個，有2個，因此有12個滑移系（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}上進行滑移，方向還是111，即體心立方金屬可能有48個滑移系?對密集六方金屬，當C/A較大，,等滑移面為（0001），滑移方向是，組合的結(jié)果只有三個滑移系；當C/A較小時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），因此其一般來說塑性低；體心立方金屬滑移系有48個，但不一定塑性就好，因為影響金屬塑性的因素還有雜質(zhì)對變形的影響；加工對硬化的影響；屈服強度和金屬斷裂抗力的高低，而且48個滑移系不一定同時動作。,16,4、孿晶變形,也是一種常見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）使孿晶變形部分與未變形部分互以孿晶面為鏡面對稱,17,孿晶變形對各類不同結(jié)構(gòu)金屬的影響,孿晶變形對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，滑移變形就不能發(fā)生，就會優(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，就會促使滑移得以繼續(xù)進行即孿晶變形的主要作用滑移變形困難時，能改變晶體位向幫助滑移,18,?對于體心立方金屬，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)力和層錯能的高低有一定關(guān)系層錯能越低，孿晶應(yīng)力越低即對于面心立方固溶體合金，加入能降低層錯能的溶質(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,當外力在某個滑移面的滑移方向上的分切應(yīng)力達到某一臨界值時，這一滑移系就開始變形，當有多個滑移系時，就要看外力在哪個滑移系上的分切應(yīng)力最大,分切應(yīng)力最大的滑移系一般首先開始動作。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???C,??S，?C?SCOS?COS?,此式即為施密特定律當滑移面的滑移方向上，分切應(yīng)力達到某一臨界值?C時，晶體就開始屈服，?＝?S，?C為常數(shù)，某種金屬是一定值，但屈服點?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，此時材料的屈服點較低；反之，COS?COS?值小者，稱為硬取向，材料屈服點也較高取向因子最大值在??＝90O的情況下，COS?COS?＝1/2；當滑移面垂直于拉力軸或平行于拉力軸時，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)量分數(shù)）的單晶鋅在拉伸時的屈服點隨晶體位向變化的實驗結(jié)果。面心立方金屬也符合施密特定律但對體心立方金屬，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。,?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始塑性變形時，切應(yīng)力需要達到某一臨界值，而且也可說明滑移變形有單滑移、多滑移和交滑移幾種情況1）當只有一個滑移系統(tǒng)上的分切應(yīng)力達到臨界分切應(yīng)力，這時只發(fā)生單滑移，在一個晶粒內(nèi)只有一組平行滑移線（帶）,它是在變形量很小的時候發(fā)生，位錯在滑移過程中不會與其他位錯交互作用，因此加工硬化也很弱。,23,2）當拉力軸在晶體的特定取向上，可能會使幾個滑移系上的分切應(yīng)力相等，在同時達到了臨界分切應(yīng)力時，就會發(fā)生多滑移,當一個滑移系啟動后，另一個滑移系就必須穿越前一個滑移系，兩個滑移系上的位錯會有交互作用，產(chǎn)生交割和反應(yīng)，因而多系滑移會產(chǎn)生強的加工硬化。,多滑移,上圖顯示了面心立方金屬滑移面為{111},滑移方向為110，當拉力軸為001時所造成的多滑移。,24,3）交滑移是螺型位錯在兩個相交的滑移面上運動，當螺型位錯在一個滑移面上運動遇到障礙，會轉(zhuǎn)到另一個滑移面上繼續(xù)滑移，滑移方向不變。,25,?下圖顯示了交滑移的特點，交滑移時滑移線不是平直的，有轉(zhuǎn)折和臺階?交滑移在晶體的塑性變形中很重要，如果沒有交滑移，只增加外力，晶體很難繼續(xù)變形下去，最后就會造成斷裂?因此容易進行交滑移的材料，塑性才是好的只有純螺型位錯才能進行交滑移，?螺旋位錯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)力先達到臨界切應(yīng)力的晶體開始滑移，當滑移擴展到鄰近晶粒時，滑移線會終止于晶界附近，一般情況下滑移線是不穿越晶界的。,由此說明晶界和晶體位向差會共同阻礙滑移,,但當位向差為零時，其屈服強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?變形的傳遞當一個晶粒位錯在某一滑移系上動作后，在位錯遇到晶界時便塞積起來，由此產(chǎn)生了大量的應(yīng)力集中，當應(yīng)力集中能使相鄰晶粒的位錯源啟動時，原來取向不利的晶粒也能開始變形，相鄰晶粒變形也會使位錯塞積產(chǎn)生的應(yīng)力集中得以松弛滑移傳播過程?變形的協(xié)調(diào)假如多晶體在變形時各個晶粒的自身變形都像單晶體一樣，彼此獨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滑移系動作，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滑移系統(tǒng)同時動作。,28,對多晶體屈服點，仿照施密特定律，可寫成,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晶粒都含有一個取向最有利的滑移系，這樣，晶體的位向?qū)嶋H上對屈服強度的影響不大；對密排六方金屬，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度差別就可能很大。,29,2、晶粒大小對材料強度與塑性的影響,對純金屬、單相金屬或低碳鋼，屈服強度與晶粒大小有以下關(guān)系,ΣYS＝Σ0KYD－1/2式中ΣYS表示材料屈服強度，D為晶粒的平均粒徑，KY為直線的斜率該經(jīng)驗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，對純鐵和低碳鋼來說，晶粒尺寸可以從035到400MM。實驗證明，晶粒越細，材料強度越高，這可用晶界位錯塞積模型來解釋,30,?假如某晶粒中心有一位錯源，在外加切應(yīng)力作用下位錯沿某個滑移面運動，當位錯運動至晶界受阻，便塞積起來，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數(shù)以粗晶粒多于細晶粒。?此因位錯塞積后便對晶粒中心的位錯源有一反作用力或稱背應(yīng)力，其隨位錯塞積數(shù)目而增大，當增大到某一程度時，可使位錯源停止動作。?假若粗細兩種晶粒，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，此時細晶粒的反作用力大于粗晶粒的反作用力，因為離位錯源近。當細晶粒中心的位錯源已被迫停止開動的時候，粗晶粒中心的位錯源還在不斷放出位錯，因此，同一切應(yīng)力下，粗晶粒在晶界塞積的位錯數(shù)多。?因此，粗晶粒產(chǎn)生的應(yīng)力集中更大，其變形傳遞過程中，更容易使相鄰晶粒的位錯源開動，因而粗晶粒的屈服強度較低，即在較低的外力就開始變形。?此外，粗晶粒的塑性也較低，因其晶粒位錯塞積數(shù)目多，產(chǎn)生的應(yīng)力集中大，若不能開動鄰近晶粒的位錯源，位錯塞積的應(yīng)力集中不能被松弛，就會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，斷裂時顯示的塑性也較低。,31,六、純金屬的變形強化,,從純金屬拉伸時的應(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（或稱變形強化）現(xiàn)象。變形強化是提高材料強度的一個重要手段,位錯的交割,兩個相交滑移面上運動的位錯必然會相互交截，原來的直線位錯經(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交割一對刃型位錯、一對螺型位錯或刃型和螺型位錯的交割右圖A,B為刃型位錯交割，C為螺型交割示意圖。,32,一般性結(jié)論?任意兩種類型位錯相互交割時，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位錯的柏氏矢量?螺型位錯上的割階比刃型位錯上的割階運動阻力大,盡管螺型位錯沒有固定的滑移面，似乎螺型位錯更容易運動，特別是交滑移，但螺型位錯上一旦形成割階，尤其是割階較大，運動就困難了。,

簡介：先進樹脂基復(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樹脂基復(fù)合材料的定義和分類2增強纖維和基體3樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計基本理論4樹脂基復(fù)合材料的疲勞5樹脂基復(fù)合材料的制造工藝和方法6樹脂基復(fù)合材料的無損檢測7樹脂基復(fù)合材料的優(yōu)化設(shè)計8樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用,0引言,0引言,大飛機計劃與研發(fā)目標,1樹脂基復(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，另一種為功能增強相。幾種材料通過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)于各單獨組分材料，并在某些方面可能具有獨特性能。樹脂基復(fù)合材料（PMCSPOLYMERMATRIXCOMPOSITES）是一種或多種細小形狀（直徑為微米級）的材料（分散相或稱增強體），分散于樹脂基體中組成的。,1樹脂基復(fù)合材料的定義和分類,分類按分散相的形狀分長纖維（連續(xù)）增強樹脂基復(fù)合材料顆粒增強樹脂基復(fù)合材料晶須增強樹脂基復(fù)合材料短纖維（不連續(xù)）增強樹脂基復(fù)合材料按增強體的纖維分玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料（GFRP）碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料（CFRP）芳綸纖維增強樹脂基復(fù)合材料（AFRP）硼纖維增強樹脂基復(fù)合材料（BFRP）按基體材料分熱固性樹脂基復(fù)合材料（THERMOSETTINGMATRIXCOMPOSITES）熱塑性樹脂基復(fù)合材料（THERMOPLASTICMATRIXCOMPOSITES）,2增強纖維和基體,21先進增強材料22高性能樹脂基體,21先進增強材料,21先進增強材料,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先進增強材料,211碳纖維,,按力學(xué)性能分類高強型（HT）超高強型（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（實驗室研制）,21先進增強材料,211碳纖維,典型碳纖維制造商、牌號及其特性,21先進增強材料,211碳纖維,續(xù)表,21先進增強材料,211碳纖維2111碳纖維表面改性碳纖維經(jīng)過高溫碳化處理后，表面活性基團很少，使表面呈現(xiàn)出液性，與基體樹脂潤濕性很差，導(dǎo)致復(fù)合材料層間剪切強度低，達不到設(shè)計或?qū)嵱玫囊?。常見的表面處理方法如?21先進增強材料,211碳纖維2112碳纖維發(fā)展趨勢不斷提高拉伸強度現(xiàn)已研制碳纖維的拉伸強度僅為理論強度的5，強度提高潛力大；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)量擴大，價格日趨下降；納米碳纖維將成為新的成長點。,21先進增強材料,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，是近年來高性能纖維材料中發(fā)展最快的纖維。,21先進增強材料,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、運輸和公安部門，特別在固體火箭發(fā)動機殼體、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度、比模量明顯優(yōu)于高強S994玻璃纖維，芳綸發(fā)動機殼體比玻璃增強環(huán)氧樹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)動機的關(guān)鍵指標質(zhì)量比突破092，大幅度增加導(dǎo)彈的射程。芳綸/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料還大量應(yīng)用于制造先進的飛機，其應(yīng)用部位有發(fā)動機倉、中央發(fā)動機整流罩、機翼與機身整流罩等飛機部件。此外，飛機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先進增強材料,212芳香族聚酰胺纖維（芳綸）2122芳綸纖維的發(fā)展趨勢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)補強材料應(yīng)用芳綸浸漬環(huán)氧樹脂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；取向纖維增強熱塑性材料0TPC力學(xué)性能較普通短纖維增強塑料高出許多，強韌，耐沖擊性好，操作環(huán)境無污染，存放和后加工性比較方便，適應(yīng)性強,21先進增強材料,213聚芳酯纖維聚芳酯纖維實際上是芳香族聚酯共聚纖維。因為單純由對苯二甲酸或其酯類與對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纖維。共聚組分的選擇目的是尋找相對廉價、能保持高強度、高模量、共聚物熔點相對較低、易紡成纖維的最佳組分和配比。目前國際上聚芳酯纖維的商品名主要有維克特蘭（VECTRON）和愛克諾樂（EKONOL）。,“EKONOL”纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu),“VECTRON”纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu),21先進增強材料,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度和模量與對位芳綸（PPTA）處于同一水平，但在濕態(tài)下強度保持率為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度優(yōu)于PPTA纖維；耐磨性、耐切割性、耐溶劑和耐酸堿性、振動能吸收性和耐沖擊周期性也優(yōu)于PPTA纖維；同時，自燃性、燃燒時不熔滴、耐侯性與PPTA相似。,21先進增強材料,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，當用于增強橡膠和聚合物時，其界面粘結(jié)性和耐疲勞性稍差。,21先進增強材料,214有機雜環(huán)類纖維2141聚苯并二噁唑（PBO）纖維聚對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，可制備不同的形式如連續(xù)纖維、精紡細紗、布、縫合織物、短切纖維、漿粕等。PBO產(chǎn)品有美國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。,21先進增強材料,214有機雜環(huán)類纖維2141聚苯并二噁唑（PBO）纖維21411PBO纖維的性能,21先進增強材料,214有機雜環(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改善PBO纖維的粘接性能。針對PBO纖維的特性，中國采用反應(yīng)性單體并利用高能射線輻照技術(shù)對PBO纖維表面接枝處理，以改善纖維與環(huán)氧樹脂基體的界面粘接性能。溶解性拜耳公司通過引入烷氧取代基來改善溶解性；道化學(xué)公司曾研制一種聯(lián)苯并雙噁唑類的纖維；,21先進增強材料,214有機雜環(huán)類纖維2141聚苯并二噁唑（PBO）纖維21413PBO纖維的應(yīng)用高強繩索以及高性能帆布；高強復(fù)合材料，PBO纖維已成為高性能的新一代增強纖維，可以同時滿足重量輕、高強度、高模量、耐高溫性要求，因此在特種壓力容器結(jié)構(gòu)材料、高級體育運動競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，如制造飛機機身、防彈衣、頭盔等；其他特種防護材料，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先進增強材料,214有機雜環(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先進增強材料,214有機雜環(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)合材料的新型增強體?？椢镉糜诜缽椃⒑教祛I(lǐng)域中的火箭發(fā)動機殼體、太陽能陣列、壓力閥和空間結(jié)構(gòu)架，是未來的宇航材料。中國曾進行合成工藝的基礎(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先進增強材料,214有機雜環(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先進增強材料,214有機雜環(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、防護手套、圍裙、阻燃裝飾品、高溫濾帶和阻燃復(fù)合材料增強纖維，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先進增強材料,214有機雜環(huán)類纖維2144剛性高性能纖維M51998年AKZONOBEL公開報道了他們最新開發(fā)成功的一種剛性的聚合物纖維，商品名為Ｍ５，縮寫為PIPD。,21先進增強材料,214有機雜環(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的抗斷裂強度稍低于PBO，遠遠高于芳綸（PPTA）和碳纖維，其斷后延伸率為14；M5的模量是最高的，達到了350GPA；M5的壓縮強度低于碳纖維，但卻遠遠高于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先進增強材料,214有機雜環(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，要高于PPTA纖維阻燃性能上，M5要遠遠好于PPTA纖維，對M5和PPTA纖維的燃燒實驗顯示，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值相對較低。,21先進增強材料,214有機雜環(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可以作為先進復(fù)合材料的增強材料在航空航天等領(lǐng)域大有用武之地，它可作為防護材料使用，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、救險需要、航空航天、國防建設(shè)、新型建筑、高速交通工具、海洋開發(fā)、體育器械、新能源、環(huán)境產(chǎn)業(yè)及防護用具等許多高技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。,21先進增強材料,215超高分子量聚乙烯纖維20世紀80年代以來，西方國家研制出了UHMWPE纖維，其彈性模量達到120GPA，拉伸強度達到4GPA左右，而且密度卻小于10G/CM3。由于其原料價廉，對發(fā)展輕型高強度、高模量的新型復(fù)合材料具有很大優(yōu)勢，國外很快實現(xiàn)了工業(yè)化。,21先進增強材料,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)合材料對電磁波的透過率大于玻璃纖維復(fù)合材料，幾乎全透過，是制造雷達天線罩、光纖電纜加強芯最優(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度。,21先進增強材料,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，價格低等優(yōu)點，很有發(fā)展?jié)摿ΑHMWPE纖維復(fù)合材料最大的優(yōu)點是重量大幅度地減輕，沖擊強度提高，消振性明顯改善，以該材料制成的防護制品如防護性護板、防彈背心、防護用頭盔、飛機結(jié)構(gòu)部件、坦克的防碎片內(nèi)襯等有較大的實用價值。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先進增強材料,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)國防部下令開發(fā)的。從1960年代開始，經(jīng)過近30多年的努力，在前蘇聯(lián)解體前終于成功開發(fā)了CBF。并首先被應(yīng)用于國防軍工。1975年7月17日與蘇聯(lián)“聯(lián)盟19”號宇宙飛船第一次完成對接的美國“阿波羅”號宇宙飛船的結(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，通過鉑銠合金拉絲漏板制成的連續(xù)纖維。2003年美國軍方甚至收購了其國內(nèi)一個創(chuàng)辦不久的CBF生產(chǎn)工廠，現(xiàn)在這個工廠就設(shè)立在美國南部阿拉巴馬州的軍事基地，產(chǎn)品100用于國防軍工，其CBF的具體應(yīng)用至今對外秘而不宣顯然，這些年來，美國軍方在CBF的應(yīng)用研究中又發(fā)現(xiàn)了許多新的價值。,21先進增強材料,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度與硅酸鹽的天然相容性突出的化學(xué)穩(wěn)定性美國德州的CBF工業(yè)聯(lián)盟指出“CBF是碳纖維的低價替代品，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任何添加劑，是目前為止唯一的無環(huán)境污染的不致癌的綠色健康玻璃質(zhì)纖維產(chǎn)品。美國作為世界保護環(huán)境的倡導(dǎo)者，將全力發(fā)展無污染的綠色工業(yè)材料，所以CBF在復(fù)合材料的增強材料領(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先進增強材料,216連續(xù)玄武巖纖維2162連續(xù)玄武巖纖維的應(yīng)用CBF增強樹脂基復(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、大口徑機槍槍架、坦克裝甲車輛的薄板裝甲、汽車發(fā)動機罩、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)悉美國通過福特、通用等汽車制造公司正在著手起草制訂采用CBF替代碳纖維作增強材料的工業(yè)標準。用CBF纏繞環(huán)氧樹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。由于碳纖維的嚴重短缺，受沖擊或者說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，以解碳纖維價格奇高和短缺帶來的困惑；再是可利用CBF開發(fā)休閑體育用品的新產(chǎn)品。,22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂222雙馬來酰亞胺樹脂223氰酸酯樹脂224熱固性聚酰亞胺樹脂基體,22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂是指分子中含有二個或二個以上環(huán)氧基并在適當化學(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，且電絕緣性能和機械強度都很高的熱固性樹脂。它具有許多優(yōu)良的性能，對金屬和非金屬都有很好的膠接效果，所以環(huán)氧樹脂有“萬能膠”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)氧樹脂,,22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2211環(huán)氧樹脂改性21111聚苯醚PPO/環(huán)氧樹脂21112氰酸酯/環(huán)氧樹脂21113活性聚氨酯單體改性環(huán)氧有機硅樹脂21114液晶改性環(huán)氧樹脂PHBHQ/CYD128/二元胺固化體系液晶雙馬來酰亞胺增韌液晶環(huán)氧樹脂側(cè)鏈液晶環(huán)氧樹脂及其固化物21115耐熱性聚合物改性環(huán)氧樹脂,22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2211環(huán)氧樹脂改性21111聚苯醚PPO/環(huán)氧樹脂PPO/環(huán)氧樹脂共混體系中，當PPO用量較大致使其成為連續(xù)相時，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)氧樹脂共混體系的電性能比環(huán)氧樹脂有明顯的改善，介電常數(shù)隨著PPO的用量的增加而呈直線下降趨勢。PPO/環(huán)氧樹脂共混體系的耐熱性能較環(huán)氧樹脂有較大幅度的提高。PPO/環(huán)氧樹脂共混體系改善了PPO作為銅箔基板CCL基材時存在的缺陷，有望成為CCL的理想基材。,22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2211環(huán)氧樹脂改性21112氰酸酯/環(huán)氧樹脂與環(huán)氧樹脂共混是氰酸酯樹脂最主要的改性方法。大多數(shù)商品化的氰酸酯預(yù)浸料樹脂都是CE/EP樹脂的共混物。與EP樹脂共混，可提高樹脂的性價比，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高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2211環(huán)氧樹脂改性21113活性聚氨酯單體改性環(huán)氧有機硅樹脂有機硅鏈段的接枝改善了環(huán)氧樹脂的疏水性、耐候性及耐高低溫性能；但同時降低了環(huán)氧樹脂與金屬基體附著性強的特性，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)氧有機硅樹脂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高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2211環(huán)氧樹脂改性21114液晶改性環(huán)氧樹脂PHBHQ/CYD128/二元胺固化體系對羥基苯甲酸對羥基苯酯二縮水甘油醚PHBHQ是一種典型的主鏈液晶環(huán)氧樹脂，用它增韌普通環(huán)氧樹脂取得了突破性進展。PHBHQ能形成介晶域，增強和誘發(fā)銀紋和剪切帶的形成，使環(huán)氧韌性大幅度提高；當PHBHQ的質(zhì)量分數(shù)達50時，澆鑄體的沖擊強度提高75，熱變形溫度提高近30℃；隨PHBHQ含量的增加凝膠時間逐漸縮短；固化度高，反應(yīng)較完全；,22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2211環(huán)氧樹脂改性21114液晶改性環(huán)氧樹脂液晶雙馬來酰亞胺增韌液晶環(huán)氧樹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、含柔性鏈C10的雙馬來酰亞胺與聯(lián)苯二酚為原料的液晶環(huán)氧樹脂制備共聚物，增加雙馬型聚酰亞胺和環(huán)氧樹脂的韌性，改善加工性能，制的具有較高的力學(xué)性能、耐熱性的熱固性樹脂。液晶雙馬來酰亞胺與液晶環(huán)氧樹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高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2211環(huán)氧樹脂改性21114液晶改性環(huán)氧樹脂側(cè)鏈液晶環(huán)氧樹脂及其固化物近年來隨著電子工業(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環(huán)氧樹脂MEP、側(cè)鏈液晶環(huán)氧樹脂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高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2211環(huán)氧樹脂改性21115耐熱性聚合物改性環(huán)氧樹脂有機硅硼改性環(huán)氧樹脂烯丙基取代的降冰片烯二羰基酰亞胺樹脂改性環(huán)氧樹脂雙馬來酰亞胺改性環(huán)氧樹脂酚酞聚醚酮PEKC改性環(huán)氧端基酚酞聚芳醚腈EPCE改性環(huán)氧樹脂新型聚醚酰亞胺PEI改性環(huán)氧樹脂,22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2212耐熱性環(huán)氧樹脂提高環(huán)氧樹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)氧樹脂；合成具有上述新型環(huán)樹脂基本結(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)氧樹脂。由多種環(huán)氧樹脂，固化劑，無機微粉，納米改性劑，硼、硅有機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)氧樹脂PPESKEP萘系環(huán)氧樹脂含有聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂,脂環(huán)族耐溫環(huán)氧樹脂TDE85新型雙酚S環(huán)氧樹脂BPSER,22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2213耐濕性環(huán)氧樹脂吸濕規(guī)律①交聯(lián)密度越大，吸水率亦越高；②吸水程度不能簡單地僅以極性基團濃度和類型解釋，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15，同時達到阻燃效果；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反應(yīng),22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2214低應(yīng)力環(huán)氧樹脂日本三菱公司研制的低應(yīng)力樹脂390很好的解決了熱應(yīng)力問題。,22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2215高韌性環(huán)氧樹脂,22高性能樹脂基體,221環(huán)氧樹脂2216高性能阻燃環(huán)氧樹脂三聚磷腈環(huán)氧樹脂羥苯基磷酸酯和羥苯基氧磷型環(huán)氧樹脂阻燃性固化劑,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,氮系氰酸酯樹脂咪唑與銅、鈷、鎳、鉻絡(luò)合物含三嗪環(huán)的酚醛樹脂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脂硼氮配位結(jié)構(gòu)酚醛樹脂,,,,22高性能樹脂基體,222雙馬來酰亞胺樹脂2221雙馬來酰亞胺樹脂的改性22211熱塑性樹脂改性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雙馬來酰亞胺樹脂的應(yīng)用,22高性能樹脂基體,222雙馬來酰亞胺樹脂雙馬來酰亞胺（簡稱BMI或雙馬）是以馬來酰亞胺為活性端基的雙官能團化合物。20世紀60年代末期，法國羅納普朗克公司首先制出M33BMI樹脂及其復(fù)合材料。BMI樹脂具有與典型的熱固性樹脂相似的流動性和可模塑性，可用與環(huán)氧樹脂類同的工藝方法進行加工成形；同時，BMI樹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)氧樹脂耐熱性相對較低和耐高溫聚酰亞胺樹脂成形溫度高壓力大的缺點，因此，近20年來，BMI樹脂得到了迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。,22高性能樹脂基體,222雙馬來酰亞胺樹脂2221雙馬來酰亞胺樹脂的改性22211熱塑性樹脂改性BMI聚苯并咪唑（PBI）,22高性能樹脂基體,222雙馬來酰亞胺樹脂2221雙馬來酰亞胺樹脂的改性22211熱塑性樹脂改性BMIPES、PEI和PH,22高性能樹脂基體,222雙馬來酰亞胺樹脂2221雙馬來酰亞胺樹脂的改性22211熱塑性樹脂改性BMI聚醚酮（PEKC）,PEKC改性BMI樹脂性能,改性體系的熱失重分析TG,22高性能樹脂基體,222雙馬來酰亞胺樹脂2221雙馬來酰亞胺樹脂的改性22211熱塑性樹脂改性BMI聚砜,聚砜改性BMI/T300復(fù)合材料的性能,22高性能樹脂基體,222雙馬來酰亞胺樹脂2221雙馬來酰亞胺樹脂的改性22212環(huán)氧改性BMI環(huán)氧主要改性BMI體系的工藝性和增強材料之間的界面粘結(jié)，也可改善BMI樹脂體系的韌性。環(huán)氧樹脂本身很難與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是通過用過量的環(huán)氧樹脂與BMI及二元胺預(yù)聚，得到端基為環(huán)氧基團的樹脂。合成改性劑,22高性能樹脂基體,222雙馬來酰亞胺樹脂2221雙馬來酰亞胺樹脂的改性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，同時改善體系介電性能及降低吸水率等。CE改性BMI樹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往往需要使用過量的鹵化氰，使形成的有毒廢液難以處理等，阻礙了氰酸酯樹脂在改性BMI樹脂體系中的廣泛發(fā)展和應(yīng)用。氰酸酯對BMI的改性機理一般認為是BMI和氰酸酯共聚；另一種機理認為BMI與氰酸形成互穿網(wǎng)絡(luò)達到增韌改性效果。如MITSUBISHI的BT樹脂被認為是一種互穿網(wǎng)絡(luò)體系。,22高性能樹脂基體,222雙馬來酰亞胺樹脂2221雙馬來酰亞胺樹脂的改性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高性能樹脂基體,222雙馬來酰亞胺樹脂2221雙馬來酰亞胺樹脂的改性22215二元胺改

簡介：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移動而導(dǎo)致晶體的一部分相對于另一部分，沿著一定晶面和晶向作相對的移動，即晶體塑性變形的滑移機制。,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有產(chǎn)生滑移，滑移帶的發(fā)展過程，首先是出現(xiàn)細滑移線，后來才發(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行的，此晶向稱為滑移方向。滑移面與滑移方向大致是最密排面和最密排方向，因為此時派納力最小。B柏氏矢量G切變模量Γ泊松比A滑移面的面間距一個滑移面和此面上的一個滑移方向組成一個滑移系,,,（1）FCC滑移系滑移方向，滑移面一般為{111}面心立方結(jié)構(gòu)共有四個不同的{111}晶面，每個滑移面上有三個晶向，故共有4312個滑移系。,（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)當滑移面為（0001）時，晶體中滑移面只有一個，此面上有三個晶向，故滑移系數(shù)目為133個。B當滑移面為{1，0，1，0}時，晶體中滑移面共有3個，每個滑移面上一個晶向，故滑移系數(shù)目為313個。C當滑移面為斜面{1，0，1，1}時，此時滑移面共有6個，每個滑移面上一個，故滑移系數(shù)目為616個。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滑移方向為，可能出現(xiàn)的滑移面有{110}、{112}、{123}如果三組滑移面都能啟動，則潛在的滑移系數(shù)目為（個）,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)對一個單晶圓柱體試樣作拉伸試驗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，可分解為兩個分應(yīng)力，一個為垂直于滑移面的分正應(yīng)力，另一個為分切應(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。對于任一給定的Φ值，取向因子的最大值出現(xiàn)在Λ90oΦ時當Φ45o時（也為45o），取向因子有最大值1/2，此時，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，可以粗略認為金屬單晶體在外力作用下，滑移系一開動就相當于晶體開始屈服，此時，對應(yīng)于臨界分切應(yīng)力的外加應(yīng)力就相當于屈服強度ΣS。單晶體的屈服強度隨取向因子而改變Φ45o時，，取向因子達到最大值，產(chǎn)生拉伸變形的屈服應(yīng)力最小。Φ90o或0o時,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，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．拉伸和壓縮時晶體的轉(zhuǎn)動,（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。B分切應(yīng)力當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，又可分解為平行于滑移方向和垂直于滑移方向的兩個分力。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，在產(chǎn)生滑移的過程中，晶體的位向在不斷改變，不僅滑移面在轉(zhuǎn)動，而且滑移方向也改變位向。,（2）壓縮壓縮時晶體的滑移面，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)動后，就會轉(zhuǎn)到此夾角越來越遠離45o的位向，從而使滑移變得越來越困難。幾何軟化經(jīng)滑移和轉(zhuǎn)動后，一些原來角度遠離45o的晶面將轉(zhuǎn)到接近45o，使滑移變得容易進行。,5．多系滑移與交滑移,（1）多系滑移。單滑移只有一個特定的滑移系處于最有利的位置而優(yōu)先開動時，形成單滑移。（2）多系滑移由于變形時晶體轉(zhuǎn)動的結(jié)果，有兩組或幾組滑移面同時轉(zhuǎn)到有利位向，使滑移可能在兩組或更多的滑移面上同時或交替地進行，形成“雙滑移”或“多滑移”。此時，外力對兩個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動時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另一滑移系起潛在的強化作用，造成另一滑移系的起動比較困難，所以實際上第一滑移系將繼續(xù)作用到穿過AC并達到P′，第二滑移系才開始動作，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或多個滑移面共同沿著一個滑移方向的滑移。交滑移的實質(zhì)是螺位錯在不改變滑移方向的情況下，從一個滑移面滑到交線處，轉(zhuǎn)到另一個滑移面的過程。,,交滑移是純螺位錯的運動，當螺位錯分解為擴展位錯時，欲交滑移，必須先束集為全螺位錯，此過程與層錯能有關(guān)（層錯能越低，越難束集，難以發(fā)生交滑移），還可因熱激活而得到促進。,AL易交滑移，產(chǎn)生波紋狀滑移帶,CU不易交滑移，無波紋狀滑移帶,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。,,變形孿晶也是通過位錯的運動來實現(xiàn)的，可看作是部分位錯滑過孿晶面一側(cè)的切變區(qū)中各層晶面而進行的。,,,,肖克萊不全位錯的柏氏矢量，該例中孿生時原子在（111）面沿1，1，2晶向移動1/3D1，1，2距離，實質(zhì)就是一個肖克萊不全位錯的移動。,2．孿生的特點（1）孿生是一部分晶體沿孿晶面相對于另一部分晶體作切變，切變時原子移動的距離是孿生方向原子間距的分數(shù)倍；孿生是部分位錯運動的結(jié)果；孿晶面兩側(cè)晶體的位向不同，呈鏡面對稱；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（2）孿晶的萌生一般需要較大的應(yīng)力，但隨后長大所需的應(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（3）形變孿晶常見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）孿生本身對金屬塑性變形的貢獻不大，但形成的孿晶改變了晶體的位向，使新的滑移系開動，間接對塑性變形有貢獻。,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現(xiàn)，或者在變形受到某種約束時才出現(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1．各晶粒變形的不同時性和不均勻性。2．各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性，需要五個以上的獨立滑移系同時動作。由于晶界阻滯效應(yīng)及取向差效應(yīng)，變形從某個晶粒開始以后，不可能從一個晶粒直接延續(xù)到另一個晶粒之中，但多晶體作為一個連續(xù)的整體，每個晶粒處于其它晶粒的包圍之中，不允許各個晶粒在任一滑移系中自由變形，否則必將造成晶界開裂，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)至少能在五個獨立的滑移系上進行滑移。FCC和BCC金屬能滿足五個以上獨立滑移系的條件，塑性通常較好；而HCP金屬獨立滑移系少，塑性通常不好。,二、多晶體金屬塑性變形的特點3．滑移的傳遞，必須激發(fā)相鄰晶粒的位錯源。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，一般說來，晶界阻滯效應(yīng)只在變形早期較重要。5．塑性變形時，導(dǎo)致一些物理、化學(xué)性能的變化。6．時間性。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)變曲線就沒有那么大的差別。,三、晶粒大小對機械性能的影響,1．晶粒大小對金屬室溫機械性能的影響晶粒越細，室溫強度，包括ΣS，ΣB，Σ1較大，塑性較好，稱為細晶強化例10鋼ΣS與晶粒大小的關(guān)系HALLPETCH公式ΣSΣIKD1/2ΣI，K材料常數(shù)大量實驗表明，HALLPETCH公式不僅適用于屈服強度，同時也適用于整個流變范圍以至斷裂強度。,三、晶粒大小對機械性能的影響,2．晶粒大小對高溫強度的影響高溫下晶界在應(yīng)力作用下會產(chǎn)生粘滯性流動，發(fā)生晶粒沿晶界的相對滑動；另外，還可能產(chǎn)生“擴散蠕變”，所以，細晶粒組織的高溫強度反而較低。,§3合金的塑性變形,一、單相固溶體合金塑性變形的特點1．固溶強化溶質(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，這就是固溶強化。,,單相固溶體合金塑性變形的特點對于同一溶質(zhì)，固溶體的屈服強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,固溶強化的機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2．屈服點現(xiàn)象試樣開始屈服時對應(yīng)的應(yīng)力稱為上屈服點載荷首次降低的最低載荷或不變載荷稱為下屈服點，試樣繼續(xù)伸長，應(yīng)力保持為定值或有微小的波動，在拉伸曲線上出現(xiàn)一個應(yīng)力平臺區(qū)，試樣在此恒定應(yīng)力下的伸長稱為屈服伸長。,,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。呂德斯帶會造成拉伸和深沖過程中工件表面不平整。,單相固溶體合金塑性變形的特點之屈服現(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)原子與位錯的應(yīng)力場發(fā)生彈性交互作用，形成氣團釘扎位錯運動，必須在更大的應(yīng)力作用下才能產(chǎn)生新的位錯或使位錯脫釘，表現(xiàn)為上屈服點；一旦脫釘，使位錯繼續(xù)運動的應(yīng)力就不需開始時那么大，故應(yīng)力值下降到下屈服點，試樣繼續(xù)伸長，應(yīng)力保持為定值或有微少的波動。,單相固溶體合金塑性變形的特點之屈服現(xiàn)象的解釋解釋B位錯運動與增殖的結(jié)果。應(yīng)變速率Ε’∝ΡMBV其中Ε’應(yīng)變速率，可通過試驗機人為控制成固定不變的速度ΡM位錯密度，B柏氏矢量而位錯運動速度V（Τ/Τ0）M‘其中Τ0位錯作單位速度運動時所需的應(yīng)力M‘應(yīng)力敏感指數(shù)，Τ外加有效應(yīng)力開始變形時，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；一旦塑性變形開始后，位錯迅速增殖，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。,單相固溶體合金塑性變形的特點之3．應(yīng)變時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℃）時效幾小時后再進行拉伸，此時屈服點現(xiàn)象重新出現(xiàn)，并且上屈服點升高，這種現(xiàn)象即應(yīng)變時效,,。單相固溶體合金塑性變形的特點之3．應(yīng)變時效原因室溫長期停留或低溫時效期間，溶質(zhì)原子C、N又聚集到位錯線周圍重新形成氣團所致。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．板材在深沖之前進行比屈服伸長范圍稍大的預(yù)變形（約052變形度），使位錯掙脫氣團的釘扎，然后盡快進行深沖。,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，稱為聚合型；如果第二相粒子十分細小，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）如果兩個相都具有塑性，則合金的變形決定于兩相的體積分數(shù)。等應(yīng)變理論假定塑性變形過程中兩相應(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為兩個相的體積分數(shù)F1F21Σ1、Σ2為兩個相在此應(yīng)變時的流變應(yīng)力等應(yīng)力理論假定塑性變形過程中兩相應(yīng)力相同。對合金施加一定應(yīng)力時，平均應(yīng)變ΕAF1Ε1F2Ε2其中F1、F2為兩個相的體積分數(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）如果兩相中一個是塑性相，而另一個是硬脆相時，則合金的機械性能主要取決于硬脆相的存在情況。（A）第二相粗大。變形只在機體中，第二相易破碎或周圍產(chǎn)生裂紋，合金強度塑性不好（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?shù)诙嘁约毿浬⒌奈⒘＞鶆蚍植荚诨w相中時，將產(chǎn)生顯著的強化作用，通常將微粒分成不可變形的和可變形的兩類。（1）不可變形微粒的強化作用奧羅萬機制（位錯繞過機制）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機制（位錯繞過機制）使位錯線彎曲到曲率半徑為R時，所需的切應(yīng)力為ΤGB/（2R）設(shè)顆粒間距為Λ，則ΤGB/Λ，∴RMINΛ/2只有當外力大于GB/Λ時，位錯線才能繞過粒子。減小粒子尺寸（在同樣的體積分數(shù)時，粒子越小則粒子間距也越?。┗蛱岣吡Ｗ拥捏w積分數(shù)，都使合金的強度提高。,（2）可變形微粒的強化作用切割機制適用于第二相粒子較軟并與基體共格的情形。,,可變形微粒的強化作用切割機制強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．位錯切過粒子后產(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)，位錯切過之后，沿滑移面產(chǎn)生反相疇，使位錯切過粒子時需要附加應(yīng)力。C．由于粒子的點陣常數(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，阻礙位錯運動。D．由于粒子的層錯能與基體的不同，擴展位錯切過粒子時，其寬度會產(chǎn)生變化，引起能量升高，從而強化。E．由于基體和粒子中滑移面的取向不一致，螺型位錯線切過粒子時必然產(chǎn)生一割階，而割階會妨礙整個位錯線的移動。在實際合金中，起主要作用的往往是12種。增大粒子尺寸或增加體積分數(shù)有利于提高強度。,例AL16CUAT的時效,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。材料類型層錯能高的金屬（如AL、FE）等，當變形程度較高時，出現(xiàn)明顯的胞狀組織；低層錯能金屬，不易形成位錯纏結(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階段I．易滑移階段發(fā)生單滑移，位錯移動和增殖所遇到的阻力很小，ΘI很低，約為104G數(shù)量級。II．線性硬化階段發(fā)生多系滑移，位錯運動困難，ΘII遠大于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的多滑移過程有關(guān)，ΘIII隨應(yīng)變增加而降低，應(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含量對加工硬化的影響13228MG21617MG31097MG40544MG50MG,,5．加工硬化的實際意義使金屬基體具有一定的抗偶然過載的能力。加工硬化和塑性變形適當配合可使金屬進行均勻塑性變形。是強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，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，作用范圍為整個工件，它是由金屬材料（或零件）各個部分（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，嚴重時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，往往在晶粒內(nèi)或晶粒之間保持平衡，是由于晶粒或亞晶粒之間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。塑性變形時產(chǎn)生大量空位和位錯，其周圍產(chǎn)生了點陣畸變和應(yīng)力場，此時的內(nèi)應(yīng)力是在幾百或幾千個原子范圍內(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，這個過程稱為“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)在拉絲時形成，使各個晶粒的某一晶向轉(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，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)取向的趨勢越明顯。完全理想的織構(gòu)，取向如同單晶，實際上，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，聚合物的變形強烈地依賴于溫度和時間，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，可采用適當交聯(lián)保證彈性），除了整個分子的相對運動外，還可實現(xiàn)分子不同鏈段之間的相對運動。這種分子的運動依賴于溫度和時間，具有明顯的松弛特性，引起了聚合物變形的一系列特點。,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、屈服強度和斷裂強度。當ΣΣL后，鏈段發(fā)生可恢復(fù)的運動，產(chǎn)生可恢復(fù)的變形，同時應(yīng)力應(yīng)變曲線偏離線性關(guān)系。當ΣΣY，聚合物屈服，同時出現(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，即應(yīng)力不變而應(yīng)變持續(xù)增加，最后出現(xiàn)應(yīng)變強化導(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?？梢姡S溫度的上升，有機玻璃的模具、屈服強度和斷裂強度下降，延性增加。在4℃，有機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。一般來說，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。應(yīng)變速率對應(yīng)力應(yīng)變行為的影響是增加應(yīng)變速率相當于降低溫度。,2屈服與冷拉由圖51、52可知，其一，聚合物的模具和強度比金屬材料低得多，屈服應(yīng)變和斷裂伸長比金屬高得多；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程。可見，在拉伸初始階段，試樣工作段被均勻拉伸；到達屈服點時，工作段局部區(qū)域出現(xiàn)縮頸，繼續(xù)拉伸時，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展，直到整個工作段均勻變細后，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，這樣一個拉伸過程稱為冷拉。,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)生的高彈性稱為強迫高彈性。強迫高彈性產(chǎn)生的原因是在外力作用下，原來被凍結(jié)的鏈段得以克服摩擦阻力而運動，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)。這是因為結(jié)晶聚合物的冷拉過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。聚合物冷拉成頸過程的真應(yīng)力真應(yīng)變曲線見圖54。聚合物的冷拉變形目前已成為制備高模量和高強度纖維的重要工藝。,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，剪切屈服還可通過孿生和馬氏體轉(zhuǎn)變的方式進行。,銀紋某些聚合物在玻璃態(tài)拉伸時，會出現(xiàn)肉眼可見的微細凹槽，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，裂紋的兩個張開面之間完全是空的，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)，分子不易運動，在拉伸時表現(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)氧樹脂在室溫下單向拉伸和壓縮時的應(yīng)力應(yīng)變曲線。環(huán)氧樹脂的玻璃化溫度為100℃，這種交聯(lián)作用很強的聚合物，在室

簡介：計算機在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用,第3章材料科學(xué)與行為工藝的計算機模擬,王建剛,本章要點,31組織轉(zhuǎn)變的計算機模擬,34計算機模擬在材料科學(xué)中的應(yīng)用,32計算機相平衡計算方法,33相圖計算發(fā)展和軟件介紹,計算機在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用,31組織轉(zhuǎn)變的計算機模擬,,70’S，計算機模擬技術(shù)開展，使材料的組織轉(zhuǎn)變數(shù)值模擬提到日程上來，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)冷卻過程的組織轉(zhuǎn)變情況。,一、TTT和CCT曲線,,1CCT曲線特點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)變開始與終了時間、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)變的計算機模擬,,1）組織轉(zhuǎn)變量與溫度成線性關(guān)系,2）組織轉(zhuǎn)變量與時間的對數(shù)成線性關(guān)系,式中ΤS，ΤF分別為轉(zhuǎn)變開始、終了時間；ΤI為實際冷卻瞬時時間,式中V0為組織的最大轉(zhuǎn)變量；TS，TF分別為轉(zhuǎn)變開始、終了溫度；TI為實際冷卻瞬時溫度。,2真實冷卻轉(zhuǎn)變過程,采用分段平均冷速代替瞬時冷速，分兩段第一段將材料臨界點溫度作為起始點；第二段將轉(zhuǎn)變開始溫度作為起始點。模擬計算過程如下1計算瞬時冷卻速度2計算第二段瞬時冷卻速度。,采用分段計算平均冷速代替瞬時冷速示意圖,第一段計算起始點,,第二段計算起始點,,3模擬計算要點,3計算轉(zhuǎn)變終了溫度及最大轉(zhuǎn)變量,4計算馬氏體轉(zhuǎn)變量,,三、采用TTT曲線模擬,1等溫轉(zhuǎn)變TTT曲線測在各溫度等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線。取F005的時間Τ005為轉(zhuǎn)變開始時間，取F095的時間Τ095為轉(zhuǎn)變終了時間。即得TTT圖。,等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線,TTT曲線,61組織轉(zhuǎn)變的計算機模擬,2等溫轉(zhuǎn)變過程的數(shù)學(xué)模型,如形核率及生長速度不為常數(shù)，而是隨時間改變，則有AVRAMI方程,式中F為轉(zhuǎn)變體積分數(shù)，Τ為等溫時間，系數(shù)B和N為與材料本性、工藝過程有關(guān)的常數(shù)，取決于I形核率和G生長速率。,,若等溫轉(zhuǎn)變?yōu)閿U散型轉(zhuǎn)變，JOHNSONMEHL模型,式中，I為形核率，G為生長速度。,若等溫轉(zhuǎn)變?yōu)榉菙U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,1按CCT模擬程序設(shè)計,2用TTT模擬連續(xù)冷卻程序設(shè)計,FI1為TI1溫度下保持時刻的轉(zhuǎn)變量。計算過程確定時間步長、冷卻開始時間和轉(zhuǎn)變終了溫度。計算不同時刻的溫度，馬氏體轉(zhuǎn)變量。計算孕育率，計算等溫轉(zhuǎn)變量。,五、現(xiàn)狀和發(fā)展,1采用CCT或TTT曲線模擬計算得到與實測值相吻合；2研究材料晶粒度和應(yīng)力等因素對組織模擬的影響；3從解傳熱與傳質(zhì)（擴散）方程出發(fā)，借助計算機求冷卻曲線等。,,,32相平衡計算方法相圖計算,人類測定相圖的歷史已有百余年，經(jīng)測定并且經(jīng)審定所匯編的二元相圖有四千余個。有當一部分二元相圖未完全測定。三元系相圖的測定主要還只是測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。隨著計算機發(fā)展，計算相圖迅速的發(fā)展。采用理想溶液和規(guī)則溶液模型計算相圖。,測定相圖與計算相圖,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。相圖計算步驟選取和輸入相互獨立的實測相圖數(shù)據(jù)和熱力學(xué)數(shù)據(jù)，運用最小二乘法以優(yōu)化熱力學(xué)函數(shù)解析表達式中得可調(diào)參數(shù)，然后通過使系統(tǒng)總的自由能趨于最小或使組元在各相中得化學(xué)位相等的條件對聯(lián)立方程組求解相平衡。,32相平衡計算方法相圖計算,2理想溶液模型簡介,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相平衡計算方法相圖計算,3規(guī)則溶液模型簡介,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、計算平衡相組成和繪制相圖,利用式1和式2可計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相平衡計算方法相圖計算,NIOMGO液相和固相為理想溶液。已知NIO和MGO的熔點分別為1960℃和2800℃，熔化熱分別為523KJ/MOL和774KJ/MOL。,3NIOMGO相圖計算,以純液態(tài)NIO作為NIO的標準態(tài)，純固態(tài)MGO作為MGO的標準態(tài)，則吉布斯自由能近似計算式為,NIOMGO相圖計算,,,32相平衡計算方法相圖計算,NIOMGO相圖計算,NIOMGO液相和固相為理想溶液。已知NIO和MGO的熔點分別為1960℃和2800℃，熔化熱分別為523KJ/MOL和774KJ/MOL。,用TURBOC編程,32相平衡計算方法相圖計算,NIOMGO相圖計算,NIOMGO液相和固相為理想溶液。已知NIO和MGO的熔點分別為1960℃和2800℃，熔化熱分別為523KJ/MOL和774KJ/MOL。,用MATLAB編程,33相圖計算發(fā)展歷程和計算機軟件介紹,相圖計算CALPHAD,相圖計算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)展形成的一門新的介于熱力學(xué)、相平衡和計算機科學(xué)之間的交叉學(xué)科。1977年，KAUFMANL創(chuàng)辦了以相圖計算為主的國際性學(xué)術(shù)雜志CALPHADJOURNAL,COMPUTERCOUPLINGOFPHASEDIAGRAMTHERMOCHEMISTRY。,1相圖計算過程,一、相圖計算的過程和特點,用CALPHAD方法計算相圖的主要步驟1）體系的熱力學(xué)、相平衡和晶體結(jié)構(gòu)等文獻數(shù)據(jù)的調(diào)研和評價。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?shù)乃惴ê拖鄳?yīng)的程序按照相平衡條件計算相圖。4）將計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行比較。,CALPHAD方法圖解,2CALPHAD方法的主要特點,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)測多元系熱力學(xué)性質(zhì)和相圖；3）利用相圖計算方法可以外推和預(yù)測相圖的亞穩(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)變量為坐標的各種相圖形式，以便用于不同條件下的材料制備過程。,二、相圖計算軟件介紹,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)計算熱力學(xué)中心為主開發(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、熱力學(xué)計算系統(tǒng)THERMOCALC和熱力學(xué)評估系統(tǒng)TOP；FACT是FACILITYFORTHEANALYSISOFCHEMICALTHERMODYNAMICS的簡稱。,THERMOCALC系統(tǒng),,HTTP//WWWTHERMOCALCCOM,有SGTE純物質(zhì)數(shù)據(jù)庫、SGTE溶液數(shù)據(jù)庫、FEBASE鐵基合金數(shù)據(jù)庫、KAUFMAN合金數(shù)據(jù)庫、ISHIDAIIIV族化合物數(shù)據(jù)庫以及SGTE鹽數(shù)據(jù)庫。主要模塊POLY3用于各種類型二元、三元和多元相圖的平衡計算；TOP（THERMOOPTIMIZER）模塊模型參數(shù)優(yōu)化程序。,FACT計算系統(tǒng),,HTTP//WWWFACTSAGECN/,FACT系統(tǒng)含有多個可用于化學(xué)熱力學(xué)計算的模塊，主要有1）化合物模塊中超過5000個化合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)；2）溶液模塊中有超過100個非理想溶液的數(shù)據(jù)庫；3）化學(xué)反應(yīng)模塊有大量的用于計算化學(xué)反應(yīng)的數(shù)據(jù)和多元多相平衡；4）計算二元化合物相圖，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算等。,THERMOCALC計算相圖舉例,FE8CRC三元系垂直截面圖,1）運行THERMOCALC系統(tǒng)后，在TCWMATERIAL窗選擇數(shù)據(jù)庫TER98，并選擇CR、FE和C元素。,THERMOCALC計算相圖舉例,FE8CRC三元系垂直截面圖,,2）確定溫度和成分等條件。,THERMOCALC計算相圖舉例,FE8CRC三元系垂直截面圖,3）定義繪制計算相圖參數(shù)，如X軸為碳的質(zhì)量分數(shù)WC（），Y軸為溫度，范圍200～2500K。,4）繪出相圖。,34計算機模擬在材料科學(xué)中的應(yīng)用,一、材料的組成和結(jié)構(gòu)與計算機模擬,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)備都是在計算機的控制下完成分析工作的。這些分析設(shè)備提供了不同的、功能強大的分析模擬軟件以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。,,二、金屬材料加工與計算機模擬,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，通過數(shù)值模擬和物理模擬相結(jié)合的方法，可實現(xiàn)電腦試生產(chǎn)、動態(tài)顯示材料加工和制備工藝的歷程、預(yù)測缺陷和優(yōu)化工藝。模擬方法的優(yōu)點①可預(yù)測產(chǎn)品質(zhì)量減少實驗次數(shù)；②可確定最佳工藝流程，以達到某一特殊性能要求；③動態(tài)顯示各個物理量的演變歷程和空間分布；④提供生產(chǎn)率。,,該鑄造過程仿真系統(tǒng)配置,,硬件SUN20工作站一臺，3GB硬盤，384內(nèi)存；軟件PRO/ENGINEER、MAGMASOFT。,工作過程制訂工藝方案→PRO/ENGINEER三維造型→CAD模型傳入（MAGMASOFT）→組裝鑄型（MAGMASOFT）→邊界條件設(shè)定→計算機模擬→模具加工（PRO/E）。,如采用模擬仿真系統(tǒng)對大功率柴油機鑄件的模擬,三、塑料加工中的計算機模擬,塑料制品一般采用模塑成型方法生產(chǎn)。計算機輔助工程（CAE）主要針對各種塑料成型過程進行模擬，該技術(shù)主要包括數(shù)值計算技術(shù)、計算機圖形學(xué)、工程分析與仿真、數(shù)據(jù)庫等的綜合性軟件系統(tǒng)。,四、計算機工藝模擬發(fā)展特點,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）模擬研究將會促進多學(xué)科合作，如數(shù)學(xué)、計算科學(xué)和材料力學(xué)等的合作；4）并行計算方法的采用可以明顯提高計算效率；5）系統(tǒng)工程的概念將是模具設(shè)計、制備到產(chǎn)品制造計算機上進行虛擬設(shè)計成為現(xiàn)實。,62材料熱加工模擬,模擬實例,鋁合金輪轂鑄造充型凝固數(shù)值模擬MAGMASOFT,鑄造充型凝固過程流程圖,材料熱加工模擬,模擬實例,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,模擬實例,鋁合金輪轂鑄造充型凝固數(shù)值模擬MAGMASOFT,凝固時間結(jié)果圖,縮松缺陷結(jié)結(jié)果,改良冷卻設(shè)計后的縮松,材料熱加工模擬,模擬實例,錐齒輪成形、熱處理數(shù)值模擬DEFORM,材料熱加工模擬,模擬實例,錐齒輪成形、熱處理數(shù)值模擬DEFORM,THANKYOU,

簡介：第二章幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)21晶體及其基本性質(zhì)22晶體的宏觀對稱23晶體的理想形態(tài)24晶體定向和結(jié)晶符號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?！裾J識結(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●對晶體的認識始于外部形態(tài)的觀察。●晶體的傳統(tǒng)定義外形具有規(guī)則幾何多面體形狀的固體。●傳統(tǒng)定義沒有揭示晶體的本質(zhì)特點?！駥w本質(zhì)的揭示始于1912年應(yīng)用X射線對晶體構(gòu)造進行研究。●嚴格的晶體定義晶體是內(nèi)部質(zhì)點在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體，或說是具有格子構(gòu)造的固體。,212等同點及空間格子●等同點結(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NACL晶體結(jié)構(gòu)，所有NA＋點屬于一類等同點，所有CL－點屬于另一類等同點。等同點位置不限于質(zhì)點中心，任何位置能引出一類等同點且構(gòu)成上圖的C圖形。,●空間格子等同點在三維空間呈格子狀排列稱空間格子?！窨臻g格子是表示晶體構(gòu)造規(guī)律的幾何圖形，是無限圖形。,空間格子,空間格子有下列幾種要素存在●結(jié)點空間格子中的等同點?！裥辛薪Y(jié)點在直線上的排列。行列中相鄰結(jié)點間的距離稱結(jié)點間距。同行列方向上結(jié)點間距相等；不同方向的行列，結(jié)點間距一般不等?！衩婢W(wǎng)結(jié)點在平面上的分布。單位面積內(nèi)結(jié)點的數(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?！衿叫辛骟w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速度與其面網(wǎng)密度一般呈反比關(guān)系?！裆L速度大的BC晶面逐漸變小，甚至消失；生長速度小的AB、CD晶面將逐漸擴展，最后保留下來。,●面角守恒定律實際晶體在生長過程中受過程因素的影響，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，其對應(yīng)晶面間的夾角恒等。面角守恒定律對結(jié)晶學(xué)的發(fā)展起了深遠的影響，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?！窠Y(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ΨQ性晶體中的晶面、晶棱、角頂、結(jié)點及物理化學(xué)性質(zhì)等在不同方向作有規(guī)律地重復(fù)。●最小內(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晶體的宏觀對稱221晶體對稱●對稱物體相等部分有規(guī)律的重復(fù)。觀察對稱性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。晶體的對稱由格子構(gòu)造所決定，有以下特點●符合格子構(gòu)造規(guī)律的對稱才能在晶體上出現(xiàn)，即晶體的對稱遵循“晶體對稱定律”?！窬w的對稱不僅表現(xiàn)在外形上，也表現(xiàn)在物理化學(xué)性質(zhì)上。,222晶體的對稱操作和對稱要素●對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)合動作等。●對稱要素進行對稱操作時借助的幾何要素（點、線、面）。●晶體的宏觀對稱要素對稱面、對稱軸、對稱中心、旋轉(zhuǎn)反伸軸（倒轉(zhuǎn)軸）、旋轉(zhuǎn)反映軸（映轉(zhuǎn)軸）,對稱面P●概念一個通過晶體中心的假想平面，能將晶體平分為互為鏡象的兩個相等部分，以符號P表示。●對稱面的對稱操作是對此平面的反映。●晶體上可沒有對稱面，也可有一個或幾個P，最多有9個，寫作9P。,立方體的九個對稱面,,,對稱軸LN●概念通過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LN。●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。●軸次高于2的L3、L4、L6稱高次軸。●晶體中可沒有對稱軸，也可有一種或幾種對稱軸同時存在。書寫時，三個四次軸記為3L4。,對稱軸及其垂直該軸切面的示意圖,關(guān)于晶體的對稱規(guī)律實際晶體中可以存在的對稱軸僅有L1、L2、L3、L4、L6。一次軸L1沒有意義；五次軸L5和高于六次的對稱軸（L7、L8）均不允許存在。,垂直對稱軸的面網(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),對稱中心C●概念晶體中心的一個假想定點，過此點任意直線的等距離兩端，可找到晶體的相同部分，用C表示。對稱操作是以此點為中心的反伸倒反。晶體中可沒有對稱中心，或僅有一個對稱中心。晶體中如果有C，晶體上的晶面必然是兩兩平行且相等。,對稱中心C的圖形,,旋轉(zhuǎn)反伸軸LIN（倒轉(zhuǎn)軸）●概念過晶體中心一假想直線，晶體繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度，再對對稱中心反伸，可使相等部分重復(fù)出現(xiàn)，以LIN表示?！駥ΨQ操作是旋轉(zhuǎn)＋反伸的復(fù)合操作?！褫S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，再對過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。●對稱操作為旋轉(zhuǎn)＋反映的復(fù)合操作。●軸次也只有LS1、LS2、LS3、LS4、LS6?！駴]有獨立的對稱要素，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對稱要素的組合在晶體對稱中，對稱要素間的組合服從“對稱要素組合定理”●定理一如有一偶次對稱軸LN與對稱中心共存，則過C且垂直于此LN的平面，必為一對稱面。簡式LN（偶）CLN（偶）PC（LN（偶）⊥P）逆定理1若有一偶次對稱軸LN垂直于對稱面P，二者的交點必為對稱中心C。簡式LN（偶）PLN（偶）PC（LN（偶）⊥P）逆定理2若有一對稱面P和對稱中心組合，必存在一個垂直于對稱面的偶次對稱軸。簡式PCLN（偶）PC（LN（偶）⊥P）,●定理二如有一個二次對稱軸L2垂直LN，則必有N個L2垂直LN，且任意兩相鄰L2間的夾角Δ360°／2N。簡式LNL2LNNL2（LN⊥L2）逆定理如有兩個L2以Δ角相交，則過兩者交點之公共垂線必為一N次對稱軸且N360°／2Δ。,●定理三若有一對稱面P包含LN，則必有N個P包含LN，且任意兩相鄰對稱面間的夾角Δ360°／2N。簡式LNP→LNNP（LN∥P）逆定理如有兩個P以Δ角相交，則兩者交線必為一個N次對稱軸且軸次N360°／2Δ。●定理四如有一對稱面P包含LIN或一L2垂直LIN，當N為偶數(shù)，則有N／2個P∥LIN和N／2個L2⊥LIN；N為奇數(shù)，則有N個P∥LIN和N個L2⊥LIN；且P的法線與L2間的夾角Δ均為360°／2N。簡式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LIN，N360°／2Δ。,,●定理五若LN與LM以Δ角斜交，則圍繞LN必有共點且對稱分布的N個LM，圍繞LM必有共點且對稱分布的M個LN，且任意兩相鄰的LN與LM間交角均為Δ。簡式LNLMNLMMLN（LN與LM斜交）,226對稱型（點群）●進行對稱要素組合分析，得到晶體的全部組合形式，稱為對稱型，共32種。由于在結(jié)晶多面體中對稱要素組合相交于一點，對稱型又稱點群。●對稱型中使用的對稱要素L1、L2、L3、L4、L6；P（PLI2）；C（CLI1）；LI1C、LI2P、LI3L3十C、LI4、LI6●對稱型推導(dǎo)將組合形式分成兩類A類27種為高次軸不多于一個的組合；B類5種為高次軸多于一個的組合。,晶族和晶系在晶體的對稱型中，根據(jù)有無高次軸和高次軸多少，把32個對稱型劃分出三個晶族；又根據(jù)對稱特點劃分為7個晶系。,23晶體的理想形態(tài)（單形和聚形）●同一對稱型的晶體，可以有不同的形態(tài)，如下圖所示的立方體和八面體，對稱型均為3L44L36L29PC?！褚虼诵枰M一步研究晶體的形態(tài)。●借助于晶體的面角守恒原理，引出晶體的理想形態(tài)單形和聚形,231單形概念由對稱要素聯(lián)系起來的一組晶面的構(gòu)形。單形的得出是由一初始晶面經(jīng)對稱型中對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個正方形和8個等邊三角形。說明在同一對稱型中，初始晶面與對稱要素的相對位置不同，可以導(dǎo)出不同的單形。對32種對稱型逐一進行推導(dǎo)可以得到晶體應(yīng)有的全部單形。,單形推導(dǎo)（以L22P對稱型為例）,L22P的空間分布,對稱型L22P的單形推導(dǎo),關(guān)于單形的幾點說明●同一對稱型，最多能導(dǎo)出七種單形（初始晶面與對稱要素相對位置最多有7種）?！?7種幾何單形對32種對稱型逐個進行推導(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)與對稱性同時考慮而得。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?，稱特殊形；晶面處于一般位置稱一般形。●開形和閉形單形的晶面不能構(gòu)成封閉狀的稱開形；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●概念兩個或兩個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）●說明單形的聚合必須是屬于同一對稱型的單形才能進行。有幾個單形相聚，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●在晶體的對稱型、單形和聚形確定后，仍不能獲得晶體形態(tài)的完整描述，如圖所示的兩個晶體同屬于L44L25PC對稱型和四方柱和四方雙錐組成的聚形。●對此需要確切地表示晶面在空間的相對位置來進一步描述晶體。●在晶體學(xué)中，確定晶面在空間的位置是按晶體的對稱特征選擇坐標系，將晶體按對稱特征放置于該坐標系中晶體定向，以一定的符號表示法表示出晶面在空間的位置。,具有相同對稱型和單形的兩種聚形,241晶體定向坐標系統(tǒng)晶體定向選擇坐標軸晶軸和確定軸單位。晶軸選擇●反映晶體的對稱性，優(yōu)先順序依次為對稱軸→倒轉(zhuǎn)軸→對稱面法線→晶棱?！袢S定向五個晶系（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個水平軸,軸單位（晶軸上的單位長）●晶軸的軸單位就是該晶軸行列的結(jié)點間距。按A、B、C軸分別記為AO、BO、CO，也可直接用A、B、C表示。●對晶體外形研究，不能定出軸單位的實長（結(jié)點間距），但通過晶體測量能標出其比率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)點間距）必相交于結(jié)點上，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)之比簡單。,243結(jié)晶符號及面間距結(jié)晶符號晶面符號、晶棱符號、單形符號，晶帶符號。晶面符號表示晶面在空間位置的符號。晶面符號有幾種，最常采用米氏符號，又稱米勒指數(shù)英國W．H．MILLER1839。確定步驟●按晶體定向原則進行晶體定向；●求待標晶面在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、以小括號括起來，寫為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，去掉比號并以小括號括起來，321即為所求米勒指數(shù),晶面符號圖解,補充說明●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。●如果晶面與晶軸相交于負端，則在指數(shù)上部標一“”號，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?！駥λ妮S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)的一般式寫作HKIL，其中I對應(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中只有兩個是獨立的，故一般式又可寫作HKL。,,晶向指數(shù)晶棱符號表示晶向（晶棱）在空間位置的符號。晶向符號只規(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0點，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）直線過原點；●在該直線上任取一結(jié)點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，加中括號，UVW即為晶向符號。,晶向指數(shù)的圖示,補充說明●沒有求倒數(shù)的步驟?！裼姓摚撝当硎痉椒ê途娣栂嗤?，如00。但對晶向符號，對應(yīng)指數(shù)的絕對值相等而符號相反的兩個晶向是同一晶向方向，如001和00是同一晶向方向?！駥τ谌?、六方晶系的四軸定向，相應(yīng)晶向符號的一般式寫作UVTW或UVW，其中U＋V＋T0?！駥τ诰蛑笖?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,單形符號單形符號代表單形一組晶面在空間位置的符號。表示法在單形中選擇一個代表晶面，把該晶面符號改用大括號表示。單形的特點同一單形各晶面的指數(shù)絕對值不變，只有順序和正負號的變化。如立方體的六個晶面，其晶面符號分別為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有負號時優(yōu)先為正的順序L→H→K；③指數(shù)絕對值遞減的順序|H|→|K|→|L|。根據(jù)這一原則，上述立方體的單形符號應(yīng)為{100}。,,,立方體的晶面符號,晶帶符號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。晶帶軸每個晶帶的交棱方向稱晶帶軸。晶帶符號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。晶帶定律任何兩個晶帶相交處的平面，必定是晶體上的一個可能晶面。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，這是判斷一個晶面和一個晶向平行的條件。,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求晶面符號建立方程組HU1＋KV1＋LW10HU2＋KV2＋LW20得③由同一晶帶的兩個晶面（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單晶胞，對于復(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)將開始介紹晶體內(nèi)部構(gòu)造的幾何規(guī)律。實際上，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；微觀對稱及其組合導(dǎo)出的空間群概念；對稱型和空間群的國際符號；等效點系的基本概念。,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●能反映整個結(jié)點分布所具有的對稱性；●棱與棱之間的直角盡可能最多；●體積最小。說明如圖L44P格子中6種選擇方式3、4、5、6與L44P的對稱不符，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7個晶系的晶體進行劃分，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≠?！?0°；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。,對單位平行六面體進行附加結(jié)點的分析，按分布方式又劃分出格子基本類型原始格子P結(jié)點分布于角頂，三方菱面體格子用R表示；底心格子C結(jié)點分布于角頂和一對面的面心。對100或010面中心的結(jié)點，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)點分布于角頂和體中心；面心格子F結(jié)點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)點的類型，七個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。,補充說明按單位平行六面體的7種劃分和四種結(jié)點分布類型，空間格子應(yīng)有7428種，實際給出14種。這是因為●某些類型的格子彼此重復(fù)，●一些格子不符合該晶系的對稱。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●晶胞能夠反映整個晶體結(jié)構(gòu)特征的最小結(jié)構(gòu)單元?！窬Оc單位平行六面體的關(guān)聯(lián)幾何形狀、大小與對應(yīng)的單位平行六面體一致，可由同一組晶格常數(shù)來表示。但單位平行六面體是由幾何點構(gòu)成，而晶胞是具體的有一定物理化學(xué)屬性的質(zhì)點組成?！窬О敲枋鼍w結(jié)構(gòu)的基本組成單位。,253晶體的微觀對稱要素●宏觀對稱的主要特征有限圖形的對稱。對稱要素的組合在空間相交于一點（沒有平移操作）。●微觀對稱的主要特征格子構(gòu)造為無限圖形的對稱。對稱要素的組合在空間呈分布（有平移操作）?！窬w內(nèi)部構(gòu)造中除其外形上可能出現(xiàn)的對稱要素外，還出現(xiàn)特有的、與平移有關(guān)的微觀對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明晶體構(gòu)造中，任一行列方向都是一個平移軸，行列的結(jié)點間距即為平移軸的移距，因此任何一個空間格子均有無窮多的平移軸。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，稱為十四種移動格子。,滑移面象移面一假想的平面，當圖形對此平面反映后，在平行此平面的某一方向上移動一定距離，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ΨQ面。晶體宏觀的對稱面在晶體內(nèi)部可能為對稱面，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)點間距T的變化分為一種或幾種。按國際符號表示法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）對稱軸，（B）螺旋軸,（A）對稱軸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，需平移三個晶胞才能完成復(fù)原。,（A）對稱軸（B，C）右旋61、62（D）中性63（E，F(xiàn)）左旋64、65,總結(jié)格子構(gòu)造中存在的對稱要素對稱軸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平移軸十四種移動格子，PR、CA、B、I和F,254空間群●概念晶體構(gòu)造中一切對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。●空間群與點群的關(guān)系230種空間群分屬于32種點群中。如果把空間群中的平移因素去掉，230種空間群就蛻變成32種點群?！窨臻g群的基本幾何形象（NACL結(jié)構(gòu)垂直（001）面上的對稱要素）,255點群和空間群的符號（見附錄）點群的國際符號●使用的符號（三類對稱要素）對稱面以M表示；對稱軸以軸次數(shù)表示，1、2、3、4、6；倒轉(zhuǎn)軸在軸次數(shù)上加“”，如（C）、M（）、、、。●表示方式由規(guī)定方向（不超過三個）上存在的對稱要素構(gòu)成，按規(guī)定方向的順序依次排列表達。,,,,,,各晶系點群國際符號中的三個窺視方向,各晶系點群國際符號窺視方向的空間方位,實例說明由點群L44L25PC導(dǎo)出國際符號①L44L25PC屬四方晶系，國際符號規(guī)定的窺視方向CO、AO、AOBO。②CO方向Z軸上存在的對稱要素有一個L4和垂直此L4的對稱面P，第一位寫做4/M；③AO方向X軸上存在的對稱要素有一個L2和垂直此L2的對稱面P，第二位寫做2/M；④AOBO方向X與Y軸平分線上的對稱要素有一個L2和垂直此L2的對稱面P，第三位寫作2/M；⑤排列起來應(yīng)寫為，最后簡化為MM。L2PC的國際符號①L2PC屬單斜晶系，窺視方向是B0。②B0方向上的對稱要素有一個L2和垂直L2的對稱面P，相應(yīng)國際符號寫做2/M。,,,由國際符號MM導(dǎo)出點群①首位6表示六方晶系，其國際符號的三個窺視方向為C0、A0、2A0B0。②C0方向有一個L6和垂直L6的P，有L6P⊥→L6P⊥C；③A0方向有一個平行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最后將所有對稱要素組合得到點群L66L27PC。,,空間群的國際符號空間群的國際符號由兩部分組成●符號首位字母P、C、I、F或R表示布拉維格子類型?！窈罄^以對稱型的國際符號，但將其中的對稱要素符號換上相應(yīng)內(nèi)部構(gòu)造的對稱要素符號。實例說明I41／AMD空間群①從首位符號知，屬于體心格子；②從后面的符號知，屬于四方晶系4／MMM對稱型；③由對稱要素知，平行Z軸方向為螺旋軸41，垂直Z軸有滑移面A，垂直X軸為對稱面M，垂直X軸與Y軸的角平分線為滑移面D。,256等效點系概念由一原始點出發(fā)，通過空間群對稱要素的操作而相互聯(lián)系起來的一系列點的總和形式，稱為等效點系。說明●屬于同一等效點系的所有點彼此等效。等效點系中的點稱為等效點?！褚粋€等效點系，通常只考慮在一個單位晶胞范圍內(nèi)的點?！竦刃c系與空間群的關(guān)系相當于單形與點群的關(guān)系在等效點系中，原始點與空間群對稱要素的相對位置不同，同一空間群也

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簡介：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)的表征與計算和最緊密堆積原理；4，常見的晶體結(jié)構(gòu)及特征；5，晶體缺陷的類型、性質(zhì)、產(chǎn)生，及對材料性能影響的基本規(guī)律6，點缺陷的基本特征、點缺陷的類型以及缺陷化學(xué)反應(yīng)表示法；7，位錯理論的提出、位錯的運動；8，位錯周圍的應(yīng)力場和彈性應(yīng)變能；9，實際晶體中的位錯、晶界類型與面缺陷；10，固溶體表示方法、固溶體對晶體性質(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，實際相圖類型描述及簡單應(yīng)用主要參考書目主要參考書目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、簡答題、計算題、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)的表征與計算和最緊密堆積原理；4，常見的晶體結(jié)構(gòu)及特征；5，晶體缺陷的類型、性質(zhì)、產(chǎn)生，及對材料性能影響的基本規(guī)律6，點缺陷的基本特征、點缺陷的類型以及缺陷化學(xué)反應(yīng)表示法；7，位錯理論的提出、位錯的運動；8，位錯周圍的應(yīng)力場和彈性應(yīng)變能；9，實際晶體中的位錯、晶界類型與面缺陷；10，固溶體表示方法、固溶體對晶體性質(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，實際相圖類型描述及簡單應(yīng)用主要參考書目主要參考書目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、簡答題、計算題、論述題。

簡介：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)科門類學(xué)科門類工學(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)目標以材料科學(xué)與工程一級學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)，致力于培養(yǎng)具有深厚人文底蘊、扎實專業(yè)知識、強烈創(chuàng)新意識、寬廣國際視野的材料科學(xué)與工程專業(yè)高級工程技術(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、社會責任感，既能夠從事傳統(tǒng)材料、先進材料、特殊新材料的研制開發(fā)與應(yīng)用，又能從事與水利、土木、交通、機械、汽車、化工、能源等領(lǐng)域和行業(yè)相關(guān)材料的工程設(shè)計及生產(chǎn)管理，能夠通過繼續(xù)教育或其他終身學(xué)習(xí)方式增加知識和提升能力，為國內(nèi)外水利、機械及相關(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和基礎(chǔ)理論，受到材料加工、材料性能表征、材料實驗與測試等方面的基本訓(xùn)練，能夠運用數(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)域的實際問題，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)獲得以下幾個方面的知識、能力和素養(yǎng)畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾個方面的知識、能力和素養(yǎng)1、工程知識具備扎實的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)知識，掌握材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料加工、材料制備、材料性能測試與表征方面的專業(yè)知識與發(fā)展動態(tài)，并能運用這些知識解決復(fù)雜材料工程問題。2、問題分析能夠通過文獻檢索、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，識別、表達、研究分析材料科學(xué)、材料工程、材料檢測與表征方面的復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。3、設(shè)計開發(fā)解決方案能夠設(shè)計針對材料科學(xué)、材料工程、材料檢測與表征有關(guān)的復(fù)雜工程問題的解決方案，并能在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、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)方法對復(fù)雜材料工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過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)代工具能夠針對復(fù)雜的材料工程問題，開發(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，包括計算機語言、計算機輔助設(shè)計軟件、信息檢索工具等，并理解其局限性。6、工程與社會能夠基于材料工程相關(guān)背景知識進行合理的分析、評價材料專業(yè)工程實踐和復(fù)雜工程問題的解決方案對社會、健康、法律以及文化的影響，而且理解應(yīng)該承擔的責任。7、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能夠理解和評價材料制備、加工、檢測及復(fù)雜材料問題的解決方案對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。8、職業(yè)規(guī)范具有正確的世界觀、人生觀和價值觀，具備良好的思想道德品質(zhì)、高度的社會責任感、人文社會科學(xué)素養(yǎng)，能夠在工程實踐中理解并履行職業(yè)道德和規(guī)范，履行責任。9、個人和團隊具有較強的組織管理能力、團隊協(xié)作能力，能夠在多學(xué)科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的不同角色。10、溝通能夠就材料科學(xué)、材料工程、材料檢測等的復(fù)雜問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應(yīng)指令；并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。11、項目管理理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法，能夠在多學(xué)科環(huán)境中進行應(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)管法類通識課程通識選修課體藝醫(yī)類選修847平臺課程學(xué)科平臺課必修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)外選修課國際交流學(xué)習(xí)理論課程個性課程專業(yè)拓展課輔修專業(yè)、二學(xué)位選修1509實踐課程必修43253總學(xué)分（不含素質(zhì)拓展學(xué)分）170寒暑期社會實踐類志愿服務(wù)類課外活動參與類社會工作、榮譽與技能培訓(xùn)類素質(zhì)拓展競賽成果類共10學(xué)分，詳見河海大學(xué)素質(zhì)拓展學(xué)分實施及認定辦法（修訂）八、畢業(yè)條件修完人才培養(yǎng)方案中要求的通識課程、平臺課程、專業(yè)課程、個性課程及實踐課程，成績合格，且各部分所得學(xué)分均不少于相應(yīng)規(guī)定學(xué)分數(shù)，累計獲得不少于170學(xué)分，同時素質(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，可申請授予學(xué)士學(xué)位。九、教學(xué)計劃材料科學(xué)與工程專業(yè)指導(dǎo)性教學(xué)計劃（理論教學(xué)）材料科學(xué)與工程專業(yè)指導(dǎo)性教學(xué)計劃（實踐教學(xué)）材料科學(xué)與工程專業(yè)輔修教學(xué)計劃材料科學(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、能力、素質(zhì)對應(yīng)矩陣表

簡介：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)目標與培養(yǎng)規(guī)格一、培養(yǎng)目標與培養(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，有創(chuàng)新意識，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；堅持四項基本原則，熱愛祖國，遵紀守法，品行端正；服從國家需要，積極為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)；（2）在本學(xué)科上掌握堅實的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專業(yè)知識；（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、文獻檢索及運用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法；（5）具有較高的外語水平；（6）具有一定的計算機操作能力，能熟練運用計算機進行科學(xué)計算、論文撰寫、文獻檢索；（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)材料及機理；C、磁性材料原理及應(yīng)用；D、液晶材料；E、計算材料學(xué)與材料設(shè)計。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)時間一年半，至少修滿35學(xué)分；完成學(xué)位論文時間一年半。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，其余時間進行學(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)、進行科學(xué)研究、參加學(xué)術(shù)活動和教學(xué)實踐活動相結(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，可給予一次補考機會。研究生應(yīng)在一年半時間內(nèi)完成規(guī)定學(xué)分。成績考核分考試和考查兩種形式?？荚囈宦砂窗俜种圃u定成績，考查按優(yōu)秀、良好、及格、不及格四等級評定成績。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行。學(xué)生必須在規(guī)定時間內(nèi)參加考試、考查，如有特殊原因不能按時參加考試、考查時，必須事先提出申請緩考，經(jīng)主管院長批準，其中公共課須經(jīng)研究生處批準，方能緩考。擅自不參加考試者，該課程的成績以零分計，并不予補考。學(xué)分計算方法每學(xué)期按18周計算，若一門課上一學(xué)期，則該課程的周學(xué)時數(shù)為該門課程的學(xué)分數(shù)。對不足一學(xué)期的課程，學(xué)分由授課周數(shù)除以18折算。實驗課程的周學(xué)時除以2即為該門課程的學(xué)分。一門實驗課程的總學(xué)分不能超過3學(xué)分。對不足一學(xué)期的實驗課，可按總學(xué)時折算給學(xué)分。補修本專業(yè)大學(xué)本科課程不計學(xué)分。具體課程設(shè)置見附表。六、教學(xué)實踐六、教學(xué)實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)實踐活動。參加教學(xué)實踐必須面向大學(xué)本、?？茖W(xué)生，參加教學(xué)第一線工作。教學(xué)實踐活動的內(nèi)容可以是協(xié)助教師輔導(dǎo)答疑、批改作業(yè)、上實驗課、主持課堂討論、社會調(diào)查等，或在教師指導(dǎo)下講授一定時數(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，或項目研究與開發(fā)。教學(xué)實踐安排在第三學(xué)期較為合適。各教研室要積極配合為研究生提供教學(xué)實踐崗位。碩士研究生參加教學(xué)實踐的教學(xué)工作量相當于助教一個月的工作量。教學(xué)實踐經(jīng)考核合格者，計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真填寫研究生中期考核登記表，學(xué)院對研究生的政治思想、課程學(xué)習(xí)、科研和教學(xué)能力等各個培養(yǎng)環(huán)節(jié)進行全面、綜合測評。（1）政治思想品德、學(xué)習(xí)態(tài)度評定研究生要認真做思想小結(jié)，并認真填寫好中期考核表的自我總結(jié)。（2）對課程成績、完成學(xué)分情況進行審核。（3）學(xué)位論文開題報告審核中期考核前，研究生的學(xué)位論文必須開題，并由各指導(dǎo)組統(tǒng)一組織學(xué)生做開題報告。開題報告應(yīng)包括研究背景知識和擬開展的研究工作介紹兩方面內(nèi)容。開題報告主要考察學(xué)生對研究背景知識和相關(guān)研究領(lǐng)域的最新研究動態(tài)的了解，同時考察學(xué)生的文獻綜述能力，采用口頭報告（10－15分鐘）和書面報告結(jié)合形式。開題第一次未通過，允許1－2月內(nèi)再進行一次，仍未通過者，按學(xué)籍管理規(guī)定處理。中期考核要審

簡介：材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計劃（080401）（MATERIALSSCIENCEENGINEERING）一、培養(yǎng)目標按照“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)社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)發(fā)展要求，具有堅實的自然科學(xué)基礎(chǔ)、材料科學(xué)與工程專業(yè)基礎(chǔ)和人文社會科學(xué)基礎(chǔ)，具有較強的工程意識、工程素質(zhì)、實踐能力、自我獲取知識的能力、創(chuàng)新素質(zhì)、創(chuàng)業(yè)精神、國際視野、溝通和組織管理能力的高素質(zhì)專門人才。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)開發(fā)和過程控制、材料應(yīng)用等材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的科技工作，也可承擔相關(guān)專業(yè)的教學(xué)、科技管理和經(jīng)營工作。具體表述如下培養(yǎng)目標1能夠運用數(shù)理、材料專業(yè)基礎(chǔ)知識和理論，對復(fù)雜的材料科學(xué)問題進行有效探索和系統(tǒng)性分析，并提供解決方案；培養(yǎng)目標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)展動態(tài)，具備一定的工程創(chuàng)新意識與能力，能夠運用現(xiàn)代工具及材料專業(yè)知識，從事本領(lǐng)域相關(guān)工藝技術(shù)及產(chǎn)品的設(shè)計、研發(fā)與生產(chǎn)管理；培養(yǎng)目標3具備卓越工程師的職業(yè)道德規(guī)范、強烈的愛國敬業(yè)精神和社會責任感，綜合考慮法律、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展等因素影響，在工程實踐中能堅持公眾利益優(yōu)先；培養(yǎng)目標4具備健康的身心和良好的人文科學(xué)素養(yǎng)，擁有團隊精神、有效的溝通表達能力和工程項目管理能力；培養(yǎng)目標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和國際視野，能夠積極主動適應(yīng)不斷變化的自然環(huán)境和社會環(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)熱愛社會主義祖國、擁護中國共產(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特色社會主義理論體系等；具有較高社會公德、團結(jié)協(xié)作和與本專業(yè)相結(jié)合的敬業(yè)愛崗職業(yè)道德水平；遵紀守法，樹立為國家富強、民族昌盛、為追求科學(xué)真理而獻身和奮斗的志向。12文化素質(zhì)具有較好的人文、藝術(shù)、歷史等社會科學(xué)基礎(chǔ)，具有正確運用漢語進行交流和寫作的能力，具備應(yīng)用外語進行聽、說、讀、寫的基本能力，積極參加社會實踐，注意國內(nèi)、國際動向，適應(yīng)社會的發(fā)展與進步。13專業(yè)素質(zhì)具有扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)知識和本專業(yè)所必需的基本理論及基本技能，掌握發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的方法，具有嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和求實創(chuàng)新意識，對本領(lǐng)域新興的科學(xué)年級學(xué)期教學(xué)與實踐內(nèi)容實施地點備注1一2通識教育課公共基礎(chǔ)課校內(nèi)取得一年級總學(xué)分的三分之二才能進入二年級3二4專業(yè)基礎(chǔ)課校內(nèi)企業(yè)實習(xí)一周取得二年級總學(xué)分的四分之三才能進入三年級5三6專業(yè)課校內(nèi)取得三年級總學(xué)分的四分之三才能進入四年級7專業(yè)課材料綜合訓(xùn)練校內(nèi)企業(yè)實習(xí)三周材料綜合訓(xùn)練報告合格后才能進入畢業(yè)設(shè)計四8畢業(yè)設(shè)計校內(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)相變原理、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實踐環(huán)節(jié)集中性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)4302318

簡介：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、錄取工作的意見的通知要求，結(jié)合我院實際情況，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朱永福副組長谷諍巍于雅琳秘書劉徽趙雯各專業(yè)分別成立復(fù)試工作小組，各組組長名單如下材料物理與化學(xué)專業(yè)復(fù)試工作小組組長崔小強材料學(xué)專業(yè)復(fù)試工作小組組長李光玉材料加工工程專業(yè)復(fù)試工作小組組長王金國冶金工程及材料工程專業(yè)復(fù)試工作小組組長沈平二、成立資格審查小組組長于雅琳組員劉徽趙雯三、復(fù)試分數(shù)線在我校已經(jīng)公布的復(fù)試分數(shù)線的基礎(chǔ)上，根據(jù)報考我院考生的實際情況及我院各專業(yè)的招生計劃，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)總分政治外國語專業(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聽說能力分別設(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；外語聽說能力50分，及格線為30分，對在復(fù)試中筆試、面試及外語聽說能力沒有達到及格線的考生不予錄取。2、復(fù)試成績和初試成績相加，得出考試總成績，錄取時按照總成績排序。總成績計算公式初試成績60復(fù)試成績40總成績3、思想政治素質(zhì)和道德品質(zhì)考核結(jié)果及體檢結(jié)果不計入總成績，但考核結(jié)果不合格者不予錄取。六、各專業(yè)復(fù)試時間及地點專業(yè)課筆試、外國語聽力時間為3月18日下午1300；綜合面試時間3月20日全天（上午800開始。下午1300開始）材料物理與化學(xué)專業(yè)材料物理與化學(xué)專業(yè)筆試、聽力、綜合面試地點前衛(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、聽力地點南嶺校區(qū)機械材料館8樓會議室；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、聽力地點南嶺校區(qū)機械材料館8樓會議室；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、聽力地點南嶺校區(qū)機械材料館8樓會議室；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開課院系開課院系____材料科學(xué)系材料科學(xué)系_____________考試形式開卷考試形式開卷√√閉卷閉卷課程論文課程論文姓名學(xué)號專業(yè)題目題目12345678910總分總分得分得分1試寫出下列英文縮寫所代表的塑料中文名稱PE，PA，PS，UP，PET；并寫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試在簡單立方晶胞中分別畫出晶向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試畫圖分別表示晶胞內(nèi)八面體、四面體的間隙位置2計算出八面體、四面體的間隙數(shù)；3計算出八面體、四面體的間歇半徑。（10分）5點缺陷分為哪幾種，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）7什么是柯肯達爾效應(yīng)，柯肯達爾效應(yīng)有何實際意義印制電路板（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）寫出下列線段的名稱HJB、GS、ES、ECF、PSK；（2）寫出所有平衡轉(zhuǎn)變式；（3）亞共析鋼是常用的工程材料鋼種，寫出WC06的亞共析鋼的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)晶過程，并計算其室溫時組織組成物的相對含量。

簡介：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)論壇會議日程會議日程日期日期時間內(nèi)容地點地點08000830開幕式1、與會嘉賓介紹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（邵館門前）長春應(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報告各分會場12001300午休13001450報告各分會場14501500間歇15001630報告各分會場5月19日（周六）1640閉幕式邵館205注參會博士生必須參加論壇全部議程，并于19日上午、下午報告開始前到本人所在會場秘書處簽到；如無故缺席，本次中期檢查視為無效；如有特殊情況，需提前向王寧老師和秦少華老師請假備案。第二組材料學(xué)地點材料樓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序號姓名開題的論文題目1池元清熱擠壓含LPSO鎂合金變形行為及強化機制的研究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楊陽鐵基合金等離子體滲碳表面類金剛石碳的原位形成機制與摩擦學(xué)行為4陸成杰NI基釬料釬焊TI2ALC陶瓷與NI金屬的釬焊連接機理及陶瓷穩(wěn)定性研究5李倩BN對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序號姓名開題的論文題目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理研究5姚綿懿TIB2TIC復(fù)合材料的無壓燒結(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韌化機理研究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)計及其釬焊CSIC與NB的機理研究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

簡介：1目錄1引言22實驗521儀器與試劑522實驗方法523表征63結(jié)果與討論631反應(yīng)機理632紅外吸收光譜64結(jié)論7參考文獻7致謝93KEYWDSEPOXYRESIN2ACRYLAO2METHYLLPROPANESULFONICACIDGRAFTPOLYMERIZATIONWATERSOLUBILITY1引言環(huán)氧樹脂EPOXYRESIN是泛指含有兩個或者兩個以上環(huán)氧基，以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族等有機化合物為骨架并通過環(huán)氧基團反應(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)氧樹脂具有優(yōu)異的物理機械性能、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)域的國民經(jīng)濟的各個方面，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)氧樹脂用于涂料1。水性環(huán)氧樹脂是指環(huán)氧樹脂以微?；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)氧樹脂是線型結(jié)構(gòu)的熱固性樹脂，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)氧樹脂固化后就改變了原來可溶可熔的性質(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)氧樹脂涂料除了具有溶劑型環(huán)氧樹脂涂料的諸多優(yōu)點，如對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，還具有不含有機溶劑或揮發(fā)性有機化合物含量較低，不會造成空氣污染，因而滿足當前環(huán)境保護的要求