1、1、菲克第一定律：當系統中物質的擴散達到穩定狀態時（即物質在各處的質量濃度不隨 時間而變化），擴散通量（單位時間內通過垂直于擴散方向單位橫截面的物質的質量） 與物質的濃度梯度（擴散方向上單位距離物質的濃度差）成正比。2、菲克第二定律：描述了非穩態擴散系統中擴散原子的分布與時間及所處位置的相互關 系，根據應用條件的不同，對此偏微分方程進行求解，可得到一定條件下不同時刻、不 同位置處的擴散原子的濃度分布狀況。3、柯肯達爾效應：多元系統中由于各組元擴散速率不同而引起的擴散偶原始界面向擴散 速率快的一側移動的現象稱為柯肯達爾效應。說明在擴散系統中每一種組元都有自己的 擴散系數。4、反應擴散：當某種元素

2、通過擴散自金屬表面向內部滲透時，該元素含量超過基體金屬的溶解度以后會在金屬表層形成新相（中間相或固溶體）的現象。N元反應擴散的滲層組織中只有N-1相能夠共存，并且相界面濃度是突變的。5、高分子構象：由于單鍵內旋導致原子排布方式的不斷變換，使分子在空間呈現的不同 形態。6、高分子鏈的柔順性：鏈段長度和整個分子長度的比值。8、取向因子（軟取向和硬取向）取向因子越大，9、加工硬化：10、固溶強化：11、柯氏氣團：7、滑移系：一個滑移面和此面上的一個滑移方向合起來稱為一個滑移系。:分切應力與軸向正應力的比值，可表示為 coscosk。分切應力越大，越接近臨界分切應力，容易使金屬滑移，稱為軟取向。 金屬

3、材料經冷變形后，強硬度顯著提高，塑性很快下降的現象。隨著溶質原子固溶度的增加，基體金屬的變形抗力隨之提高的現象。溶質原子與位錯的交互作用，溶質原子更傾向于聚集在位錯的周圍，使 位錯可動性下降，類似形成了一個溶質原子氣團。12、應變時效：將經過少量變形的試樣放置一段時間，或經過短時間低溫熱處理后再進 行拉伸，則屈服點又重新出現，且屈服應力提高的現象。13、 Hall-petch 定律：多晶體的強度隨著晶粒的細化（晶界面積增大）而增加，屈服強 度與晶粒尺寸d 之間存在線性關系。14、形變織構：多晶體材料在拉應力作用下，原本任意取向的晶粒趨向于外加應力方向， 形成晶體的擇優取向，變形量越大，擇優取向

4、程度越大，織構越強。15、蠕變：金屬材料在高溫恒定載荷（通常 （0.3-0.5）Tm 時尤為明顯。16、超塑性：某些金屬材料，在特定條件下拉伸時，可以使材料在較低的流動應力下， 得到高達500%2000的延伸率，而不發生縮頸，這種特性叫做超塑性。17、準晶：具有長程周期有序排列，而沒有平移對稱性的原子聚集狀態，可存在不符合 傳統晶體學的五次、八次、十二次對稱軸。18、脫溶分解：當固溶體因溫度變化等原因而呈過飽和狀態時，將自發分解，其所含的 過飽和溶質原子通過擴散而形成新相析出，此過程稱為脫溶分解。19、調幅分解：過飽和固溶體在一定溫度下通過溶質原子的上坡擴散形成結構相同而成 分呈周期性波動的兩

5、種固溶體。20、居里溫度（尼爾溫度）：材料的磁特性受溫度的影響，隨溫度增加，飽和磁化強度逐 漸減小，然后急降到零，此時的溫度為居里溫度。21、N型半導體：在4價本征半導體中加入5價置換雜質，形成的弱鍵單電子容易被激發 到導帶中去，使導帶中電子數遠超過價帶中的空穴數，半導體的電導明顯增加，這類材 料稱為n型半導體，導電性主要由電子濃度決定。22、P型半導體：在4價本征半導體中加入3價置換雜質，價帶電子容易被激發到該摻雜 能級中去，使價帶中空穴數遠超過導帶中的電子數，半導體的電導明顯增加，這類材料 稱為P型半導體，導電性主要由空穴濃度決定。23、 聲子：晶格振動的能量量子，就是一種具有特定的頻率V

6、、波長入和一定傳播方 向的彈性波。24、受激輻射：處于激發態的原子在外來光子刺激下躍遷到低能態，并發射出頻率與入 射光相同的光子。25、自發輻射：在沒有任何外界作用下，激發態原子向低能態躍遷并發射光子的現象， 是一種隨機無序發射。1. 穩態擴散質量濃度不隨時間而變化，非穩態擴散某一點濃度是隨時間變化的；菲克定律: 兩端不收擴散影響的擴散偶：P (x,t)=( P i+p 2)/2+( P 1- P 2)*ef(x/2 et).一端成分不受影響的擴散體：P S- P (x,t)/ (P S- P 0)=erf(x/2 St). x=A St 或 x彈性形變特征：(1)理想的彈性變形是可逆變形，加

7、載時變形，卸載時變形消失并恢復原狀。(2)在彈性變形范圍內，其應力與應變之間服從胡克定律：在正應力下： C =8 E (彈性模量)T = Y G (切變模量)；G=E/2(1+ V )其中V泊松比，指材料橫向收縮率與 縱向伸長率之比。 單晶塑性變形：常溫下兩大變形方式：滑移和孿生。(1) 滑移：位移+轉動。Schmid定律：t =F/Acoscos入；coscos入為取向因子，取向因子大的為軟取向；取向因子小的為硬取向。單晶體滑移時，除滑移面發生相對位移外，往往伴隨著晶面的轉動；多滑移時，滑移首先在取向最有利的滑移系；交滑移： 兩個或多個滑移面沿著某個共同方向同時或交替滑移(2) 孿生特點：(

8、1)孿生變形也是在切應力作用下發生的，并通常出現于滑移受阻而引起的應力集中區，因此，孿生所需的臨界切應力要比滑移時大得多。(2)孿生是一種均勻切變，即切變區內與孿晶面平行的每一層原子面，均相對于其毗鄰晶面沿孿生方向位 移了一定距離，且每一層原子相對于孿生面的切變量，跟它與孿生面的距離成正比。(3)=BDt3. 上坡擴散：物質從低濃度向高濃度擴散，提高了濃度梯度；擴散驅動力是化學位梯度。擴散結果總是導致擴散組元化學勢梯度減小為0.4. 固體擴散中兩種主要的擴散機制：間隙機制和空位機制。5. 溫度對于擴散速率的影響：Arrhenius速率方程D=D3xp(-Q/RT),其中Do擴散常數，Q 代表激

9、活能，D為擴散系數。InD=lnD 0-Q/RT6. 影響擴散的因素：溫度，溫度越高高，原子熱激活能越大，擴散系數越大；固溶體類型，間隙固溶體較小；晶體結構；晶體缺陷；化學成分；應力的作用。7. 離子擴散缺陷類型：形成等量的陽離子和陰離子空位的無序分布為肖脫基型空位；形 成陽離子空位的電荷可通過形成間隙陽離子來補償，這樣的缺陷組合為弗蘭克型空位。擴散特點：為了保持局部電中性，必須產生成對的缺陷，導致了離子擴散的速率通常遠 小于金屬原子的擴散速率。8. 高分子中的分子運動起因于主鏈中單鍵的內旋轉；單鍵的內旋轉是導致高分子鏈蜷曲 構象的原因，內旋越自由，蜷曲的趨勢越大，表明高分子鏈的柔順性越好；運

10、動方式： 大尺寸單元指整個高分子鏈(布朗運動)，小尺寸單元指鏈段或鏈段以下的小運動單元 (微 布朗運動)。玻璃態-高彈態-黏流態；不同階段的分子運動方式：玻璃態熱能不足以激活整個高分子 鏈或鏈段的運動，可能使比鏈段小的一些運動單元發生運動；高彈態高分子鏈可擴張伸 直或蜷曲收縮；黏流態有可能實現整個分子鏈的質心位移一流動高分子柔順性用鏈段長度的大小表示， 影響因素：主鏈結構；取代基特性；鏈的長度； 交聯度；結晶度。孿晶的兩部分晶體形成鏡面對稱的位向關系。3. 多晶塑變變形：（1）晶粒取向：需要五個獨立滑移系同時開動（五個獨立滑移系來滿足各晶粒變形時相互協調的要求）。（2）晶界：Hall-petc

11、h定律cs= c0+Kd2 , c0反映 晶內對變形的阻力相當于極大單晶屈服強度，K反映晶界對變形的影響系數；室溫采用細晶強化，而高溫時會發生晶粒沿晶界的相對滑動和擴散性蠕變，產生不利影響。4. 單相固溶體合金 固溶強化：溶質原子的存在及其固溶度的增加，使基體金屬的變形抗力隨之提高。影響固溶強化的因素：1）溶質原子的原子數分數越高，強化作用也越大； 2）溶質原子與基體金屬的原子尺寸相差越大，強化作用也越大；3）間隙型溶質原子比置換型原子具有較大的固溶強化效果；4）溶質原子與基體金屬價電子數相差越大，強化 效果越顯著。屈服現象和應變時效現象：柯氏氣團理論很好地解釋應變時效。 當卸載后重新加載，

12、由于位錯已經掙脫出氣團的釘孔，故不出現屈服點；如果卸載后放置較長時間或經時效， 則溶質原子已經通過擴散而重新聚集到位錯周圍形成了氣團，故屈服現象又復出現。6. 金屬四大常用強化手段及其強化機理 （1）細晶強化：細晶粒不僅可以是材料具有較 高的強度、硬度，而且也使它具有良好的塑性和韌性； （2）固溶強化：隨著溶質原子固 溶度的增加，基體金屬的變形抗力會隨之提高。 （3）第二相強化：通過其對位錯運動的 阻礙作用來實現。（4）加工硬化：7. 冷加工過程對材料組織、結構及性能的影響：（1）顯微組織的變化（2）亞結構的變化，位錯密度增加（3）性能的變化，強度（硬度）顯著提高，塑性很快下降，即產生加 工硬

13、化。塑性變形使得金屬中結構缺陷增多，自由焓升高，因而導致金屬中的擴散過程 加速，金屬的化學活性增大，腐蝕速度也加快。（4）形變織構（5）殘余應力：宏觀殘余應力；微觀殘余應力；點陣（晶格）畸變（最主要的）。熱處理1. 冷變形隨后熱處理對材料組織、結構及性能的恢復：回復 -再結晶-晶粒長大；金屬退 火過程（回復和再結晶過程）中：強度和硬度、電阻、內應力減小，亞晶粒尺寸、密度 增加。2. 回復驅動力主要來自于應變能的下降。動力學方程C=Ceq/RT= Int=A + Q/RT回復特點：（1）沒有孕育期；（2）在一定溫度下，初期的回復速率很大，隨后變慢至趨 近于零；（3）每一溫度的回復程度都有一極限值

14、，退火溫度越高，極限值越高，達到這 一極限值所需時間就越短；（4）預變形量越大，原始晶粒尺寸越小，初始回復速率越快；再結晶驅動力是變形金屬經回復后未被釋放的儲存能；作用可以消除冷加工的影響；動力學方程：-lnt =ln A-Q/RT匕凡=exp（ 7/r）（1/t1-12）晶粒長大的驅動力通常來自總的界面能的降低；3. 冷變形量、再結晶溫度、再結晶粒尺寸之間的關系。隨著冷變形程度的增加，儲能也 增多，再結晶的驅動力就越大，再結晶溫度越低，同時等溫退火時的再結晶速度也越快， 再結晶晶粒更細小。提高退火溫度可使再結晶速度顯著加快，臨界變形度數值變小，溫 度越高晶粒越粗。4：晶粒正常長大表現為大多晶

15、粒幾乎同時逐漸均勻長大；異常長大則為少數晶粒突發性 的不均勻長大。正常長大平均晶粒直徑隨保溫時間的平方根而增大，影響因素：a溫度，溫度越高，長大速度越快；b分散相粒子對晶界有阻礙作用，使晶粒長大速度降低； c晶粒間的位向差；d雜質與微量合金元素（降低）。 異常晶粒長大（二次再結晶）的 驅動力來自界面能的降低，而且不是重新產生新的晶核，而是以一次再結晶后某些特殊 晶粒作為基礎而長大的。熱變形1. 冷變形為低于再結晶溫度的加工；熱變形為高于再結晶溫度的加工；區分回復及再結晶，與動態回復及動態再結晶：前者是在無外力下發生的，后者是在 熱變形時外力和溫度共同作用下發生的2. 熱加工產生加工流線與帶狀組

16、織（復相合金中的各個相，在熱加工時沿著變形方向交 替的呈帶狀分布的組織）；帶狀組織消除方法：一是不在兩相區變形；二是減小夾雜物元 素的含量；三是可用正火處理或用高溫擴散退火加正火處理。3. 高溫變形的主要機制：通過晶界擴散進行的晶界滑動和晶粒轉動4. 超塑性定義：材料在一定條件下進行熱變形，可以使材料在較低的流動應力下，得到高達500%2000的延伸率，而不發生縮頸，這種特性叫做超塑性；條件： （1）具有等軸 細小兩相組織，晶粒直徑v10um而且在超塑性變形過程中晶粒不顯著長大；（2）超塑性形變在（0.5-0.65 ） Tm溫度范圍內進行；（3）低的應變速率，一般在10-2-10-4s-1范圍

17、 內，以保證晶界擴散過程得以順利進行。陶瓷材料的變形特點：原子之間通常由離子鍵、共價鍵所構成的，具有方向性和飽和性， 鍵能相當高。高聚物材料的變形特點：高彈性、粘彈性。很多高分子材料往往會出現均勻形變的不穩定性。非平衡的亞穩態類型：細晶組織；高密度晶體缺陷的存在；形成過飽和固溶體；發生 非平衡轉變，生成具有與原先不同結構的亞穩新相；晶態轉變非晶態，結構有序變為無 序。1. 納米材料：非平衡態結構，存在大量的晶體缺陷；準晶材料：原子分布不具有平移對 稱性，一種準周期性排列；非晶材料：密集堆積型固體，與晶體相近，具有一定程度的 化學序。玻璃化溫度Tg是高彈態向玻璃態轉變的溫度；黏流溫度 Tf為高彈

18、態向黏流態 轉變的溫度。2. 當固溶體因溫度變化等原因而呈過飽和狀態時，將自發分解，其所含的過飽和溶質原 子通過擴散而形成新相析出，此過程稱為脫溶分解。脫溶分解包括連續脫溶和不連續脫溶。連續脫溶是新相晶核在母相中各處同時發生、隨 機生成，母相濃度變化，但母相晶粒外形和位向均不改變。不連續脫溶指從過飽和的基 體中以胞狀形式同時析出包含有 a與P兩相的產物，a為基體相，P為脫溶新相。3. 脫溶沉淀相形狀：共格，半共格，非共格；時效強化：均勻脫溶對性能有利，能起到 明顯的強化作用5. 馬氏體轉變：一種非擴散型的固態相變。主要特點：無擴散過程，原子協同作小范圍 位移，以類似于孿生的切變方式形成亞穩態的

19、新相（馬氏體），新舊相化學成分不變并具 有共格關系。兩種馬氏體：（1）低碳馬氏體：板條狀，由寬度約為零點幾毫米的平行板 條組成的；板條內存在著密度甚高的位錯亞結構（位錯胞）；具有良好的塑性、韌性；可 用作結構材料。（2）高碳馬氏體：片狀，各片之間具有不同位向，且大小不一；亞結構 為微孿晶；塑性低，很脆；用于要求高硬度的工具，刃具等。轉變動力學：非熱（變溫）馬氏體：轉變在瞬間形成，不需要熱激活過程；等溫馬 氏體：轉變速率較低，且與溫度有關，隨著等溫溫度的降低先是加快，后又減慢；熱彈 性馬氏體：具有可逆性，加熱時轉變成母相，冷卻時又轉變成馬氏體。特點：a相變驅動力小、熱滯小，b馬氏體與母相的相界面

20、能做正、逆向遷動，c形狀應變為彈性協作性質， 彈性儲存能提供逆相變的驅動力。1. 能帶理論：凝固態材料中各原子能級的分立與簡并：最高和最低能級之間的能量差很 小，近似把電子能量看成連續變化的。(E_EF)/(kT)“、若 EvEf,則 f=1,若 EEf 則 f=0,物 + 12. 費米-狄拉克分布的公式：f理意義：1）費米能以下各個能級基本被電子填滿，費米能以上各個能級基本上是空的， 在費米能Ef被電子充填的幾率和不充填的幾率是相同的；2）只有在Ef附近，能態占據情況才會發生變化，即未被電子填滿的能級必定在Ef附近；3）溫度不改變費米能的位置，只使電子熱激發，從而具有大于 Ef的能量從價帶向

21、導帶躍遷，但也只能集中在導帶 底部，同理，空穴的躍遷也集中在價帶的頂部。3. 金屬具有高電導率是因為大量電子可被激發到費米能上面的空態而成為自由電子。半 導體（本征半導體和雜質半導體）能帶結構是完全充滿的階帶，并被一個相對窄的帶隙（一般小于2eV）與空導帶相隔離。絕緣體的能帶結構滿價帶與空導帶間有一個相當大 的帶隙，通常為3-6eV，因此，常溫下只有極少電子能由熱能激發而越過帶隙，這意味著 具有極小的電導率。4. 金屬、半導體、絕緣體電阻率（或電導率）隨溫度的變化規律：金屬電導率隨溫度的 升高而減小；半導體和絕緣體電導率隨溫度的升高而增加。5. 純金屬、非金屬陶瓷導熱能力不同的原因：高純金屬中存在大量參與熱傳導的自由電 子，熱傳遞的電子機制遠大于聲子機制的貢獻，因為電子不像聲子那樣容易被散射，而 且具有更高的運動速度。而非金屬陶瓷由于它們缺乏自由電子而成為熱絕緣體，聲子主 要承擔陶瓷中的熱傳導，因此，陶瓷具有較低的熱導率。6. 熱膨脹的本質：由勢能