1、實用標準文案名詞解釋精彩文檔化學元素(elements )化學元素，簡稱元素，是化學元素周期 表中的基本組成，現有113種元素，其中原 子序數從93到113號的元素是人造元素。物質(matter)物質是客觀實在，且能被人們通過某種 方式感知和了解的東西，是元素的載體。材料(materials)材料是能為人類經濟地、用于制造有用 物品的物質。化學纖維(man-made fiber, chemical fiber)化學纖維是用天然的或合成的高聚物 為原料，主要經過化學方法加工制成的纖 維。可分為再生纖維、合成纖維、醋酯纖維、無機纖維等芯片(COMS chip)芯片是含有一系列電子元件及其連線 的小

2、塊硅片，主要用于計算機和其他電子設 備。光導纖維(optical waveguide fibre ) 光以波導方式在其中傳輸的光學介質 材料，簡稱光纖。激光(laser)(light amplification by stimulated emission of radiation簡寫為：laser )激光是利用輻射計發光放大原理而產生的 一種單色(單頻率)、定向性好、干涉性強、 能量密度高的光束。超導(Superconduct)物質在某個溫度下電阻為零的現象為 超導，我們稱具有超導性質的材料為超導 體。仿生材料(biomimetic matorials)仿生材料是模仿生物結構或功能，人為 設

3、計和制造的一類材料。材料科學(materials science)材料科學是一門科學，它從事于材料本 質的發現、分析方面的研究，它的目的在于 提供材料結構的統一描繪，或給出模型，并 解釋這種結構與材料的性能之間的關系。材料工程(materials engineering)材料工程屬技術的范疇，目的在于采用 經濟的、而又能為社會所接受的生產工藝、加工工藝控制材料的結構、性能和形狀以達 到使用要求。材料科學與工程(materials scienceand engineering)材料科學與工程是研究有關材料的成 份、結構和制造工藝與其性能和使用性能間 相互關系的知識及這些知識的應用， 是一門 應用

4、基礎科學。材料的成份、結構，制造工 藝，性能及使用性能被認為是材料科學與工 程的四個基本要素。成份(composition)成分是指材料的化學組成及其所占比 例。組織、結構(morphology 、 structure)組織結構是表示材料微觀特征的。組織是相的形態、分布的圖象，其中用肉眼和放 大鏡觀察到的為宏觀組織，用顯微鏡觀察到的為顯微組織，用電子顯微鏡觀察到的為電 子顯微組織。結構是指材料中原子或分子的 排列方式。性能(property )性能是指材料所具有的性質與效用。工藝(process)工藝是將原材料或半成品加工成產品的方法、技術等。使用性能(peformance)材料在具體的使用條

5、件和環境下所表現出來的行為。上一頁 下一頁電負性(electro negativity )周期表中各元素的原子吸引電子能力 的一種相對標度為電負性，又稱負電性。元 素的電負性愈大，吸引電子的傾向愈大，非 金屬性也愈強。電負性的定義和計算方法有 多種，每一種方法的電負性數值都不同，比較有代表性的有 3種：LC鮑林提出的標 度。根據熱化學數據和分子的鍵能，指定氟 的電負性為3.98,計算其他元素的相對電負 性。RS密立根從電離勢和電子親合能計算 的絕對電負性。AL阿萊提出的建立在核和 成鍵原子的電子靜電作用基礎上的電負性。 利用電負性值時，必須是同一套數值進行比 較。元素的電負性值(鮑林標度)元素

6、 電負性氫 2.20銃 1.36鋰0.98 鈦 1.54 鈉 0.93 1.63 鉀0.82 銘0.79 鐵1.31 銀0.95 鋅1.61 碑1.78 錦2.55 硫2.01 氟2.33 澳2.191.66鋤0.82鎰1.55艷1.83鍍1.57鉆1.88鎂1.91鈣1.00銅1.90錮1.65鋼0.89硼2.04鋁2.18錢1.81睇2.05錮2.02蛇2.04氧3.44碳2.58硅1.904西2.55錯3.98錫1.96氯3.16鉛2.96氮3.04碘2.66磷離子鍵（ionic bond ）離子鍵是通過異性電荷之間的吸引產生的化學結合作用，又稱電價鍵。電離能小 的金屬原子（如堿金屬）和

7、電子親合能大 的非金屬原子（如鹵素）接近時，前者將失去 電子形成正離子，后者將獲得電子形成負離 子，正負離子通過庫侖作用相互吸引。當這 種吸引力與離子的電子云之間的排斥力達 到平衡時，形成穩定的以離子鍵結合的體 系。離子鍵的特征是作用力強，而且隨距 離的增大減弱較慢；作用不受方向性和飽和 性的限制，一個離子周圍能容納多少個異性 離子及其配置方式，由各離子間的庫侖作用 決定。以離子鍵結合的體系傾向于形成晶體 以便在一個離子周圍形成盡可能多的離子 鍵，例如NaCl分子傾向于聚集為 NaCl晶體, 使每個鈉(或氯)離子周圍的離子鍵從1個變 為6個。共價鍵(covalent bond)共價鍵是原子之間

8、通過共享電子而產生的化學結合作用。典型的共價鍵存在于同 核雙原子分子中，由每個原子提供一個電子 構成成鍵電子對。這對電子的自旋方向相反集中在中間區域，并吸引帶正電的兩個原子 的核心部分而把它們結合起來。在異核雙原 子分子中，2個原子的核心部分對成鍵電子 的吸引力不同，成鍵電子偏向一方，例如在 氟化氫分子中電子偏向氟，這種化學鍵稱為 極性鍵。共價鍵的特征是有飽和性、方向性 和作用的短程性。一個原子能形成的典型共 價鍵的數目等于該原子的價電子數 ，稱為它 的原子價。共價鍵之間有特定的相對取向，例如水分子呈彎曲形，而二氧化碳分子是直 線形的。共價鍵的方向性使分子具有特定的 幾何形狀。金屬鍵(meta

9、llic bond )使金屬原子結合成金屬的相互作用。金屬原子的電離能低，容易失去電子而形成正 離子和自由電子，正離子整體共同吸引自由 電子而結合在一起。金屬鍵可看作高度離域的共價鍵，但沒有飽和性和方向性。金屬 鍵的顯著特征是成鍵電子可在整個聚集體 中流動，這使金屬呈現出特有的屬性：良好的導熱性和導電性、高的熱容和嫡值、延展 性和金屬光澤等。分子鍵(molecule bond)惰性氣體分子間是靠分子鍵結合的，其 實質是分子偶極矩間的庫侖相互作用，這種結合鍵較弱。其分子間相互作用力為范德華 力。氫鍵(hydrogen bond)一個與電負性高的原子 X共價結合的氫 原子(X-H)帶有部分正電荷，

10、能再與另一個 電負性高的原子(如Y)結合，形成一個聚集 體X-HY的化學結合作用。X、Y原子的電 負性越大、半徑越小，則形成的氫鍵越強。例如,F-HF是最強的氫鍵。氫鍵表面上有 飽和性和方向性：一個H原子只能與兩個其 他原子結合，X-HY要盡可能成直線。但氫 鍵H-Y之間的作用主要是離子性的，呈現的 方向性和飽和性主要是由 X和Y之間的庫侖 斥力決定的。氫鍵可以在分子內形成，稱為內氫鍵；也可以在兩個分子之間形成。分子 間的氫鍵可使很多分子結合起來，形成鏈狀、環狀、層狀或立體的網絡結構。氫鍵的鍵能比較小，通常只有1725千 焦/摩爾。但氫鍵的形成對物質的性質有顯 著影響，例如使熔點和沸點升高；溶

11、質與溶 劑之間形成氫鍵，使溶解度增大；在核磁共 振譜中氫鍵使有關質子的化學位移移向低 場；在紅外光譜中氫鍵 X-HY的形成使X-H 的特征振動頻率變小并伴有帶的加寬和強 度的增加；氫鍵的形成決定蛋白質分子的構 象，在生物體中起重要的作用。晶體(crystal)微粒(原子、分子或離子)在空間呈三 維周期性規則排列的固體。自然界的物質有3種存在形態，即氣體、液體和固體，固體物 質又有晶體和非晶態之分，例如玻璃是非晶 態物質。固體物質中絕大多數都是晶體，如金屬、合金、硅酸鹽，大多數無機化合物和 一些有機化合物，甚至植物纖維都是晶體。 有些晶體具有規則的多面體外形，如水晶，稱為單晶體；有些則沒有規則整

12、齊的外形，如金屬，整個固體是由許多取向隨機的微小 單晶顆粒組合而成 ，這樣的固體稱為多晶 體。晶體的一切性質無不與其內部結構有 三維周期性這個特征密切相關，如晶體具有 固定的熔點、各向異性、對稱性、能使 X射 線發生衍射。固體物質是否為晶體，一般用X射線衍射法予以鑒定。另外，晶體還具有對 稱性。準晶 (Quasicrystal )準晶是同時具有長程準周期平移性和非晶體學旋轉對稱性的固態有序相。準周期性和非晶體學對稱性構成了準晶結構的核心特征。非晶(amorphism)與晶體不同，非晶體原子排列是短程有 序、長程無序，固體的性能是各向同性的。液晶(liquid crystal )液晶態是介于三維

13、有序晶態與無序晶態之間的一種中間態。在熱力學上是穩定 的，它既具有液體的易流動性，又具有晶體 的雙折射等各向異性的特征。處于液晶態的物質，其分子排列存在位置上的無序性，但 在取向上仍有一維或二維的長程有序性，因此液晶又可稱為“位置無序晶體”或“取向 有序液體”。液晶材料都是有機化合物，有 小分子也有高分子，其數量已近萬種，通常 將其分為二大類，熱致液晶和溶致液晶。熱 致液晶只在一定溫度范圍內呈現液晶態，即這種物質的晶體在加熱熔化形成各向同性 的液體之前形成液晶相。熱致液晶又有許多 類型，主要有向列型、近晶型和膽備型。溶 致液晶是一種只有在溶于某種溶質中才呈 現液晶態的物質。基元(element

14、)組成晶體的原子、離子、分子或原子團 統稱稱為晶體的基本結構單元，簡稱基元。 點陣(lattice)晶體基元周期性排列的點的集合，它就稱為“晶格”(或點陣)，這些點被稱為格點。因此，可以說晶體的結構是由組成晶體 的基元加上空間點陣來決定的。晶胞(crystal cell)晶胞是晶體的基本結構單位。反映晶體結構三維周期性的晶格將晶體劃分為一個 個彼此互相并置而等同的平行六面體，即為 晶胞。晶胞包括兩個要素：一是晶胞的大小、 型式；另一是晶胞的內容，前者主要指晶胞 參數的大小，即平行六面體的邊長 a、b、c 和夾角a、8、丫的大小，以及與晶胞對應 的空間點陣型式，即屬于簡單格子 P還是帶 心格子I

15、、F或C等；后者主要指晶胞中有哪 些原子、離子以及它們在晶胞中的分布位置 等。面心立方結構 (fcc face-centered-cubic ),體心立方結構 (bcc body-centered-cubic )和密排六方結構 (hcphexagonal close-packed )金屬所具有的典型晶體結構為面心立 方結構（fcc ）（圖2-27）,體心立方結構 （bcc）（圖2-28）和密排六方結構（hcp） （圖2-29）,皆屬于立方結構晶系。具有面心立方結構的常見金屬有：y- Fe、Al、Ni、Cu、Ag、Au、Pt,等具有體心立方結構的常見金屬有：3- Ti、V、Cr、a -Fe、3

16、-Zr、Nb M。Ta、 W具有密排六方結構的常見金屬有：a- Ti、a -Zr、Ca Mg Zn 等離子鍵（ionic bond ）離子鍵是通過異性電荷之間的吸引產生的化學結合作用，又稱電價鍵。電離能小 的金屬原子（如堿金屬）和電子親合能大 的非金屬原子（如鹵素）接近時，前者將失去 電子形成正離子，后者將獲得電子形成負離 子，正負離子通過庫侖作用相互吸引。當這 種吸引力與離子的電子云之間的排斥力達 到平衡時，形成穩定的以離子鍵結合的體 系。離子鍵的特征是作用力強，而且隨距 離的增大減弱較慢；作用不受方向性和飽和 性的限制，一個離子周圍能容納多少個異性 離子及其配置方式，由各離子間的庫侖作用

17、決定。以離子鍵結合的體系傾向于形成晶體 以便在一個離子周圍形成盡可能多的離子 鍵，例如NaCl分子傾向于聚集為 NaCl晶體, 使每個鈉（或氯）離子周圍的離子鍵從1個變 為6個。上一頁 下一頁硅酸鹽結構（silicate structure）硅酸鹽結構是一種共價晶體的結構，硅 酸鹽的基本結構單元就是四面體（圖2-33）,硅原子位于氧原子四面體間隙中， 每個氧原子外層只有 7個電子，為-1價，還 能和其他金屬離子鍵合，其中 Si的配位數 是4,氧的配位數是2, Si-O-Si的結合鍵間 鍵角接近145。這種硅氧四面體可以孤立 地在結構中存在，如鎂橄欖石Mg2SiO4 ,錯 英石ZrSiO4等；也

18、可以通過其頂點互相連 接；除可以連成骨架狀外，還可以連成鏈狀 和層狀（圖2-34 ）。莫萊石就是鏈狀硅酸鹽， 高嶺土和滑石則是層狀硅酸鹽。離子晶體結構（ion crystal structure）離子晶體是由正負離子通過離子鍵，按一定方式堆積起來而形成的，也就是說，離 子晶體的基元是離子而不是原子了，這些離子化合物的晶體結構必須確保電中性，而又能使不同尺寸的離子有效地堆積在一起。多數鹽類，堿類（金屬氫氧化物）及金屬氧化物都形成離子晶體周期性(periodicity)對空間點陣，可以看成是由幾何點沿空 間三個不共面的方向各按一定距離無限重 復地平移構成(圖2-20),每個方向的一定 平移距離稱為

19、該點陣在該方向的周期，故周期性也可以稱之為平移對稱性。理想晶體的 內部結構是組成晶體的原子、分子或原子團等在三維空間中有規則地周期性重復排列， 這種周期性排列是晶體最基本的特點，也是研究晶體各種物理性質的重要基礎。對稱性(symmetry)晶體的對稱性是指晶體經過某種幾何 變換(平移、旋轉等操作)仍能恢復原狀的 特性。配位數(CNcoordination number)對于簡單晶格，配位數CN為晶格中任一原子周圍最近鄰且等距離的原子數； 致密度(堆積因子)(Packing factor )原子體積占總體積的百分數。若以一個 晶胞來計算，致密度就是晶胞中原子體積與 晶胞體積之比，即k=nv/V，

20、其中v為單個原 子的體積，V為晶胞體積，n為一個晶胞中 的原子數。離子半徑(ionic radius )離子半徑是反映離子大小的一個物理 量。離子可近似視為球體，離子半徑的導出 以正、負離子半徑之和等于離子鍵鍵長這 一原理為基礎，從大量X射線晶體結構分析 實測鍵長值中推引出離子半徑。離子半徑的大小主要取決于離子所帶電荷和離子本身 的電子分布，但還要受離子化合物結構型式(如配位數等)的影響。負離子配位多面體(Anion coordination polyhedron)負離子配位多面體指的是離子晶體結 構中，與某一個正離子成配位關系而且相鄰 的各個負離子中心線所構成的多面體。空位(vacancy)

21、如果晶格中某格點上的原子空缺了，則稱為空位，這是晶體中最重要的點缺陷。間隙原子(interstice)脫位原子有可能擠入格點的間隙位置， 形成間隙原子。色心(color center)離子晶體的某些點缺陷是有效電荷的 中心，他們可能束縛電子，這種缺陷的電子結構能吸收可見光而使該晶體著色，故稱這 種能吸收可見光的晶體缺陷為色心。刃位錯、螺位錯(edge dislocation 、 screw dislocation)晶體中由于滑移或晶體失配 ，原子或離 子排列的點陣結構發生畸變的線型缺陷軌 道稱為位錯線，簡稱位錯(dislocation)。晶 體中位錯的基本類型為刃型位錯和螺型位 錯。圖2-47

22、是刃型位錯模型，可以看到， 與完整晶格相比，它多了一個半原子面，而 且這個半原子面象個劈一樣，楔入完整晶 體，終止于晶體中，面的邊緣是一條線，這 條線周圍若干個原子距離內的原子的規則 排列遭到破壞，這就形成了刃位錯。如果讓 晶體中的一部分在切應力作用下滑移，如圖2-47所示，可以發現，發生滑移與未發生滑 移的交界處也是一條直線，其附近原子的規則排列也被破壞了，如圖 2-48所示，這些 原子呈螺旋狀分布，稱這種位錯為螺型位 錯。晶界 g grain boundary )不同取向的晶粒之間的界面。李晶界(twin boundary)李晶間的界面叫攣晶界，其界面兩側的原子排列成鏡面對稱。相(phas

23、e)相是指系統中的物質結構均勻的部分。 氣體在平衡條件下，不論有多少組分，都是 均勻的，因此氣相只有一種，固體內部就比 較復雜了，在固體材料中，具有同樣聚集狀 態，同樣原子排列特征性質，并以界面相互 隔開的均勻組成部分稱之為“相”。相可以是單質，也可以是化合物。材料的性能與各 組成相的性質、形態、分布和數量直接有關。組織(morphology)組織是相的形態、分布的圖象，其中用 肉眼和放大鏡觀察到的為宏觀組織，用顯微鏡觀察到的為顯微組織， 用電子顯微鏡觀察 到的為電子顯微組織。相圖 (phase diagram )平衡狀態下物系的組分、物相和外界條 件間相互關系的幾何描述，也稱狀態圖或平 衡圖

24、。凝聚體系的相圖多數是恒壓下的溫度 -組分關系圖。杠桿定律(lever law)確定某種成份的合金在二相區中各相 的相對含量的法則。首先要確定各單相的成份。在一定溫度下，兩單相的成份是確定的， 就是溫度水平線與相界線的交點所對應的 成份。如圖2-58所示，現在我們考慮成份 為C %(wt)的A合金在t1溫度下液、固二 相的相對含量。從圖中可以看出，液相濃度 為CL %(wt),固相濃度為 C a %(wt),假設 合金的質量為1,液相質量為WL固相質量 為Wx ,則WL+W =1,另外合金A中的含Ni 量應該等于液相含 Ni量和固相合 Ni量之 和，即 WL CL + W C a = 1xC,

25、由這二式可 以得出 WL/ Wa =( C a - C)/(C- CL)= rb /ar ,再變換一下可得 WL?ar = W a ?rb , 這個關系式與以r為支點，以a、b二點為 受力端點的杠桿平衡時的關系類似，故稱其為杠桿定律。勻 晶相圖(somorphous)這種相圖的特點是兩組元不但在液態無限互溶，而且在固態也無限互溶。 結晶時， 都是從液相中結晶出單相固溶體。我們把從液相結晶出單相固溶體的結晶過程稱為勻 晶轉變。具有這類相圖的二元合金系有Cu-Ni、Ag-Au、Fe-Ni、Cr-Mo、Cu-Au 等， 有些硅酸鹽材料如鎂橄欖石（Mg2 SiO4）-鐵橄欖石（Fe2SiO2）等也具有

26、此類特征。共晶反應（eutectic reaction ）在共晶相圖上有單相區。 兩單相區之間 為雙相區。另外還都有一條水平線，如Pb-Sn 相圖上MEN這表示在水平線所對應的這個 特定溫度下有三相共存。E點是二條液相線 AE和BE的交點，在 E點的上方是液相，其 下方是a、B二相共存區。這說明，相當于 E點成份的液相在冷卻至三相共存線的溫度 時，會同時結晶出成份為 M的a相和成份為 N的8相，這種反應可以寫成如下形式：這種由某一成份液相在恒溫下同時結晶出二個成份不同的固相的反應稱為共晶反應， 發生共晶反應的溫度TE為共晶溫度，成份為E點的合金為共晶合金。 共晶組織為a相 和B相的機械混合物，

27、它們通常呈層片狀相 間分布。共晶相圖(eutectic phase diagram ) 兩組元在液態無限互溶，固態有限互溶 或完全不互溶，冷卻過程中發生共晶反應的 相圖為共晶相圖。具有共晶相圖的合金系有 Pb-Sn、Al-Si、Pb-Bi等，一些硝酸鹽也具 有共晶相圖。包晶反應(peritectic reaction ) 包晶反應是由一固定成份的液相和一 固定成份的固相相互作用生成另一個固定成份的固相，其反應式可表示為，包晶反應 的產物是單相固溶體。包晶相圖(peritectic phase diagram)兩組元在液態無限固溶，固態下有限互 溶(或不互溶)并發生包晶反應的二元系相 圖稱為包晶

28、相圖，Pb-Ag就形成包晶相圖， 陶瓷ZrO2-CaO也形成包晶相圖。在包晶相 圖上也存在單相區、雙相區、三相區，也是 只有在特定的溫度下才能三相共存。Fe-C 相圖(Fe-C phase diagram)Fe-C相圖是Fe-C合金的二元相圖，是 材料科學尤其是金屬熱處理最重要的相圖 之一。共析反應 (eutectoid reaction )共析反應是由一固定成份的固相在特 定溫度下同時析出兩種固相的反應，其反應式可表示為，共析反應的產物是兩種固相的機械混合物鐵素體 a (ferrite)鐵或其內固溶有一種或數種其他元素 所形成的、晶體點陣為體心立方的固溶體。奧氏體 y a austenite

29、 )鐵內固溶有碳和或其他元素的、晶 體結構為面心立方的固溶體。它是以英國冶 金學家 R.Austen的名字命名的。珠光體(pearlite)本意是奧氏體從高溫緩慢冷卻時發生 共析轉變所形成的產物，其立體形態為鐵素 體薄層和碳化物(包括滲碳體)薄層交替重 疊的層狀復相物。廣義則包括過冷奧氏體發 生珠光體轉變所形成的層狀復相物。這種組織是以其金相形態酷似珍珠母甲殼外表面的光澤而得名固溶體（solid solution ）固態條件下，一種組分（溶劑）內“溶 解” 了其他組分（溶質）而形成的單一、均勻 的晶態固體。固溶體有置換型（替位型）和間 隙型（填隙型）兩種：溶質原子位于溶劑晶格 中某些結點位置時

30、形成置換型固溶體； 溶質 原子位于溶劑晶格中某些間隙位置時形成 間隙型固溶體。能帶 e energy band ）能帶是描述晶體中電子能量狀態的一 個物理概念。晶體是由大量原子規則排列組 成的，在晶體中原子的外層電子運動已不再 局限在該原子附近，而是可以在整個晶體中 運動。這種情況稱為電子運動的共有化。其 結果是：N個孤立原子有N個相同的能級在晶體中變成N個能量略有差別的不同等級，構成能帶。空帶(vacancy band)沒有被電子或空穴填充的能帶。導帶 (conduction band )金屬的價帶之上的最低能帶有大量電子，但沒有占滿所有的能帶，這些電子在電場作用下，可以在晶體中運動，引起電

31、流，因 此這種能帶稱為導帶。價帶(valence band )一系列能帶中，能量最高的滿帶被稱為 價帶。禁帶(forbidden band )有些晶體中，能帶和能帶之間有一定的間隔，這個間隔中的能量一般是該晶體電 子不能具有的，所以稱此間隔為禁帶。禁帶 往往表示價帶和最低導帶之間的能量間隔。能隙(energy gap )固體中電子兩相鄰能帶相隔的能量范 圍稱為能隙，亦稱為禁帶寬度。彈性(elastic property)彈性是反映晶格中原子在外力作用下 自平衡位置產生可逆位移的力學性能之一 C虎克定律(Hookes law)當材料發生彈性變形的時候，應力與應變呈線性關系，即b = E e ,這

32、就是著名的 虎克定律，E為楊氏模量，b為應力，既單 位面積所受的力，e為應變，既單位長度的伸長塑性(plasticity )塑性是指材料斷裂前發生塑性變形的 能力。延伸率(percentage of elongation)延伸率指的是試樣拉斷后標距的伸長 和原始標距的百分比。斷面收縮率(percentage reduction of area)斷面收縮率是試樣拉斷后，縮頸處橫截 面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分 比。強度(strength )強度是材料或物件經得起變形的能力。屈服強度(yield strength )屈服強度是試樣在拉伸過程中，開始 產生塑性變形所須的應力。通常用標距部分

33、殘余伸長達到原標距長度的規定數值時之 力除以原橫截面積所得的應力來表示，一般取殘余應變0.2%。抗拉強度(tensile strength )抗拉強度是在拉伸試驗中，試樣所能承 受的最大負荷除以原橫截面積所得的應力 值。韌性 t toughness )韌性是材料在外力作用下，在塑性形變 過程中吸收能量的能力。吸收能量愈大，韌性愈好。斷裂韌性 fracture toughness斷裂韌性是斷裂力學中，量度裂紋擴展 阻力的主要指標之一，它反映具有裂紋的材 料對外界作用的一種抵抗能力。硬度 h hardness )硬度是指材料表面上不大的體積內抵 抗變形或破裂的能力。布式硬度(Brinell har

34、dness )用一定直徑的球體(鋼球或硬質合金 球)以相應的試驗力壓入試樣表面，經規定 保持時間后卸除試驗力，用測量的表面壓痕 直徑計算的一種壓痕硬度值。洛式硬度(Rockwell hardness )在初始試驗力及總試驗力先后作用下， 將壓頭(金剛石圓錐或鋼球)壓入試樣表面，經規定保持時間后卸除主試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量計算的一種壓痕硬 度值。維式硬度(Vickers hardness )將相對面夾角為136的正四棱錐體金 剛石壓頭以選定的試驗力(49.03980.7N )壓入試樣表面，經規定保持時間后卸除試驗 力，用測量的壓痕對角線長度計算的一種壓 痕硬度值顯微硬度(microha

35、rdness)顯微硬度主要用于確定很薄的材料、細金屬絲、小型精密零件(如鐘表和儀表 零件) 的硬度，測定淬硬表面的硬度變化率，研究小面積內硬度的變化以及在金相學中研究金屬中不同相體的硬度等。測量方法與維氏 硬度基本相同，但載荷很小，以克力計數；壓 痕的特征尺寸也很小，需要用讀數顯微鏡測出,故得名固溶強化(solid solution strengthening)在純金屬中加入溶質原子(間隙型或置換型)形成固溶合金(或多相合金中的基體 相)，將顯著提高屈服強度，此即為固溶強 化。形變強化(strain strengthening)從圖3-2的應力一應變曲線上可以看 出，材料屈服以后，隨著塑性變形

36、量的增 加，所需的應力是不斷增加的，這種現象叫 形變強化，也叫加工硬化。形變強化是金屬 強化的重要方法之一，它能為金屬材料的 應用提供安全保證，也是某些金屬塑性加 工 工藝所必須具備的條件，如拔制。晶界強化(grainsize strengthening)隨著晶粒細化，晶界所占體積增加，金 屬的強度和塑性是同時提高的。這種強化工藝稱為晶界強化。彌散強化(第二相強化)(dispersion strengthening)所謂第二相強化是指在金屬基體(通常 是固溶體)中還存在另外的一個或幾個相， 這些相的存在使金屬的強度得到提高。擇優取向 P preferred orientation )在一般多晶

37、體中，每個晶粒有不同于相 鄰晶粒的結晶學取向，從整體看，所有晶粒 的取向是任意分布的。但某些情況下，晶體 的晶粒在不同程度上圍繞某些特殊的取向 排列，就稱為擇優取向或簡稱織構。再結晶(recrystallization )金屬塑性變形后，被拉長了的晶粒重新生核、結晶，變為等軸晶粒這種現象稱為再 結晶。再結晶溫度 (recrystallization temperature )再結晶溫度是開始產生再結晶現象的 最低溫度。對純金屬，再結晶溫度約為0 4 Tm式中Tm為金屬的熔點。熱處理(heat treatment )熱處理是對固體金屬或合金進行加熱、 保溫和冷卻處理以便得到所需性質的一種 加工工

38、藝。其原理是利用擴散、晶核化、沉 積和晶體增長等現象，使金屬或合金的組織 發生變化，進而獲得均勻的或改性的機械和 物理性質。擴散型相變、非擴散型相變(transformation involving diffusion、diffusionless transformation)根據冷卻速度的不同，存在著二大類固 態相變，一類是相變時存在原子擴散，為擴 散型相變，如珠光體、貝氏體轉變；還有一 類是不存在原子的擴散，但原子也發生了重排，為非擴散型相變，如馬氏體相變。馬氏體(martensite )馬氏體是高溫相以很快的速度冷卻，以非擴散轉變形成的產物。鋼在高溫奧氏體化 后淬火得到馬氏體。貝氏體(b

39、ainite )貝氏體是在奧氏體化后被過冷到珠光體轉變溫度區間以下，馬氏體轉變溫度區間 以上這一中溫區間(所謂“貝氏體轉變溫度 區間”)轉變而成的由鐵素體及其內分布著彌散的碳化物所形成的亞穩組織。退火(annealing)將組織偏離平衡態的鋼加熱到適當溫 度，保溫一段時間，然后緩慢冷卻(爐冷)以 獲得接近平衡態組織的熱處理工藝叫退火正火(normalizing)將鋼件加熱到 Ac3以上30-50 C ,保溫后取出在空氣中冷卻，這是正火淬火(quenching )將鋼件加熱到奧氏體化溫度并保溫后，急冷(油冷或水冷)至室溫，從而使奧氏體 變成馬氏體的處理為淬火。回火(tempering )回火指將

40、經過淬火的工件重新加熱到 低于下臨界溫度的適當溫度，保溫一段時間后在空氣或水、油等介質中冷卻的金屬熱處 理。回火的作用在于：提高組織穩定性，使 工件在使用過程中不再發生組織轉變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩定。消除內應力，以便改善工件的使用性能并穩定工件 幾何尺寸。調整材料的力學性能以滿足使 用要求。時效(ageing )時效是指合金經固溶處理或冷塑性變 形后，在室溫或一定溫度保溫，以達到沉淀 硬化目的的工藝。人工時效(artifical aging )人工時效是在高于室溫以上，通過過飽 和固溶體中可溶組分的脫溶， 使合金強化的 熱處理。自然時效(natural aging )自然時效是在室

41、溫下，通過過飽和固溶體中可溶組分自發的脫溶，使合金強化的處理。控制軋制(controlled rolling)把金屬材料壓力加工和熱處理工藝相 結合，同時利用形變強化與相變強化的一種 形變熱處理工藝。鋁-鋰合金(Al-Li alloy)鋁-鋰合金是一種新型鋁合金材料，具 有較高的強度和彈性模量，是航空航天工業 理想的結構材料，用于飛機上，可減輕飛機 重量816%鋁鋰合金還具有良好的抗輻照 特性和較高的電阻率，經受中子輻照后殘留 放射性低，可用作核聚變裝置中的真空容 器。此外，鋁鋰合金在一定溫度和應變速率 下具有很好的超塑性，可用以制造超塑性/ 擴散焊接結構，應用于航空和車輛等各個領域。紫銅(r

42、ed copper)紫銅即純銅。黃銅(brass)黃銅是以鋅為主要添加元素的銅合金。青銅(bronze)最早使用的青銅是 Cu-Sn合金，現在把 除黃銅以外的銅合金都稱為青銅。a 型鈦合金(a - titanium alloy)金屬鈦有兩種異構體，一種是密排六方 結構的a相，是低溫穩定相；另一種是體心 立方結構的8相，是高溫穩定相。成分中含 有a相穩定兀素，在室溫穩定狀態基本為a 相的鈦合金為a型鈦合金。8 型鈦合金(3 - titanium alloy)成分中含有8相穩定元素，在室溫穩定狀態基本為B相的鈦合金為3型鈦合金。a + 3 型鈦合金(a+3 titanium alloy )成分中含有較多的 8穩定劑，在室溫 穩定狀態由a及B 相所組成的鈦合金為a + B型鈦合金。鈦鋁化合物為基的鈦合