材料科學基礎名詞解釋

材料科學基礎名詞解釋（上海交大第二版）

第一章原子結構

結合鍵結合鍵分為化學鍵和物理鍵兩大類，化學鍵包括金屬鍵、離子鍵和共價鍵；物理鍵即范德華力。

化學鍵是指晶體內相鄰原子（或離子）間強烈的相互作用。

金屬鍵金屬中的自由電子與金屬正離子相互作用所構成的鍵合稱為金屬鍵。

離子鍵陰陽離子之間通過靜電作用形成的化學鍵叫作離子鍵

共價鍵由兩個或多個電負性相差不大的原子間通過共用電子對而形成的化學鍵。

范德華力是借助臨近原子的相互作用而形成的穩定的原子結構的原子或分子結合為一體的鍵合。

氫鍵氫與電負性大的原子（氟、氧、氮等）共價結合形成的鍵叫氫鍵。

近程結構高分子重複單元的化學結構和立體結構合稱為高分子的近程結構。它是構成高分子聚合物最底層、最基本的結構。又稱為高分子的一級結構

遠端結構由若干個重複單元組成的大分子的長度和形狀稱為高分子的遠端結構

第二章固體結構

1、晶體：原子在空間中呈有規則的週期性重複排列的固體物質。晶體熔化時具固定的熔點，具有各向異性。

2、非晶體：原子是無規則排列的固體物質。熔化時沒有固定熔點，存在乙個軟化溫度範圍，為各向同性。

3、晶體結構：原子（或分子、離子）在三維空間呈週期性重複排列，即存在長程有序。

4、空間點陣：陣點在空間呈週期性規則排列，並具有完全相同的周圍環境，這種由它們在三維空間規則排列的陣列稱為空間點陣，簡稱點陣。

5、陣點：把實際晶體結構看成完整無缺的理想晶體，並將其中的每個質點抽象為規則排列於空間的幾何點，稱之為陣點。

6、晶胞：為了說明點陣排列的規律和特點，在點陣中取出乙個具有代表性的單基本元（最小平行六面體）作為點陣的組成單元，稱為晶胞。

7、晶系：根據六個點陣引數間的相互關係，將全部空間點陣歸屬於7中型別，即7個晶系，分別為三斜、單斜、正交、六方、菱方、四方和立方。

13、晶帶軸：所有平行或相交於某一晶向直線的晶面構成乙個晶帶，此直線稱為晶帶軸。屬於此晶帶的晶面稱為共帶面。

14、晶面間距：晶面間的距離。

18、點群：點群是指乙個晶體中所有點對稱元素的集合。

19、空間群：用以描述晶體中原子組合所有可能的方式，是確定晶體結構的依據，它是通過巨集觀和微觀對稱元素在三維空間的組合而得出的。

20、晶胞原子數：乙個晶胞體積內的原子數。

21、點陣常數：晶胞的大小一般是由晶胞的稜邊長度來衡量的，它具有表徵晶體結構的乙個重要基本引數。

22、配位數：指晶體結構中任一原子周圍最近鄰且等距離的原子數。

23、致密度：指晶體結構中原子體積佔總體積的百分數。

24、多晶型：有些固態金屬在不同的溫度和壓力下具有不同的晶體結構，即具有多晶型，轉變產物為同素異形體。

25、合金：指由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬經熔煉、燒結或其他方法組合而成並具有金屬特性的物質。

26、相：指合金中具有同一聚集狀態、同一晶體結構和性質並以介面相互隔開的均勻組成部分。

27、固溶體:是以某一組元為溶劑，在其晶體點陣中溶入其他組元原子（溶質原子）所形成的均勻固態溶體，它保持著溶劑的晶體結構型別。

28、中間相：兩組元 a和b組成合金時，除了可形成以a為基或以b為基的固溶體（端際固溶體）外，還可能形成晶體結構與a,b兩組元不同的新相，由於它們在二元相圖上位置總是位於中間，故通常把這些相稱為中間相。

29、置換固溶體：當溶質原子溶入溶劑中形成固溶體時，溶質原子佔據溶劑點陣的陣點，或者說溶質原子置換了溶劑點陣的部分溶劑原子，這種固溶體就稱為置換固溶體。

30、間隙固溶體：溶質原子分布於溶劑晶格間隙而形成的固溶體。

31、有限固溶體：金屬元素彼此之間形成有限溶解的稱為有限固溶體。

32、無限固溶體：金屬元素彼此之間能形成無限溶解的稱為無限固溶體。

33、無序固溶體：溶質原子統計式分布在溶劑晶格的結點上,它們或佔據著與溶劑原子等同的位置,或佔據著溶劑原子間隙的位置,看不出有什麼次序性或規律性,這類固溶體叫無序固溶體。

34、有序固溶體：有些固溶體結構在高溫時形成無序固溶體,但在緩慢冷卻或低溫退火時,溶質原子按適當比例並按一定順序和方向,圍繞著溶質原子重新排列.使溶質,溶劑原子在晶格中佔據一定的位置,這一過程稱為固溶體的有序化.

溶質和溶劑原子呈有序排列的固溶體稱為有序固溶體或稱超結構：

35、正常價化合物：在元素週期表中，一些金屬與電負性較強的iva,va,via族的一些元素按照化學上的原子價規律所形成的化合物稱為正常價化合物。

36、電子化合物：電子化合物是由第一族或過渡族元素與第二至第四元素構成的化合物，他們不遵守化合價規律，但滿足一定的電子濃度，雖然電子化合物可用化學式表示，但實際成分可在一定的範圍變動，可溶解一定量的固溶體。

38、間隙相：原子半徑較小的非金屬元素如c，h，n，b等可與金屬元素（主要是過渡族金屬），當非金屬x和金屬m原子半徑比小於0.59時，形成具有簡單晶體結構的相，稱為間隙相。

39、間隙化合物：原子半徑較小的非金屬元素如c，h，n，b等可與金屬元素（主要是過渡族金屬），當非金屬x和金屬m原子半徑大於0.59時，形成具有複雜晶體結構的相，通常稱為間隙化合物。

第三章晶體缺陷

點缺陷：點缺陷是最簡單的晶體缺陷，它是在結點上或鄰近的微觀區域內偏離晶體結構正常排列的一種缺陷。其特徵是在三維空間的各個方向上尺寸都很小，尺寸範圍約為乙個或幾個原子尺寸，故稱零維缺陷，包括空位、間隙原子、雜質或溶質原子等。

線缺陷：其特徵是在兩個方向上尺寸很小，另外乙個方向上延伸較長，也稱一維缺陷，如各類位錯。

面缺陷：其特徵是在乙個方向尺寸上很小，另外兩個方向上擴充套件很大，也稱二維缺陷，晶界、相界、孿晶界和堆垛層錯都屬於面缺陷。

空位：乙個原子具有足夠大的振動能而使振幅增大到一定限度時，就可能克服周圍原子對它的制約作用，跳離其原來的位置，使點陣中形成空結點。

間隙原子：從空位中跳離，擠入點陣的空隙位置的原子。

刃型位錯：一種位錯在晶體中有乙個刀刃狀的多餘半原子面的位錯形式。

螺型位錯：原來與位錯線相垂直的品而都將由平而變成螺旋的一種位錯形式。

混合位錯：滑移向量既不平行也不垂直於位錯線，而與位錯線相交成任意角度的位錯。

全位錯：把伯氏向量等於點陣向量或其整數倍的位錯稱為「全位錯」

不全位錯：柏氏向量不等於點陣向量的不全位錯。

柏氏迴路：在實際晶體中，西歐那個任一原子出發，圍繞位錯（避開位錯線附近的嚴重畸變區）以一定的步數作一右旋閉合迴路，稱為柏氏迴路。

柏氏向量：通常將形成乙個位錯的晶體的相移向量定義為該位錯的柏氏向量，用b表示。

柏氏向量的物理意義：同一晶體中，位錯的柏氏向量愈大，位錯強度也愈大，表明該位錯導致的點陣畸變愈嚴重，它所具有的能量也愈高。

柏氏向量的守恆性：不論所做柏氏迴路的大小、形狀、位置如何變化，怎樣任意擴大、縮小或移動，只要它不與其他位錯線相交，對給定的位錯所確定的柏氏向量是一定的。

位錯的滑移：在外加應力作用下，通過位錯中心附近的原子沿柏氏向量方向在滑移面上不斷地作少量的位移的過程。

交滑移：當某一螺型位錯在原滑移面上受阻時，從滑移面轉移到與之相交的另一滑移面上的過程叫做交滑移。

位錯的攀移：刃型位錯在垂直於滑移面的方向上運動，把多餘半原子面向上或向下運動的過程。

位錯的交割：乙個位錯在某一滑移面上運動時，會與穿過滑移面的其他位錯發生相互作用的過程。

割階：垂直於位錯滑移面得曲折滑移曲線。

扭折：在滑移面上的曲折滑移曲線。

位錯密度：單位體積晶體中所含的位錯線的總長度。

位錯增殖：晶體在受力過程中，位錯發生運動，位錯數目增加，位錯密度變大的過程。

擴充套件位錯：通常把乙個全位錯分解為兩個不全位錯，中間夾著乙個堆垛層錯的整個位錯組稱為擴充套件位錯。

層錯能：層錯破壞晶體的完整結構和爭產的週期性，使電子發生反常的衍射效應，使晶體增加的能量。

擴充套件位錯交滑移：位錯束集呈全螺型位錯，然後再由該全位錯滑移到另乙個滑移面上的過程。

晶界：屬於同一固相但位向不同的晶粒之間的介面稱為晶界。

亞晶界：相鄰亞晶粒之間的介面稱為亞晶界。

晶界能：形成單位面積介面時系統的自由能變化。

孿晶界：兩個晶體沿乙個公共晶面構成晶面對稱的位向關係，這兩個晶體的公共晶面就稱為孿晶面。

相界：具有不同結構的兩相之間的分介面稱為相界。按結構特點，相介面可分為共格相界、半共格相界和非共格相界三種型別。

第四章固體中原子及分子的運動

質量濃度單位體積混合物中某組分的質量稱為該組分的質量濃度。

擴散物質分子從高濃度區域向低濃度區域轉移，直到均勻分布的現象。

間隙擴散原子從乙個晶格中間隙位置遷移到另乙個間隙位置。

空位擴散通過空位進行跳動的擴散稱為空位擴散。

下坡擴散物質從高濃度向低濃度的擴散。

上坡擴散物質從低濃度向高濃度的擴散。

穩態擴散質量濃度不隨時間變化而變化的擴散稱為穩態擴散。

非穩態擴散質量濃度隨時間變化而變化的擴散稱為非穩態擴散。

擴散係數擴散係數是描述物質擴散難易程度的重要參量。

擴散通量表示單位時間內通過垂直於擴散方向x的單位面積的擴散物質質量。（j表示）

表面擴散在樣品自由表面發生的擴散稱為表面擴散。

第五章材料的形變和再結晶

1、彈性變形：指外力去除後能夠完全恢復的那部分，可從原子間結合力的角度來了解它的物質本性。

2、彈性模量：材料（金屬、陶瓷和部分高分子材料）不論是載入還是解除安裝時，只要在彈性形變的比稱為彈性模量。

3、包申格效應：：材料經預先載入產生少量塑性變形（小於4%），而後通向載入則σ公升高，反向載入則σ下降，此現象稱之為包申格效應。

4、彈後效應：一些實際晶體，在載入或解除安裝時，應變不是瞬時達到其平衡，而是通過一種馳豫過程來完成其變化，在彈性極限σ範圍內，應變滯後於外加應力，並和時間有關的現象稱為彈性後效或彈滯性。

5、粘彈性：一些晶體，有時甚至多晶體，在比較小的應力時可以同時表現出彈性和黏性，這就是黏彈性現象。

6、塑性變形：應力超過彈性極限，材料發生塑性變形，即產生不可逆的永久變形。

孿生：孿生是塑性變形的另一種形式，它常作為滑移不易進行時的補充。

孿晶面：發生均勻切變的那組晶面稱為孿晶面（即（111面））。

孿生方向：孿生面的移動方向稱為孿生方向。

孿晶：變形與未變形兩部分晶體合稱為孿晶。

扭折：在孿生過程中阻力很大，如果繼續增大壓力，則為了使晶體的形狀與外力相適應，當外力超過某一臨界值時晶體將會產生區域性彎曲，這種變形方式稱為扭折。

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