第一篇：材料物理基礎(chǔ)心得體會(huì)-（推薦）

心得體會(huì)

固體物理是以晶體的原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，內(nèi)容涉及晶體結(jié)構(gòu)、電子力學(xué)、固體磁性等等，是經(jīng)典物理、量子物理和晶體學(xué)的綜合體現(xiàn)，也是聯(lián)結(jié)微觀原子和宏觀世界的一個(gè)橋梁。課程內(nèi)容由易入難，通過對(duì)前面晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，逐步深入，探索物質(zhì)的微觀性能。原子結(jié)構(gòu)的部分內(nèi)容與本科所學(xué)的材料科學(xué)基礎(chǔ)相關(guān)，通過對(duì)本科所學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)，此部分內(nèi)容較為容易理解掌握。隨著老師講課內(nèi)容的深入，部分內(nèi)容不太理解，難以掌握，需要自己查找相關(guān)文獻(xiàn)，歸納理解。上課的方式以老師講解部分內(nèi)容，另一部分內(nèi)容由同學(xué)分組合作，各同學(xué)對(duì)所負(fù)責(zé)部分獨(dú)立制做PPT講解，我感覺這種上課方式挺好的，能讓學(xué)生主動(dòng)查閱相關(guān)內(nèi)容的資料，深入學(xué)習(xí)理解，并且歸納總結(jié)出核心知識(shí)點(diǎn)。但是也有不足之處，某位同學(xué)專門負(fù)責(zé)講某一部分的內(nèi)容，他就只了解這方面的內(nèi)容，且所了解的也僅止于表面知識(shí)，對(duì)這方面知識(shí)了解的深度不夠，廣度不夠，其所了解的僅僅只是冰山一角。因此，對(duì)于這位同學(xué)來說實(shí)際上所學(xué)的內(nèi)容并不是很多，他所了解的僅僅只是他所查找到的那一部分資料，而其他相關(guān)內(nèi)容知之甚少。另外，同學(xué)在講解PPT的過程中，上臺(tái)講解的那位同學(xué)滿懷激情的在講臺(tái)上講解他所了解的內(nèi)容，但坐在講臺(tái)下的同學(xué)大部分都在玩手機(jī)，聊天打鬧，對(duì)于講臺(tái)上那位同學(xué)所講解的內(nèi)容毫不關(guān)心，對(duì)于這些同學(xué)來說，他們并沒有學(xué)到相關(guān)內(nèi)容的知識(shí)，對(duì)于這部分內(nèi)容的理解也是所知甚少。PPT講解結(jié)束后，由下面的同學(xué)和老師分別對(duì)該同學(xué)講解內(nèi)容提問，針對(duì)演講情況，作出評(píng)估并給予成績(jī)，以這種教學(xué)方式調(diào)動(dòng)同學(xué)的積極性，使他們參與到對(duì)所學(xué)內(nèi)容的討論當(dāng)中，以更好的使他們?nèi)谌氲秸n程學(xué)習(xí)當(dāng)中，這種教學(xué)方式是值得肯定的。

對(duì)于固體物理這門課程，因?yàn)樗獙W(xué)習(xí)的內(nèi)容較多，涉及的范圍也比較廣泛，理解起來較為困難，僅僅依靠課本上的內(nèi)容難以更好的掌握貫通，因此需要自己去查找更多相關(guān)文獻(xiàn)資料，以幫助對(duì)本課程的學(xué)習(xí)理解。晶體學(xué)是本課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，通過分析原子價(jià)電子結(jié)構(gòu)，探索晶體結(jié)構(gòu)類型以及所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)特性。然后以晶體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分析晶格動(dòng)力學(xué)以及中子的衍射特性。

通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，提升了我們對(duì)文獻(xiàn)資料的理解能力，鍛煉了我們獨(dú)立思考，獨(dú)立創(chuàng)作的能力，培養(yǎng)了我們思考問題的條理性和邏輯性，加深了我們對(duì)于物質(zhì)微觀世界的認(rèn)識(shí)和理解。我負(fù)責(zé)講的內(nèi)容是壓電材料的原理及材料的物理特性，我對(duì)壓電材料的了解不是很多，通過查百度文庫的資料和閱讀相關(guān)的論文，對(duì)壓電材料的原理及材料物理特性有了初步的了解。對(duì)壓電材料的正壓電效應(yīng)比較了解，對(duì)逆壓電效應(yīng)的原理就不了解，準(zhǔn)備的材料不夠完善，以至于老師提問問題時(shí)回答不上來。對(duì)于壓電材料的應(yīng)用理解的不是很到位，通過老師的提問以及補(bǔ)充環(huán)節(jié)，我可以更深刻的了解壓電材料方面的知識(shí)，糾正自己不正確的想法，這樣我的收獲更多。為了準(zhǔn)備上課講的PPT，我花費(fèi)了大量的時(shí)間去查閱相關(guān)資料，同時(shí)不斷的看整理的相關(guān)內(nèi)容，加深理解，利于PPT的講解，可謂是臺(tái)上一分鐘，臺(tái)下十年功。雖然在臺(tái)上多次講過PPT，但是一上臺(tái)也不可避免的緊張，一緊張就忘記要怎么講了，在講的過程中就亂了，不條理。在講的過程中，逐漸的變得自然，這也是需要多鍛煉的。對(duì)于講PPT，我的體會(huì)就是我負(fù)責(zé)講的部分的內(nèi)容了解的變多了，其他同學(xué)講的內(nèi)容印象不深刻，也沒有多少了解。這樣的學(xué)習(xí)方式可以鍛煉自己，對(duì)于我來說，學(xué)到的知識(shí)并不多，如果同學(xué)們講課變得生動(dòng)一點(diǎn)的話，我會(huì)喜歡聽他們講課，照著PPT念內(nèi)容，我根本就不想聽。我要鍛煉這方面的能力，讓同學(xué)們喜歡上聽我講課，調(diào)動(dòng)同學(xué)們的積極性，積極參與課堂的問答環(huán)節(jié)，提高學(xué)習(xí)的效率。

老師的這種授課方式讓我學(xué)會(huì)了很多，收獲也挺多的。知道了各種材料，比如半導(dǎo)體材料，超導(dǎo)體材料，壓電材料等。老師對(duì)每個(gè)同學(xué)提問的問題，我的印象會(huì)深刻，老師解惑的過程中，我會(huì)認(rèn)真的去聽。上過材料物理基礎(chǔ)課以后，自己要學(xué)的東西還有很多，有不足的地方需要改進(jìn)，也有值得自己高興的方面，大膽的去嘗試之后，才知道自己成長(zhǎng)的空間到底有多大。老師挺有親和力的，同學(xué)們都喜歡。感謝老師對(duì)我們的指導(dǎo)，我們收獲頗豐。

第二篇：材料物理基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

點(diǎn)缺陷1范圍分類1點(diǎn)缺陷.在三維空間各方向上尺寸都很小,在原子尺寸大小的晶體缺陷.2線缺陷在三維空間的一個(gè)方向上的尺寸很大(晶粒數(shù)量級(jí)),另外兩個(gè)方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶體缺陷.其具體形式就是晶體中的位錯(cuò)3面缺陷在三維空間的兩個(gè)方向上的尺寸很大,另外一個(gè)方向上的尺寸很小的晶體缺陷

2點(diǎn)缺陷的類型1空位.在晶格結(jié)點(diǎn)位置應(yīng)有原子的地方空缺,這種缺陷稱為“空位”2.間隙原子.在晶格非結(jié)點(diǎn)位置,往往是晶格的間隙,出現(xiàn)了多余的原子.它們可能是同類原子,也可能是異類原子3.異類原子.在一種類型的原子組成的晶格中,不同種類的原子替換原有的原子占有其應(yīng)有的位置3點(diǎn)缺陷的形成弗侖克耳缺陷:原子離開平衡位置進(jìn)入間隙,形成等量的空位和間隙原子.肖特基缺陷:只形成空位不形成間隙原子.（構(gòu)成新的晶面）金屬:離子晶體:1 負(fù)離子不能到間隙2 局部電中性要求

4點(diǎn)缺陷的方程缺陷方程三原則: 質(zhì)量守恒, 電荷平衡, 正負(fù)離子格點(diǎn)成比例增減.肖特基缺陷生成:0＝VM，+ VO··弗侖克爾缺陷生成: MM ＝ VM，+ Mi ··

非計(jì)量氧化物:1/2O2(g)＝ VM，+ 2h· + OO 不等價(jià)參雜:Li2O＝ 2LiM, + OO + VO··Li2O+ 1/2O2(g)＝ 2LiM, + 2OO + 2h·.Nb2O5 ＝ 2NbTi · + 2 e, + 4OO + 1/2O2(g)5過飽和空位.晶體中含點(diǎn)缺陷的數(shù)目明顯超過平衡值.如高溫下停留平衡時(shí)晶體中存在一平衡空位,快速冷卻到一較低的溫度,晶體中的空位來不及移出晶體,就會(huì)造成晶體中的空位濃度超過這時(shí)的平衡值.過飽和空位的存在是一非平衡狀態(tài),有恢復(fù)到平衡態(tài)的熱力學(xué)趨勢(shì),在動(dòng)力學(xué)上要到達(dá)平衡態(tài)還要一時(shí)間過程.6點(diǎn)缺陷對(duì)材料的影響.原因無論那種點(diǎn)缺陷的存在,都會(huì)使其附近的原子稍微偏離原結(jié)點(diǎn)位置才能平衡即造成小區(qū)域的晶格畸變.效果1提高材料的電阻

定向流動(dòng)的電子在點(diǎn)缺陷處受到非平衡力(陷阱),增加了阻力,加速運(yùn)動(dòng)提高局部溫度(發(fā)熱)2加快原子的擴(kuò)散遷移

空位可作為原子運(yùn)動(dòng)的周轉(zhuǎn)站3形成其他晶體缺陷

過飽和的空位可

集中形成內(nèi)部的空洞,集中一片的塌陷形成位錯(cuò)4改變材料的力學(xué)性能.空位移動(dòng)到位錯(cuò)處可造成刃位錯(cuò)的攀移,間隙原子和異類原子的存在會(huì)增加位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)阻力.會(huì)使強(qiáng)度提高,塑性下降.位錯(cuò)

7刃型位錯(cuò)若將上半部分向上移動(dòng)一個(gè)原子間距,之間插入半個(gè)原子面,再按原子的結(jié)合方式連接起來,得到和(b)類似排列方式(轉(zhuǎn)90度),這也是刃型位錯(cuò).8螺型位錯(cuò)若將晶體的上半部分向后移動(dòng)一個(gè)原子間距,再按原子的結(jié)合方式連接起來(c),同樣除分界線附近的一管形區(qū)域例外,其他部分基本也都是完好的晶體.而在分界線的區(qū)域形成一螺旋面,這就是螺型位錯(cuò)

9柏氏矢量.確定方法,首先在原子排列基本正常區(qū)域作一個(gè)包含位錯(cuò)的回路,也稱為柏氏回路,這個(gè)回路包含了位錯(cuò)發(fā)生的畸變.然后將同樣大小的回路置于理想晶體中,回路當(dāng)然不可能封閉,需要一個(gè)額外的矢量連接才能封閉,這個(gè)矢量就稱為該位錯(cuò)的柏氏矢 10柏氏矢量與位錯(cuò)類型的關(guān)系刃型位錯(cuò),柏氏矢量與位錯(cuò)線相互垂直.(依方向關(guān)系可分正刃和負(fù)刃型位錯(cuò)).螺型位錯(cuò),柏氏矢量與位錯(cuò)線相互平行.(依方向關(guān)系可分左螺和右螺型位錯(cuò)).混合位錯(cuò),柏氏矢量與位錯(cuò)線的夾角非0或90度.柏氏矢量守恒1同一位錯(cuò)的柏氏矢量與柏氏回路的大小和走向無關(guān).2位錯(cuò)不可能終止于晶體的內(nèi)部,只能到表面,晶界和其他位錯(cuò),在位錯(cuò)網(wǎng)的交匯點(diǎn), 11滑移運(yùn)動(dòng)--刃型位錯(cuò)的滑移運(yùn)動(dòng)在晶體上施加一切應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力足夠大時(shí),有使晶體上部向有發(fā)生移動(dòng)的趨勢(shì).假如晶體中有一刃型位錯(cuò),顯然位錯(cuò)在晶體中發(fā)生移動(dòng)比整個(gè)晶體移動(dòng)要容易.因此,①位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)在外加切應(yīng)力的作用下發(fā)生;②位錯(cuò)移動(dòng)的方向和位錯(cuò)線垂直;③運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)掃過的區(qū)域晶體的兩部分發(fā)生了柏氏矢量大小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(滑移);④位錯(cuò)移出晶體表面將在晶體的表面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的臺(tái)階.螺型位錯(cuò)的滑移在晶體上施加一切應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力足夠大時(shí),有使晶體的左右部分發(fā)生上下移動(dòng)的趨勢(shì).假如晶體中有一螺型位錯(cuò),顯然位錯(cuò)在晶體中向后發(fā)生移動(dòng),移動(dòng)過的區(qū)間右邊晶體向下移動(dòng)一柏氏矢量.因此,①螺位錯(cuò)也是在外加切應(yīng)力的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng);②位錯(cuò)移動(dòng)的方向總是和位錯(cuò)線垂直;③運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)掃過的區(qū)域晶體的兩部分發(fā)生了柏氏矢量大小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(滑移);④位錯(cuò)移過部分在表面留下部分臺(tái)階,全部移出晶體的表面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的完整臺(tái)階.這四點(diǎn)同刃型位錯(cuò).刃,螺型位錯(cuò)滑移的比較.1因?yàn)槲诲e(cuò)線和柏氏矢量平行,所以螺型位錯(cuò)可以有多個(gè)滑移面,螺型位錯(cuò)無論在那個(gè)方向移動(dòng)都是滑移2晶體兩部分的相對(duì)移動(dòng)量決定于柏氏矢量的大小和方向,與位錯(cuò)線的移動(dòng)方向無關(guān).12刃位錯(cuò)的攀移運(yùn)動(dòng):刃型位錯(cuò)在垂直于滑移面方向上的運(yùn)動(dòng).刃位錯(cuò)發(fā)生攀移運(yùn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于半原子面的伸長(zhǎng)或縮短,通常把半原子面縮短稱為正攀移,反之為負(fù)攀移.滑移時(shí)不涉及單個(gè)原子遷移,即擴(kuò)散.刃型位錯(cuò)發(fā)生正攀移將有原子多余,大部分是由于晶體中空位運(yùn)動(dòng)到位錯(cuò)線上的結(jié)果,從而會(huì)造成空位的消失;而負(fù)攀移則需要外來原子,無外來原子將在晶體中產(chǎn)生新的空位.空位的遷移速度隨溫度的升高而加快,因此刃型位錯(cuò)的攀移一般發(fā)生在溫度較高時(shí);另外,溫度的變化將引起晶體的平衡空位濃度的變化,這種空位的變化往往和刃位錯(cuò)的攀移相關(guān).切應(yīng)力對(duì)刃位錯(cuò)的攀移是無效的,正應(yīng)力的存在有助于攀移(壓應(yīng)力有助正攀移,拉應(yīng)力有助負(fù)攀移),但對(duì)攀移的總體作用甚小.13位錯(cuò)點(diǎn)缺陷交互.晶體內(nèi)同時(shí)含由位錯(cuò)和點(diǎn)缺陷時(shí)(特別時(shí)溶入的異類原子),它們會(huì)發(fā)生交互作用異類原子在刃位錯(cuò)處會(huì)聚集,如小原子到多出半原子面處,大原子到少半原子面處,而異類原子則溶在位錯(cuò)的間隙處.空位會(huì)使刃位錯(cuò)發(fā)生攀移運(yùn)動(dòng).界面

14表面能的來源.材料表面的原子和內(nèi)部原子所處的環(huán)境不同,內(nèi)部在均勻的力場(chǎng)中,能量較低,而表面的原子有一個(gè)方向沒有原子結(jié)合,處在與內(nèi)部相比較高的能量水平.另一種設(shè)想為一完整的晶體,按某晶面為界切開成兩半,形成兩個(gè)表面,切開時(shí)為破壞原有的結(jié)合鍵單位面積所吸收的能量.由于不同的晶面原子的排列方式不同,切開破壞的化學(xué)鍵的量也不同,故用不同的晶面作表面對(duì)應(yīng)的表面能也不相同,一般以原子的排列面密度愈高,對(duì)應(yīng)的表面能較小

15表面能與晶體形狀之間的關(guān)系.在晶體形成的過程中,為了使系統(tǒng)的自由能最低,盡量降低表面的總能量,即ΣσA最小.一方面盡量讓?duì)易钚〉木鏋楸砻?當(dāng)然也可能是表面能略高但能明顯減小表面積的晶面為表面.如fcc結(jié)構(gòu)的晶體自由生長(zhǎng)就為14面體 粗糙表面與平滑表面晶體的表面在宏觀為一能量較低的平面,但表面原子的缺陷,局部表面原子缺少或有多余原子,以表面存在的陣點(diǎn)數(shù)與實(shí)有原子數(shù)的比x來表示,這些缺陷的存在可提高表面的熵,是必然存在的.每種材料有特定的x值下表面能最低,其中x=0.5的表面穩(wěn)定的稱為粗糙表面,大多數(shù)的金屬材料是屬于粗糙表面;x值僅在0或1附近穩(wěn)定的稱為平滑表面,大多是非金屬材料.17晶界與雜質(zhì)原子的相互作用.少量雜質(zhì)或合金元素在晶體內(nèi)部的分布也是不均勻的,它們常偏聚于晶界,稱這種現(xiàn)象為晶界內(nèi)吸附.產(chǎn)生的原因可參見位錯(cuò)與點(diǎn)缺陷的作用,一般雜質(zhì)原子與晶體的尺寸或性質(zhì)差別愈大,這種偏聚愈嚴(yán)重.雜質(zhì)原子在晶界的偏聚對(duì)晶體的某些性能產(chǎn)生重要的影響，18相界面.兩種不同相的分界面.液體的表面是液相和氣相的分界面;晶體的表面是晶體和氣相(或液相)的分界面;兩個(gè)不同的固相之間的分界面也是相界面,在我們的課程中主要是指后者.相界面的特性:相界面的結(jié)構(gòu)和晶界有一定的共性,也有一些明顯的差別.非共格界面類似大角度晶界,而完全的共格是困難的,共格面兩邊微少的差別可以用晶格的畸變來調(diào)整,界面兩邊差別不十分大時(shí),將可以補(bǔ)充一定的位錯(cuò)來協(xié)調(diào),組成半共格界面.無論那種情況,界面都存在自己的界面能,都將對(duì)材料的結(jié)構(gòu)形貌帶來明顯的影響.第三章 相

固溶體分類位置分置換固溶體.溶質(zhì)原子取代了部分溶劑晶格中某些節(jié)點(diǎn)上的溶劑原子而形成的固溶體.間隙固溶體.溶質(zhì)原子嵌入溶劑晶格的空隙中,不占據(jù)晶格結(jié)點(diǎn)位置 固溶體分類溶解度無限溶解固溶體.溶質(zhì)可以任意比例溶入溶劑晶格中.這是把含量較高的組元稱為溶劑,含量較少的組元稱為溶質(zhì).有限溶解固溶體.溶質(zhì)原子在固溶體中的濃度有一定限度,超過這個(gè)限度就會(huì)有其它相(另一種固溶體或化合物)的形成.間隙固溶體都是有限溶解固溶體.通常是過渡族金屬為溶劑,小尺寸的C,N,H,O,B等元素為溶質(zhì).4影響固溶體溶解度的因素在一定條件下,溶質(zhì)元素在固溶體中的極限濃度叫該元素在固溶體中的溶解度.影響溶解度的因素很多,目前還在研究中,現(xiàn)在公認(rèn)的有1尺寸因素.在置換固溶體中,溶質(zhì)原子的尺寸和溶劑相近,溶解度也愈大,Δr小于15%時(shí)才有利于形成置換固溶體,要能達(dá)到無限互溶,Δr的值還要小一些.間隙固溶體的形成的基本條件D質(zhì)/D劑<0.59.在間隙固溶體中,顯然D質(zhì)/D劑愈小,即溶質(zhì)原子的尺寸愈小,溶解度也大.間隙固溶體只能有限溶解2．晶體結(jié)構(gòu)因素.組元間晶體結(jié)構(gòu)相同時(shí),固溶度一般都較大,而且才有可能形成無限固溶體.若組元間的晶體結(jié)構(gòu)不同,便只能生成有限固溶體3電負(fù)性差.電負(fù)性為這些元素的原子自其它原子奪取電子而變?yōu)樨?fù)離子的能力.反映兩元素的化學(xué)性能差別.兩元素間電負(fù)性差越小,則越容易形成固溶體,且所形成的固溶體的溶解度也就越大;隨兩元素間電負(fù)性差增大,溶解度減小,當(dāng)其差別很大時(shí),往往形成較穩(wěn)定的化合物4電子濃度.在金屬材料(合金)中,價(jià)電子數(shù)目(e)與原子數(shù)目(a)之比稱為電子濃度.由于溶質(zhì)和溶劑的價(jià)電子數(shù)可能不同,電子濃度

e/a = VA(1-x)+ VBx.其中x為溶質(zhì)的原子百分比濃度(摩爾分?jǐn)?shù)),VA,VB分別為溶劑和溶質(zhì)的價(jià)電子數(shù).一方面,溶質(zhì)和溶劑的價(jià)電子數(shù)目相差大,它們的電負(fù)性的差別也大,溶解度會(huì)下降.另一方面,當(dāng) e/a 為某些特定值時(shí)形成一新的晶體結(jié)構(gòu),因此它們的溶解度也就受到相應(yīng)的限制.5固溶體的性能特點(diǎn).1由于固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑相同,固溶體的性能基本上與原溶劑的性能相近,即固溶體的性能主要決定于溶劑的性能,或在溶劑性能基礎(chǔ)上發(fā)生一些改變2固溶體的性能與原溶劑性能的差別,或稱性能變化的大小,隨著溶質(zhì)的濃度的增加而加大3以金屬元素為溶劑的固溶體,隨著溶質(zhì)的溶入,強(qiáng)度將提高,稱為固溶強(qiáng)化,溶質(zhì)的溶入可造成晶格畸變,材料的塑性變形的阻力加大,塑性略有下降,但不明顯.是有效提高金屬材料力學(xué)性能的途徑之一 6金屬化合物類型.1.正常價(jià)化合物兩組元服從原子價(jià)規(guī)律而生成的正常化學(xué)中所稱的化合物.通常是金屬元素與非金屬元素組成,組元間電負(fù)性差起主要作用,兩組元間電負(fù)性差較大,它們符合一般化合物的原子價(jià)規(guī)律.例如MnS,Al2O3,TiN,ZrO2等,其結(jié)合鍵為離子鍵;也有的是共價(jià)鍵,如SiC;少數(shù)也有以金屬鍵結(jié)合,如Mg2Pb2電子化合物這類化合物大多是以第Ⅰ族或過渡族金屬元素與第Ⅱ至第Ⅴ族金屬元素結(jié)合而成.它們也可以用分子式表示,但大多不符合正常化學(xué)價(jià)規(guī)律.當(dāng) e/a 為某些特定值時(shí)形成一新的晶體結(jié)構(gòu),并且電子濃度不同,其對(duì)應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)的類型也就不同.常見的電子濃度值有21/14,21/13,21/12.由于這類中間相與電子濃度有關(guān),所以就稱為電子化合物,主要出現(xiàn)在金屬材料中,它們的結(jié)合鍵為金屬鍵.一些常見的電子化合物可參看教材.例如Cu31Sn8,電子濃度21/13,具有復(fù)雜立方晶格3.間隙化合物.主要受組元的原子尺寸因素控制,通常是由過渡族金屬原子與原子半徑小于0.1nm的非金屬元素碳,氮,氫,氧,硼所組成.由于非金屬元素(X)與金屬元素(M)原子半徑比不同,結(jié)構(gòu)也有所不同.當(dāng)rX/rM<0.59時(shí),形成具有簡(jiǎn)單晶體結(jié)構(gòu)的化合物,如fcc,bcc,cph或簡(jiǎn)單立方,通常稱它們?yōu)殚g隙相,相應(yīng)的分子式也較簡(jiǎn)單,如M4X,M2X,MX,MX2.當(dāng)rX/rM>0.59時(shí),形成的化合物的晶體結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜,通常稱它們?yōu)殚g隙化合物,相應(yīng)的分子式也較復(fù)雜,如鋼中常見的Fe3C,Cr7C3,Cr23C6等.7金屬化合物的性能特點(diǎn).大多數(shù)化合物,特別是正常價(jià)化合物,熔點(diǎn)都較高(結(jié)合鍵強(qiáng)的表現(xiàn)之一),力學(xué)性能表現(xiàn)為硬而脆.單一由化合物在金屬材料中比較少見,而陶瓷材料則是以化合物為主體.少量硬度高的質(zhì)點(diǎn)加入到塑性材料中,將明顯提高材料的強(qiáng)度,即第二相強(qiáng)化機(jī)制.另一方面,化合物往往由特殊的物理,化學(xué)(電,磁,光,聲等)性能,從而在功能材料中的應(yīng)用得到迅速發(fā)展.相圖熱力學(xué)

8克勞修斯-克萊普隆方程.設(shè)在一定溫度和壓力下,某物質(zhì)處于兩相平衡狀態(tài),若溫度改變?yōu)閐T,壓力相應(yīng)的改變dp之后,兩相仍呈平衡狀態(tài).根據(jù)等溫定壓下的平衡條件△G=0,考慮1mol物質(zhì)吉布斯自由能變化,由于平衡狀態(tài)△G=G2-G1=0即d G2=d G1按d G=-SdT+Vdp因?yàn)檫^程是在恒溫恒壓的條件下進(jìn)行的即為克勞修斯-克萊普隆方程,適應(yīng)于任何物質(zhì)的兩相平衡體系.9公切線法則-兩相平衡.在二元的情況,溫度一定時(shí),若AB組元可能形成αβ兩種相,其自由能與成分的關(guān)系曲線.合金成分為X時(shí): 以單一的α相存在,自由能在1點(diǎn);以單一的β相存在,自由能在2點(diǎn);作GαGβ的公切線,切點(diǎn)分別為P,Q,延長(zhǎng)交坐標(biāo)軸為a,b.a點(diǎn)為組元A在α和β的化學(xué)位b點(diǎn)為組元B在α和β的化學(xué)位,顯然二者相等,所以P點(diǎn)的α相成分為x1;Q點(diǎn)的β相成分為x2;它們是平衡相.兩相的數(shù)量滿足杠桿定律,以這兩相混合的自由能在M點(diǎn).這時(shí)的自由能最低,它們才是這個(gè)溫度下的平衡相.注意平衡相是以共切點(diǎn)的成分來分配,如果連接兩曲線的最低點(diǎn),以這樣的成分的兩相混合,盡管每一相的自由能比切點(diǎn)低,但數(shù)量按杠桿定律分配后的混合自由能在3點(diǎn),依然高于M點(diǎn) 結(jié)論:二元合金兩相平衡的條件是能夠作出這兩相自由能曲線的工切線.公切線在兩條曲線上的切點(diǎn)的成分坐標(biāo)值便是這兩個(gè)相在給定溫度下的平衡成分.推論三個(gè)溶體平衡共存的條件是在給定的溫度下,公切線能同時(shí)切過三條自由能曲線.或曰這三個(gè)溶體的自由能曲線有公切線.這三個(gè)切點(diǎn)的成分坐標(biāo)

值便是這三個(gè)相在給定溫度下的平衡成分.10相律—相律是描述系統(tǒng)的組元數(shù),相數(shù)和自由度間關(guān)系的法則.相律有多種,其中最基本的是吉布斯相律,其通式f=C-P+2式中,C為系統(tǒng)的組元數(shù),P為平衡共存的相的數(shù)目.自由度f不能為負(fù)值.對(duì)于恒壓條件:f = c – p + 1.系統(tǒng)中有p相,c個(gè)組元,則成分引起的變數(shù)p(c-1)個(gè).系統(tǒng)總的變數(shù)為p(c-1)+1.在多相平衡時(shí),任一組元在各相間的化學(xué)位相等, 每個(gè)組元可寫出個(gè)p-1等式,平衡條件總數(shù)為c(p-1)

11幾種二元相圖.勻晶相圖.兩組元在液態(tài)和固態(tài)都能無限互溶.如Cu—Ni,Ag—Au形成二元合金對(duì)應(yīng)的相圖就是二元?jiǎng)蚓鄨D.相圖的構(gòu)成:由兩條曲線將相圖分為三個(gè)區(qū).左右兩端點(diǎn)分別為組元的熔點(diǎn).上面的一條曲線稱為液相線,液相線之上為液相的單相區(qū),常用L表示;下面的一條曲線稱為固相線,固相線之下為固溶體的單相區(qū),常用α表示;兩條曲線之間是雙相區(qū),標(biāo)記L+α表示.二元共晶相圖.兩組元在液態(tài)下無限互溶,固態(tài)下有限溶解,一組元溶入另一組元中時(shí)都使凝固溫度下降,并發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變.如Pb—Sn,Ag—Cu等形成二元合金對(duì)應(yīng)的相圖就是二元?jiǎng)蚓鄨D.相圖的構(gòu)成:tAE和tBE為兩液相線,與其對(duì)應(yīng)的tAC和tBD為兩固相線;CG和DH固溶體α,β的溶解度隨溫度變化線;CED為水平共晶線.將相圖分成三個(gè)單相區(qū) L,α,β;三個(gè)雙相區(qū)L＋α,L＋β,α＋β和 一個(gè)三相區(qū)L＋α＋β,即CED為共晶線.二元包晶相圖.兩組元在液態(tài)下無限互溶,固態(tài)下有限溶解,并且發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變.相圖的構(gòu)成:ac和bc為兩液相線,與其對(duì)應(yīng)的ad和bp為兩固相線;df和pg固溶體α,β的溶解度隨溫度變化線;dpc為包晶轉(zhuǎn)變線.它們分隔相圖為三個(gè)單相區(qū)L,α,β;三個(gè)雙相區(qū)L＋α,L＋β,α＋β;一個(gè)三相區(qū) L＋α＋β,即水平線dpc為包晶線.第四章單組元材料的結(jié)晶

1凝固狀態(tài)的影響因素1物質(zhì)的本質(zhì).原子以那種方式結(jié)合使系統(tǒng)吉布斯自由能更低.溫度高時(shí)原子活動(dòng)能力強(qiáng)排列紊亂能量低,而低溫下按特定方式排列結(jié)合能高可降低其總能量.這是熱力學(xué)的基本原則2熔融液體的粘度:粘度表征流體中發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力,隨溫度降低,粘度不斷增加,在到達(dá)結(jié)晶轉(zhuǎn)變溫度前,粘度增加到能阻止在重力作用物質(zhì)發(fā)生流動(dòng)時(shí),即可以保持固定的形狀,這時(shí)物質(zhì)已經(jīng)凝固,不能發(fā)生結(jié)晶.例如玻璃,高分子材料3熔融液體的冷卻速度:冷卻速度快,到達(dá)結(jié)晶溫度原子來不及重新排列就降到更低溫度,最終到室溫時(shí)難以重組合成晶體,可以將無規(guī)則排列固定下來.金屬材料需要達(dá)到106℃/s才能獲得非晶態(tài).2結(jié)晶的熱力學(xué)條件.結(jié)晶過程不是在任何情況下都能自動(dòng)發(fā)生.自然界的一切自發(fā)轉(zhuǎn)變過程總是向著自由能降低的方向進(jìn)行.因?yàn)橐后w的熵值恒大于固體的熵,所以液體的曲線下降的趨勢(shì)更陡,兩曲線相交處的溫度Tm,當(dāng)溫度T= Tm時(shí),液相和固相的自由能相等,處于平衡共存,所以稱Tm為臨界點(diǎn),也就是理論凝固溫度.當(dāng)T< Tm時(shí),從液體向固體的轉(zhuǎn)變使吉布斯自由能下降,是自發(fā)過程,發(fā)生結(jié)晶過程;反之,當(dāng)T> Tm時(shí),從固體向液體的轉(zhuǎn)變使吉布斯自由能下降,是自發(fā)過程,發(fā)生熔化過程.所以結(jié)晶過程的熱力學(xué)條件就是溫度在理論熔點(diǎn)以下.3結(jié)晶過程.溫度變化規(guī)律:材料的熔體在熔點(diǎn)以上不斷散熱,溫度不斷下降,到理論結(jié)晶溫度并不是馬上變成固態(tài)的晶體,繼續(xù)降溫而出現(xiàn)過冷.過冷到某一程度開始結(jié)晶,放出結(jié)晶潛熱,可能會(huì)使其溫度回升.到略低于熔點(diǎn)的溫度時(shí),放出的熱量和散熱可達(dá)到平衡,這時(shí)處于固定溫度,在冷卻曲線上出現(xiàn)平臺(tái).結(jié)晶過程完成,沒有潛熱的補(bǔ)充,溫度將重新不斷下降,直到室溫.組織的變化在一定的過冷度下,液態(tài)的熔體內(nèi)首先有細(xì)小的晶體生成,稱為形核.隨后已形成的晶核不斷的長(zhǎng)大,同時(shí)在未轉(zhuǎn)變的液體中伴隨新的核心的形成.生長(zhǎng)過程到相鄰的晶體互相接觸,直到液體全部轉(zhuǎn)變完畢.每個(gè)成長(zhǎng)的晶體就是一個(gè)晶粒,它們的接觸分界面就形成晶界.4自發(fā)形核1能量變化.在一定的過冷度下,液體中若出現(xiàn)一固態(tài)的晶體,該區(qū)域的能量將發(fā)生變化,一方面一定體積的液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w,體積自由能會(huì)下降,另一方面增加了液－固相界面,增加了表面自由能2臨界大小.在一定過冷度下,ΔGV為負(fù)值,而σ恒為正值.可見晶體總是希望有最大的體積和最小的界面積.設(shè)ΔGV和σ為常數(shù),最有利的形狀為球.當(dāng)細(xì)小晶體的半徑大于臨界尺寸,晶體長(zhǎng)大時(shí)吉布斯自由能下降,這種可以長(zhǎng)大的小晶體稱為晶核.如果它的半徑小于臨界尺寸,晶體長(zhǎng)大時(shí)吉布斯自由能將上升,自發(fā)過程為不斷減小到消失3晶核的來源.熔體在熔點(diǎn)附近時(shí),處在液態(tài)總體的排列是無序的,但局部的小區(qū)域并非靜止不動(dòng)的,原子的運(yùn)動(dòng)可造成局部能量在不斷變化,其瞬間能量在平均值的上下波動(dòng),對(duì)應(yīng)的原子排列在變化,小范圍可瞬間為接近晶體的排列,其范圍大小對(duì)應(yīng)的能量于平均能量之差ΔG小于臨界尺寸的(晶胚)下一步減小到消失,大于臨界尺寸的可能不斷長(zhǎng)大,晶核.等于臨界尺寸大小的晶核高出平均能量的那部分稱為“形核功”.過冷度愈小,固—液自由能差也小,臨界尺寸大,形核功也高,出現(xiàn)的幾率也小.太小的過冷度在有限的時(shí)空范圍內(nèi)不能形核 5非自發(fā)形核.如果形核不是在液體內(nèi)部,如附著在某些已存在的固體(液體中存在的未熔高熔點(diǎn)雜質(zhì)),例如在固體上形成球冠形,這時(shí)可以利用附著區(qū)原液體和雜質(zhì)的界面能,特別是核心和雜質(zhì)間可能有小的界面能.這種依附在某些已有的固體上形核稱之為

6晶核的長(zhǎng)大一長(zhǎng)大條件.從熱力學(xué)分析可知,要使系統(tǒng)的自由能下降,在液—固界面附近的部分液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w,依然要求在界面附近要存在過冷度,前面冷卻曲線上平臺(tái)和理論結(jié)晶溫度之差就是長(zhǎng)大所要求的過冷度,也稱為“動(dòng)態(tài)過冷度”.金屬材料的動(dòng)態(tài)過冷度很小,僅0.01—0.05℃,而非金屬材料的動(dòng)態(tài)過冷度就大得多.若液—固界面處于平衡,則界面的溫度應(yīng)該為理論結(jié)晶溫度.二長(zhǎng)大速度.凝固過程中,晶體在不斷長(zhǎng)大,界面在單位時(shí)間向前推移的垂直距離稱為長(zhǎng)大線速度三正溫度梯度下晶體的長(zhǎng)大.正溫度梯度是指液—固界面前沿的液體溫度隨到界面的距離的增加而升高,這時(shí)結(jié)晶過程的潛熱只能通過已凝固的固體向外散失.平衡時(shí)界面的溫度為理論結(jié)晶溫度,液體的溫度高于理論結(jié)晶溫度.當(dāng)通過已凝固的固體散失熱量時(shí),達(dá)到動(dòng)態(tài)過冷的部分液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w,界面向前推移,到達(dá)理論結(jié)晶溫度處,生長(zhǎng)過程將停止.所以這時(shí)界面的形狀決定于散熱,實(shí)際上為理論結(jié)晶溫度的等溫面.在小的區(qū)域內(nèi)界面為平面,局部的不平衡帶來的小凸起因前沿的溫度較高而放慢生長(zhǎng)速度,因此可理解為齊步走,稱為平面推進(jìn)方式生長(zhǎng).四負(fù)溫度梯度下晶體的長(zhǎng)大.負(fù)溫度梯度是指液—固界面前沿的液體溫度隨到界面的距離的增加而降低,這時(shí)結(jié)晶過程的潛熱不僅可通過已凝固的固體向外散失,而且還可向低溫的液體中傳遞.在小的區(qū)域內(nèi)若為平面,局部的不平衡可帶來某些小凸起,因前沿的溫度較低而有利生長(zhǎng),因而凸起的生長(zhǎng)速度將大于平均速度,凸起迅速向前發(fā)展,可理解賽跑的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,在凸起上可能再有凸起,如此發(fā)展而表現(xiàn)為數(shù)枝晶的方式長(zhǎng)大.枝晶間的空隙最后填充,依然得到完整的晶體.7樹枝晶的生長(zhǎng)按樹枝方式生長(zhǎng)的晶體稱為樹枝晶,先凝固的稱為主干,隨后是分支,再分支.①純凈的材料結(jié)晶完畢見不到樹枝晶,但凝固過程中一般體積收縮,樹枝之間若得不到充分的液體補(bǔ)充,樹枝晶可保留下來②生長(zhǎng)中晶體分支受液體流動(dòng),溫差,重力等影響,同方向的分支可能出現(xiàn)小的角度差,互相結(jié)合時(shí)會(huì)留下位錯(cuò)③材料中含有雜質(zhì),在結(jié)晶時(shí)固體中的雜質(zhì)比液體少,最后不同層次的分枝雜質(zhì)含量不相同,其組織中可見樹枝晶 8非金屬晶體的長(zhǎng)大正溫度梯度下,等溫面和有利的晶體表面不相同時(shí),界面會(huì)分解為臺(tái)階形.在表面的臺(tái)階處有利晶體的生長(zhǎng),這時(shí)原子從液體轉(zhuǎn)移到固體中增加的表面積較小,臺(tái)階填充完后在表面生長(zhǎng)也需要一定的臨界尺寸,表現(xiàn)為非金屬生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)過冷度比金屬大,其中特別是螺位錯(cuò)造成的表面臺(tái)階對(duì)生長(zhǎng)有利,并且是永遠(yuǎn)填不滿的臺(tái)階.9界面結(jié)構(gòu)對(duì)晶體生長(zhǎng)影響-受界面能和表明熵的影響,液－固界面的微觀結(jié)構(gòu)有兩中類型:平滑型(晶面型)界面上原子排列平整,通常為晶體的某一特定晶面,界面上缺位或單貼原子較少.粗糙型(非晶面型)界面上缺位或單貼原子較多,粗糙不平,不顯示任何晶面特征.大多金屬材料時(shí)如此.粗糙界面生長(zhǎng)時(shí)向各個(gè)方向無區(qū)別.對(duì)于平滑界面能低的晶面與等溫面不重和,原子將在臺(tái)階面處生長(zhǎng).（無臺(tái)階時(shí),少量的原子很難吸附在光滑平面上,需要一批原子<二維晶核>,所需的動(dòng)態(tài)過冷度較大.最終的形狀與晶體的各向異性相關(guān),對(duì)應(yīng)獨(dú)特的外形

10鑄件晶粒大小的控制從液體凝固后,每個(gè)晶核生長(zhǎng)成一個(gè)晶粒,晶核多晶粒的尺寸自然就小.凝固理論分析表明晶粒尺寸決定于N/G,即形核率高晶粒細(xì)小,而長(zhǎng)大速度快,晶粒尺寸增大.控制原理與方法:生產(chǎn)過程通常希望材料得到細(xì)小的尺寸,為此控制晶粒尺寸的方法有:第一,降低澆注溫度和加快冷卻速度,如金屬模,或加快散熱,盡管形核率和長(zhǎng)大速度都提高,但形核率的提高快得多,所得到的晶粒將細(xì)化,可是快冷卻速度會(huì)增加零件的內(nèi)應(yīng)力有時(shí)甚至可能造成開裂,有時(shí)因生產(chǎn)環(huán)境和零件尺寸達(dá)不到快速冷卻.第二,加變質(zhì)劑即人為加入幫助形核的其它高熔點(diǎn)細(xì)粉末,如在銅中加少量鐵粉或鋁中加Al2O3粉等,以非均勻方式形核并阻礙長(zhǎng)大.第三,鑄件凝固中用機(jī)械或超聲波震動(dòng)等也可細(xì)化晶粒尺寸.若希望晶粒粗大,如用于高溫的材料,對(duì)這些因素進(jìn)行相反的操作.11凝固體的結(jié)構(gòu)--表層等軸細(xì)晶區(qū).晶粒細(xì)小,取向隨機(jī),尺寸等軸,因?yàn)闈茶T時(shí)錠模溫度低,大的過冷度加上模壁和涂料幫助形核,大的形核率使與錠模接觸的表層得到等軸細(xì)晶區(qū).柱狀晶區(qū).隨模具溫度的升高,只能隨錠模的散熱而降低溫度,形核困難,只有表層晶粒向內(nèi)生長(zhǎng),不同晶向的生長(zhǎng)速度不一樣,那些較生長(zhǎng)有利的部分晶粒同時(shí)向內(nèi)長(zhǎng)大,掩蓋了大量的晶粒,形成了較粗且方向基本相同的長(zhǎng)形晶粒區(qū).中心等軸晶區(qū).凝固的進(jìn)行后期,四周散熱和液體的對(duì)流,中心的溫度達(dá)到均勻,降到凝固點(diǎn)以下后,表層晶粒的沉降,生長(zhǎng)中碎斷晶枝的沖入可作為核心,且可向四周均勻生長(zhǎng),形成等軸晶.晶核數(shù)量的有限,該區(qū)間的晶粒通常較粗大.12鑄錠中的組織缺陷--縮孔大多材料凝固后體積收縮,留下的空腔就形成縮孔,縮孔是不可避免的,減少危害措施可后加液體補(bǔ)縮減小縮孔,讓縮孔在不使用部位,如鑄錠或鑄件的冒口,凝固后切去來保證使用部位無縮孔疏松實(shí)際為微小分散的收縮孔,樹枝間或晶粒間收縮孔被凝固的固體封閉而得不到液體補(bǔ)充而留下得缺陷.中部比邊緣多,尺寸大的鑄件比小尺寸鑄件嚴(yán)重.型材的軋制可減小或消除其不利的影響.氣孔液體中的氣體在凝固中未排出在凝固體內(nèi)形成的缺陷.氣體的來源析出型(氣體在液,固中的溶解度不同)和反應(yīng)型(凝固過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)生成).夾雜物與基體要求成分和組織都不相同多余顆粒,外來夾雜物有澆鑄中沖入的其它固體物,如耐火材料,破碎鑄模物等.成分偏析在多組元材料中,不同位置材料的成分不均勻叫做偏析.按其區(qū)域分為宏觀偏析(不同區(qū)域的成分不同)和微觀偏析(各區(qū)域平均成分相同,在微觀位置如一個(gè)晶粒的內(nèi)部或更小的范圍看成分有差別).13單晶的制備.盡管在工程材料中應(yīng)用的絕大多數(shù)是細(xì)晶粒多晶體材料,在高溫應(yīng)用一些粗晶粒的材料,但在一些專門的場(chǎng)合,如電子工業(yè)或科學(xué)研究中也經(jīng)常需要單晶體材料.根據(jù)凝固理論,要想得到單晶體,在凝固的過程中只有晶體長(zhǎng)大而不能有新的晶核形成,采取的措施就是:熔體的純度非常高,防止非均勻形核;1液體的溫度控制在精確的范圍內(nèi),過冷度很小,可以生長(zhǎng)但不足以發(fā)生自發(fā)形核2引入一個(gè)晶體(晶種),僅讓這個(gè)晶體在此環(huán)境中長(zhǎng)大.4體心立方晶系比表面能.答采用“近鄰斷鍵模型”來計(jì)算固體晶體的表面能,兩點(diǎn)假設(shè)1每個(gè)原子只與其最近鄰的原子成鍵（最近鄰原子數(shù)即為該晶體結(jié)構(gòu)的配位數(shù)）,并且只考慮最近鄰原子間的結(jié)合能;2原子間的結(jié)合能（-Ua）不隨溫度變化,對(duì)于具有任意晶體結(jié)構(gòu)的固態(tài)晶體,某一晶面{hkl}的表面能可以用下式計(jì)算：γS{hkl} = N{hkl}Z(Ua /2)式中,N{hkl}為{hkl}晶面單位面積的原子數(shù),Z為晶體沿{hkl}晶面斷開形成新表面時(shí){hkl}晶面上每個(gè)原子需要斷裂的鍵數(shù)

第五章合金的凝固與結(jié)晶

勻晶2固溶體非平衡冷卻.過程從固溶體的凝固特征可知,在晶體長(zhǎng)大過程中,組元元素在析出的固相中不斷的發(fā)生遷移.但原子在固體中的遷移相對(duì)結(jié)晶過程是較慢的,完全達(dá)到平衡凝固是需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,一般的冷卻凝固達(dá)不到平衡狀態(tài).在冷卻速度較快時(shí)的凝固是非平衡凝固,從相圖中可見,在略低于開始凝固溫度t 1下開始析出的固體的成分為α1,到t 2溫度晶體表面生長(zhǎng)的成分可為α2,由于擴(kuò)散速度跟不上來,心部的成分來不及達(dá)到和表面一樣就冷卻到下一溫度t

3,因此析出的固體的成分表里不一,平均成分也偏離了固相線.到達(dá)平衡和固相線交點(diǎn)的溫度t f時(shí)還有液相存在,繼續(xù)冷卻到一更低的溫度,固體的平均成分回到合金成分時(shí)液體消失,凝固過程才結(jié)束.特點(diǎn):①凝固過程中,液,固兩相的成分偏離液,固相線;②凝固過程進(jìn)行到一更低的溫度才能完成;③生成固體的成分是不均勻的.隨著冷卻速度的加大,這些差別特點(diǎn)表現(xiàn)的愈明顯.結(jié)果:生成固體的成分不均勻叫偏析,快速冷卻時(shí)在一個(gè)晶粒內(nèi)部先后結(jié)晶的成分有差別,所以稱為晶內(nèi)偏析,金屬的晶體往往以樹枝晶方式生長(zhǎng),偏析的分布表現(xiàn)為不同層次的枝晶成分有差別,因此這種偏析又稱枝晶偏析.晶內(nèi)偏析的程度決定于:相圖中液—固相線相距愈遠(yuǎn),組元元素原子的遷移能力愈低(擴(kuò)散系數(shù)小),冷卻速度愈大,造成的晶內(nèi)偏析將愈嚴(yán)重.消除偏析的方法:前兩條原因是不可更改的,但并不是采用慢速冷卻,因?yàn)槁倮鋮s會(huì)使晶粒變大,最高和最低成分之間的距離加大消除更困難,而是快速冷卻,細(xì)化晶粒,會(huì)帶來晶內(nèi)的偏析,即宏觀均勻而微觀有大的差別,凝固后重新加熱到略低于熔點(diǎn)溫度,進(jìn)行一段時(shí)間的保溫,讓原子在這時(shí)進(jìn)行擴(kuò)散遷移,達(dá)到均勻,這種方法稱為均勻化退火.3成分過冷.在正溫度梯度下,純金屬的生長(zhǎng)方式為平面推進(jìn),而固溶體凝固時(shí),卻有樹枝狀生長(zhǎng)和胞狀生長(zhǎng)存在,這是由于凝固過程中,成分是在不斷變化,液體和固體的成分均不能達(dá)到平衡狀態(tài),產(chǎn)生了成分過冷現(xiàn)象.現(xiàn)象在相圖中,成分為C0的合金凝固時(shí),開始析出的固相為k0C0,多余的B組元排放到液體

中,在界面處B組元的濃度高于平均值,逐漸向液體中擴(kuò)散.在液體未達(dá)到均勻時(shí),結(jié)晶繼續(xù)進(jìn)行,新析出的固體成分中B的量也隨著上升,同時(shí)液體中界面處B濃度上升到更高的水平,擴(kuò)散的速度因濃度差的提高而加快.遠(yuǎn)處液體的成分依然為C0,到B組元的擴(kuò)散量和固體排放平衡時(shí),析出固體的成分也為C0,這時(shí)的成分分布如圖b所示.對(duì)照相圖,液體的開始凝固溫度隨著液體的成分變化而變化,圖c給出其分布曲線TL(x),如果G2為實(shí)際溫度,對(duì)比可以看出在界面前沿的液體中的一小區(qū)域內(nèi),盡管溫度比界面處高,卻存在一定的過冷度,這種由成分的不均勻而產(chǎn)生的過冷度稱為‘成分過冷’.固溶體凝固過程中,由于析出的固體的成分和原液體有一定的差別,排放到液體中的某些組元來不及均勻,這種因成分偏差對(duì)應(yīng)的凝固溫度也不同而造成的附加過冷度稱為成分過冷.成分過冷對(duì)凝固過程的影響.不同的固溶體對(duì)應(yīng)的相圖形式不同,不同組元的擴(kuò)散能力各自不同,加上凝固過程的實(shí)際溫度分布也不相同,成分過冷的影響也必然存在差別,凝固后的組織也各不相同.1實(shí)際溫度梯度較大,在凝固過程中不出現(xiàn)成分過冷現(xiàn)象2成分過冷區(qū)較小,界面處的不平衡生長(zhǎng)的凸起始終處在領(lǐng)先的狀態(tài),但這個(gè)凸起既不會(huì)消失,也不能發(fā)展到成分過冷區(qū)外,凸起和底部的微小成分有一定差別而發(fā)展成胞狀組織3中區(qū)域的成分過冷可能生成胞狀到樹枝晶的各種過渡組織4成分過冷區(qū)較大,凸起發(fā)展較長(zhǎng),在凸起上再生新的凸起,就可生成樹枝晶5如果成分過冷區(qū)域特別大,得到的成分過冷度也十分大,若達(dá)到形核要求的過冷度時(shí),在成分過冷區(qū)可能形成新的晶核,新晶核的生長(zhǎng)阻礙原晶粒生長(zhǎng),對(duì)柱狀晶的發(fā)展產(chǎn)生隔斷作用.共晶4二元?jiǎng)蚓鄨D.兩組元在液態(tài)下無限互溶,固態(tài)下有限溶解,一組元溶入另一組元中時(shí)都使凝固溫度下降,并發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變.如Pb—Sn,Ag—Cu等形成二元合金對(duì)應(yīng)的相圖就是.過程.在TE溫度以上僅是液體的冷卻到達(dá)略低于TE的溫度,按L＋α相區(qū)分析應(yīng)為從液體中析出C成分的α相,而按L＋β相區(qū)分析應(yīng)從液體中析出D成分的β相.如果α

和β按一定的比例析出,最終液體的成分不變,兩固相不斷同時(shí)析出,即共同結(jié)晶,故稱為共晶轉(zhuǎn)變,直到液體完全消失,結(jié)晶過程完成,得到的是兩固相的混合物,稱為共晶體.在TE溫度以下僅是固體的冷卻

5形核特點(diǎn).交替形核,在一定的過冷度下,盡管兩固相都可能從液體中形核,由于兩固溶體的成分結(jié)構(gòu)的差別,總有一個(gè)固相先形核為領(lǐng)先相,設(shè)領(lǐng)先相為α,由于α富A組元,其生長(zhǎng)時(shí)附近液體則富B組元,α的存在和液體中B的富集,β相將附著在α上形核并長(zhǎng)大,同理在β相外將附著α的形核長(zhǎng)大.此外也有人認(rèn)為交替形核是以邊緣橋接生長(zhǎng)方式來實(shí)現(xiàn)的.7生長(zhǎng)特點(diǎn)共同生長(zhǎng).兩個(gè)相長(zhǎng)大時(shí)都要排放相應(yīng)的溶質(zhì)組元,排出的溶質(zhì)將阻礙自身的生長(zhǎng),但兩相同時(shí)生長(zhǎng)時(shí),一相排出的組元正是另一相生長(zhǎng)所需要的,所以兩相的生長(zhǎng)過程將互相促進(jìn),最后是兩相共同攜手長(zhǎng)大.由于兩固相的成分是固定的,綜合成分應(yīng)和液體的成分相同,它們的數(shù)量反映在二者的厚度相對(duì)比例上.8組織特點(diǎn).當(dāng)兩個(gè)固相都是金屬性較強(qiáng)相時(shí),共晶體一般生長(zhǎng)成層片狀.當(dāng)兩相的相對(duì)數(shù)量比相差懸殊時(shí),在界面能的作用下,數(shù)量較小的相將收縮為條,棒狀,更少時(shí)為纖維狀,甚至為點(diǎn)(球)狀.當(dāng)有一相或兩相都具有較強(qiáng)的非金屬性時(shí),它們表現(xiàn)出較強(qiáng)的各向異性,不同方向的生長(zhǎng)速度不同,并且有特定的角度關(guān)系,同時(shí)生長(zhǎng)過程要求的動(dòng)態(tài)過冷度也有差異,往往有一個(gè)相在生長(zhǎng)中起主導(dǎo)作用,決定了兩相的分布,共晶體的形態(tài)也具有獨(dú)特性,這時(shí)常見的形態(tài)有針狀,骨肋狀,蜘蛛網(wǎng)狀,螺旋狀等.9共晶合金非平衡凝固.1冷卻速度較快,共晶體的形成轉(zhuǎn)變進(jìn)行較快,共晶體中兩相的層片間距變小(相對(duì)的比例仍舊不變);非共晶部分的轉(zhuǎn)變同固溶體的非平衡轉(zhuǎn)變.2偽共晶.在共晶點(diǎn)附近非共晶成分的合金在快速冷卻時(shí),少量初生相的析出未進(jìn)行就被冷卻到共晶溫度以下,直接發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,可以得到全部的共晶體組織,這種組織稱為偽共晶.它們的形貌和共晶體沒有明顯的差別,僅內(nèi)部?jī)上嗟臄?shù)量比有覺察不到差別3亞(過)

共晶成分的合金在快速冷卻時(shí),由固溶體析出和偽共晶轉(zhuǎn)變綜合可知,①初晶的晶粒細(xì)化;②初生相內(nèi)有晶內(nèi)偏析(可能為枝晶偏析);③共晶體細(xì)化且多為偽共晶;④共晶體的數(shù)量多于平衡態(tài)4,出現(xiàn)非平衡共晶未到共晶平衡的合金,在冷卻到共晶溫度以下時(shí),固溶體凝固未完成,余下的液體成分也到共晶成分附近,發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變.這種本不應(yīng)該有共晶體的材料因冷卻速度過快,發(fā)生非平衡轉(zhuǎn)變而生成的共晶體稱為非平衡共晶.非平衡共晶的數(shù)量隨冷卻速度的加快而增加,但總量較少,一般出現(xiàn)在幾個(gè)晶粒的交界處5離異共晶凝固形成的共晶體數(shù)量較少時(shí),有時(shí)共晶體中的同初生相相同的一相依附在初生相上,另一相擠到初生相的晶界單獨(dú)存在,這種見不到共晶形貌的共晶體稱為離異共晶.它可發(fā)生在平衡凝固時(shí),而非平衡共晶有時(shí)也以離異共晶的形式出現(xiàn).二元包晶相圖

10形成過程:兩組元在液態(tài)下無限互溶,固態(tài)下有限溶解,并且發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變.成分為P點(diǎn)合金的凝固.在液相區(qū)為液體的冷卻,進(jìn)入兩相區(qū),發(fā)生與固溶體凝固相同的凝固轉(zhuǎn)變,到達(dá)P點(diǎn),液體的成分為C,固體的成分為D.從L+β相區(qū)可知也滿足液體和β相的平衡,與C成分液體平衡還有P成分的固體β相.β相的形核在α相晶體和液體的邊界處,由于β相的成分介于液體和α相之間,所以它是靠消耗部分已有的α相和部分液體來實(shí)現(xiàn).β相的生長(zhǎng)在液體和α相的交界面處最有利,沿邊界同時(shí)消耗液體和α相來長(zhǎng)大,形成的β相包圍在α相外圍,將α相與液體分隔開,所以把這種轉(zhuǎn)變稱為包晶轉(zhuǎn)變.在略低于TP的溫度下,進(jìn)一步的生長(zhǎng)過程,伴隨A組元從α相穿過β相到達(dá)液體界面,液體轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪?同時(shí)多余的B組元穿過β相到達(dá)α相界面,α相中B組元的減少使部分α相轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪嘁员ＷCα相要求的成分.即β相長(zhǎng)大的過程是A組元穿過β相向液體處擴(kuò)散,B組元穿過β相向α相處擴(kuò)散,同時(shí)消耗液相和α相.11包晶非平衡轉(zhuǎn)變組織.包晶轉(zhuǎn)變過程伴隨組元在β相的固體中擴(kuò)散遷移,因此包晶轉(zhuǎn)變進(jìn)行的非常緩慢,達(dá)到上述情況是理想的平衡分析,實(shí)際冷卻很難實(shí)現(xiàn).在一般的冷卻條件下,包晶轉(zhuǎn)變未結(jié)束,系統(tǒng)已經(jīng)到TP以下的溫度,液體將將按L＋β兩相平衡規(guī)律直接凝固結(jié)晶.P點(diǎn)成分的合金一方面會(huì)有部分α相殘留,另一方面β相的成分偏離P點(diǎn),以這種不平衡的組織保留下來.成分在DP之間的合金,由于包晶轉(zhuǎn)變的不充分,在α相的晶界處會(huì)有液體直接凝固生成的β相存在.成分在PC之間的合金,本來不應(yīng)該有剩余的α相,由于包晶轉(zhuǎn)變的不充分,在β相的晶體內(nèi)部將會(huì)有殘留的α相存在.12鐵碳合金相圖1純鐵,1394-1538為體心立方結(jié)構(gòu),稱為&-fe,912-1394為面心立方結(jié)構(gòu),稱為r-fe,912°以下為體心立方結(jié)構(gòu)為&-fe它是鐵磁性的.純鐵的塑性韌性好,但強(qiáng)度硬度低,很少用作結(jié)構(gòu)材料.由于純鐵具有高的磁導(dǎo)率,固可用于要求軟磁性的場(chǎng)合.2．fe3C稱為滲碳體,鐵與碳形成的間隙化合物,其w為6.69%屬正交晶系.理論上熔點(diǎn)為1227.在低溫時(shí)略有鐵磁性,在230°以上消失.由于其是介穩(wěn)定化合物,當(dāng)條件適當(dāng)時(shí),它分解出單質(zhì)狀態(tài)的碳稱為石墨.3鐵碳合金相.碳溶于&-fe和&-fe中而形成的間隙固溶體稱為鐵素體,體心立方結(jié)構(gòu).碳溶于r-fe中而形成的間隙固溶體稱為奧氏體具有面心立方結(jié)構(gòu)，馬氏體體心四方結(jié)構(gòu)

131包晶轉(zhuǎn)變.在HJB水平線1495°發(fā)生包晶反應(yīng)LB+&H=rJ即在1495度的恒溫下w為0.53%的液相與w為0.09%的&鐵素體發(fā)生反應(yīng),生成w為0.17%的奧氏體.2共晶反應(yīng).ECF線,1148°是共晶反應(yīng)線.含碳量在E-F（w為2.11%-6.69%）之間的鐵碳合金均要發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變Lc=（Re+Fe3C）轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物,稱為萊氏體.萊氏體中的滲碳體稱為共晶滲碳體3共析反應(yīng).在PSK（727°）發(fā)生共析轉(zhuǎn)變r(jià)s=&p+Fe3C共析轉(zhuǎn)變產(chǎn)物稱為珠光體P表示.從液相中經(jīng)CD線析出的一次滲碳體Fe3C,奧氏體中將析出Fe3C,稱為二次滲碳體Fe3C,鐵素體從727°冷卻也將析出滲碳體,稱為三次滲碳體.14鑄鐵.按有無共晶反應(yīng)將其分為碳鋼和鑄

鐵兩大類,即w大于2.11%為鑄鐵;w小于2.11%為碳鋼.按Fe-Fe3C系結(jié)晶的鑄鐵,因其斷口呈白亮色稱白口鑄鐵.含石墨組織的Fe-C合金稱灰口

15合金的平衡冷卻凝固過程.合金O自液態(tài)冷卻下來,開始是液體的降溫,直到液相面的溫度tS,溫度再下降時(shí),液態(tài)具有一定的過冷度,開始凝固,形核長(zhǎng)大析出的固體α,在這溫度下可達(dá)到液－固平衡,平衡時(shí)液體的成分在液相面上某一點(diǎn),固相成分也應(yīng)在固相面上的某一點(diǎn).溫度不斷下降,液體的數(shù)量在逐漸減少,固體的數(shù)量不斷增加,液體的成分變化一直在液相面上,而固體的成分變化在固相面上.到達(dá)和固相面交點(diǎn)溫度tf時(shí),液體全部消失,得到成分為O的均勻固溶體.隨后溫度下降僅是固體的冷卻降溫,組織不發(fā)生變化.整個(gè)結(jié)晶在一溫度范圍內(nèi)完成,由于有結(jié)晶潛熱的放出,在冷卻曲線上凝固時(shí)下降平緩,曲線在凝固開始和結(jié)束處有明顯的轉(zhuǎn)折.如果不過分考究轉(zhuǎn)變過程的內(nèi)涵,三元?jiǎng)蚓Х磻?yīng)的過程與二勻晶反應(yīng)基本相同.都是進(jìn)行選分結(jié)晶,在平衡緩慢冷卻過程中,都可得到成分均勻的固溶體.如果在非平衡冷卻過程,同樣會(huì)出現(xiàn)晶內(nèi)偏析,若晶體以樹枝晶方式長(zhǎng)大,便得到枝晶偏析組織.在結(jié)晶過程中,也存在成分過冷的影響.第六章擴(kuò)散與固態(tài)相變

1菲克第一定律.菲克第一定律適用于穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散,即在擴(kuò)散的過程中各處的濃度不因?yàn)閿U(kuò)散過程的發(fā)生而隨時(shí)間的變化而改變,也就是 dc/dt = 0.J為單位時(shí)間通過垂直于擴(kuò)散方向的單位面積的擴(kuò)散物質(zhì)的通量dc/dx為溶質(zhì)原子的濃度梯度.負(fù)號(hào)表示物質(zhì)總是從濃度高處向濃度低的方向遷移;比例常數(shù)D稱為擴(kuò)散系數(shù).2菲克第二定律.在一維狀態(tài)下非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的微分方程,即為菲克第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,又稱為擴(kuò)散第二方程.方程可寫成

3,間隙擴(kuò)散機(jī)制.擴(kuò)散機(jī)制:溶質(zhì)原子存在晶格的間隙中,如Fe中的C,N,H等元素,擴(kuò)散過程是間隙原子從所處在的間隙,擠過晶格原子的空隙,到達(dá)相鄰的另一個(gè)間隙溶質(zhì)原子從一個(gè)間隙到另一個(gè)間隙的過程,在間隙中的平衡位置的能量為G1,從晶格原子中擠過去,最高能量達(dá)到G2,存在能壘ΔG=G2-G1 4空位擴(kuò)散機(jī)制.在置換固溶體中,由于晶格中存在空位,空位周圍的原子(包括溶劑和溶質(zhì)原子)由熱運(yùn)動(dòng)可能進(jìn)入空位,即原子利用空位最后達(dá)到遷移,當(dāng)存在濃度梯度(化學(xué)位梯度)時(shí),溶質(zhì)原子 就會(huì)發(fā)生定向的擴(kuò)散遷移,這是置換原子擴(kuò)散的主要方式.擴(kuò)散進(jìn)行有兩個(gè)要求條件,一是有空位存在,二是空位周圍的原子從原來的平衡位置進(jìn)入空位也要一定的激活能.5菲克定律局限性.其結(jié)論是擴(kuò)散中物質(zhì)的流動(dòng)是從濃度高處流向濃度低處,如果濃度梯度消失(dC/dx=0),各處的濃度相等,就不應(yīng)該再出現(xiàn)物質(zhì)的傳輸,在一般的情況下可以解釋許多現(xiàn)象.在固體材料中,還有些現(xiàn)象與此相矛盾,物質(zhì)的遷移(擴(kuò)散)會(huì)出現(xiàn)從低濃度向高濃度處聚集,例如過飽和固溶體的脫溶,從中析出第二相,此外固體電解質(zhì)中的帶電離子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下,發(fā)生的擴(kuò)散遷移也不一定是從高濃度處流向低濃度處,這種反向的擴(kuò)散稱為“上坡擴(kuò)散”

6影響擴(kuò)散系數(shù)的因素1溫度.無論是間隙機(jī)制,還是空位機(jī)制,都遵循熱激活規(guī)律,溫度提高,能超過能壘的幾率越大,同時(shí)晶體的平衡空位濃度也越高,這些都是提高擴(kuò)散系數(shù)的原因.擴(kuò)散系數(shù)與溫度T 成指數(shù)關(guān)系,在以下

因素中這個(gè)影響最為明顯.2材料的成分.原子之間的結(jié)合鍵力越強(qiáng),通常對(duì)應(yīng)材料的熔點(diǎn)也越高,激活能較大,擴(kuò)散系數(shù)較小.材料的成分不同,即組成材料的元素和比例不同,不同原子之間結(jié)合鍵能不一樣,成分的變化也影響不同類型結(jié)合鍵的相對(duì)數(shù)量,所以材料的成分變化帶來的影響有:組元特性,組元濃度,第三組元的影響3晶體結(jié)構(gòu)1原子排列越緊密,晶體結(jié)構(gòu)的致密度越高,激活能較大,擴(kuò)散系數(shù)較小.2晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性差的材料中,不同方向上擴(kuò)散系數(shù)的差別也大,常見金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,各方向的差別大多都不明顯3晶體缺陷.點(diǎn)缺陷:主要影響擴(kuò)散的空位濃度.線缺陷:線缺陷主要形式是位錯(cuò),位錯(cuò)線附近的溶質(zhì)原子的濃度高于平均值;原子在位錯(cuò)中沿位錯(cuò)線的管道擴(kuò)散比晶體中的擴(kuò)散快.3面缺陷:本身所處于較高的能力狀態(tài),相應(yīng)擴(kuò)散激活能也就較低.4其他因素.1．彈性應(yīng)力場(chǎng)

可以加速尺寸大的原子向拉應(yīng)力大處擴(kuò)散,同樣加速尺寸小的原子向壓應(yīng)力大處擴(kuò)散,這種擴(kuò)散可以松弛應(yīng)力,但也能把原來的彈性應(yīng)變部分的轉(zhuǎn)化為不可恢復(fù)的永久變形(塑性變形),這種在應(yīng)力作用下的擴(kuò)散過程也是材料以蠕變方式發(fā)生塑性變形的基本機(jī)制2．其他任何對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的力也都可能影響擴(kuò)散,如電磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的擴(kuò)散.7反應(yīng)擴(kuò)散的主要特征1在一定的溫度下,擴(kuò)散過程進(jìn)行中,成分從高到低逐漸變化,但二元合金中不會(huì)形成兩相混合區(qū)2．在單相區(qū)為常數(shù),擴(kuò)散過程進(jìn)行,需存在濃度梯度,物質(zhì)從高處流向低處3在一定的溫度下,隨著時(shí)間的增加,發(fā)生反應(yīng)擴(kuò)散時(shí),轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度不發(fā)生變化,而是新相的深度不斷增加4單獨(dú)依靠擴(kuò)散從固體中析出另一新相，8反應(yīng)擴(kuò)散實(shí)例.利用我們大家熟悉的Fe－C相圖,將純鐵置于850℃滲碳,氣氛能使表明達(dá)到的最高溶解的碳量為CS,因?yàn)樵俑邔⑿纬商蓟?表面為CS的固溶體為γ相,從表面向內(nèi),碳的含量逐漸減少,直到碳含量為C2處;心部為純鐵在850℃下依然為α相,從心部向外,碳的含量逐漸提高,表面達(dá)到C1處.從相圖可知它們到達(dá)互相平衡,這里形成兩相的分界面,碳的含量就出現(xiàn)了一突變.隨時(shí)間的加長(zhǎng),在γ相存在碳的濃度梯度,碳不斷向內(nèi)擴(kuò)散,在α－γ相界面碳多余進(jìn)入到α相,平衡破壞,部分的α得到碳轉(zhuǎn)變生成γ相,因此在相界面兩邊的成分依然為C2和C1不變,而是相界面向內(nèi)遷移,即γ相在不斷生長(zhǎng).可見在二元合金的在一定溫下進(jìn)行擴(kuò)散過程中,不會(huì)出現(xiàn)兩相區(qū)

8二元合金擴(kuò)散不形成兩相混合區(qū).一.1在一定的溫度下相律f = c – p.2擴(kuò)散過程進(jìn)行中,系統(tǒng)沒有達(dá)到平衡,f > 0.3 C = 2,p < 2 即存在相數(shù) p = 1.二.擴(kuò)散能夠不斷向內(nèi)進(jìn)行,材料內(nèi)存在連續(xù)分布的化學(xué)位梯度,如果出現(xiàn)兩相平衡,則此區(qū)域內(nèi)的化學(xué)位梯度為０,擴(kuò)散就不能進(jìn)行,這將與事實(shí)相矛盾 9固態(tài)相變的特點(diǎn).⑴相界面:根據(jù)界面上新舊兩相原子在晶體學(xué)上匹配程度的不同,可分為共格界面,半共格界面和非共格界面⑵位向關(guān)系與慣習(xí)面:在許多情況下,金屬固態(tài)相變時(shí)新相與母相之間往往存在一定的位向關(guān)系,而且新相往往在母相一定的晶面上開始形成,這個(gè)晶面稱為慣習(xí)面通常以母相的晶面指數(shù)來表示⑶彈性應(yīng)變能:金屬固態(tài)相變時(shí),因新相和母相的比容不同可能發(fā)生體積變化.但由于受到周圍母相的約束,新相不能自由膨脹,因此新相與其周圍母相之間必將產(chǎn)生彈性應(yīng)變和應(yīng)力,使系統(tǒng)額為地增加了一項(xiàng)彈性應(yīng)變能⑷過渡相的形成:當(dāng)穩(wěn)定的新相與母相的晶體結(jié)構(gòu)差異較大時(shí),母相往往不直接轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂赡茏畹偷姆€(wěn)定新相,而是先形成晶體結(jié)構(gòu)或成分與母相比較接近,自由能比母相稍低些的亞穩(wěn)定的過渡相⑸晶體缺陷的影響:固態(tài)晶體中存在著晶界,亞晶界,空位及位錯(cuò)等各種晶體缺陷,在其周圍點(diǎn)陣發(fā)生畸變,儲(chǔ)存有畸變能.一般地說,金屬固態(tài)相變時(shí)新相晶核總是優(yōu)先在晶體缺陷處形成⑹原子的擴(kuò)散由于新相和母相的成分不同,金屬固態(tài)相變必須通過某些組織的擴(kuò)散才行

10相變按熱力學(xué)分類;一級(jí)相變:當(dāng)T或P發(fā)生變化(偏離臨界點(diǎn)),平衡就被破壞,體系的熵S和體積V會(huì)改變,向吉布斯自由能低的方向發(fā)展,就有一相減少而另一相增加,這時(shí)發(fā)生的相變稱為一級(jí)相變.所以一級(jí)相變過程會(huì)伴隨潛熱的釋放(或吸收)和體積

改變的發(fā)生.過去相圖中介紹的合金凝固過程是一級(jí)相變,熱處理中發(fā)生的固態(tài)相變也主要是一級(jí)相變.二級(jí)相變:在臨界點(diǎn)處,這時(shí)兩相的化學(xué)位,熵S和體積V相同,但等壓熱容量CP,等溫壓縮系數(shù)k,等壓熱膨脹系數(shù)α可能不相同.當(dāng)T或P發(fā)生變化(偏離臨界點(diǎn)),平衡也被破壞,向吉布斯自由能低的方向發(fā)展,這時(shí)發(fā)生的相變稱為二級(jí)相變.所以二級(jí)相變過程中無潛熱和體積的改變,一般兩相的成分也相同(成分的變化一般會(huì)改變其熵).常見的二級(jí)相變有磁性轉(zhuǎn)變,有序－無序轉(zhuǎn)變,超導(dǎo)轉(zhuǎn)變等,大多伴隨材料某種物理性能的變化.原子運(yùn)動(dòng)分類,擴(kuò)散型（非協(xié)同型）原子從母相以擴(kuò)散方式向新相遷移.原子可以改變相鄰關(guān)系;轉(zhuǎn)變的速度由原子擴(kuò)散遷移速度控制,在固態(tài)中進(jìn)行較慢;轉(zhuǎn)變過程大多伴隨成分的改變(新舊相成分不相同);轉(zhuǎn)變產(chǎn)物無固定的形狀,決定于界面能,為減少界面面積,有可能是為球面.脫溶,共析,增幅分解屬于這種類型.協(xié)同型（非擴(kuò)散型）在相變過程中沒有原子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),相變前后沒有成分的變化,原子以切變的方式,即相對(duì)周圍原子發(fā)生有規(guī)律的少量的偏移,基本維持原來的相鄰關(guān)系,而發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變,這就是協(xié)同型相變.新舊相成分相同,為減少原子偏移的距離,新相的取向與母相原來的取向有一定的延續(xù)關(guān)系;新舊相的界面有共格關(guān)系,轉(zhuǎn)變要求較大的驅(qū)動(dòng)力來補(bǔ)償共格應(yīng)變能;轉(zhuǎn)變速度快,大多不進(jìn)行到底 12固態(tài)相變熱力學(xué)1相變驅(qū)動(dòng)力.其指出一切系統(tǒng)都有降低自由能以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的自發(fā)趨勢(shì).若具備引起自由能降低的條件,系統(tǒng)將由高能到低能轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變,稱為自發(fā)轉(zhuǎn)變.金屬固態(tài)相變就是自發(fā)轉(zhuǎn)變,則新相自由能必須低于舊相自由能.新舊兩相自由能差既為相變的驅(qū)動(dòng)力,也就是所謂的相變熱力學(xué)條件2相變勢(shì)壘.要使系統(tǒng)有舊相轉(zhuǎn)變?yōu)樾孪喑蓑?qū)動(dòng)力外,還要克服相變勢(shì)壘.所謂相變勢(shì)壘是指相變時(shí)改組晶格所必須克服的原子間引力.金屬固態(tài)相變的熱力學(xué)作用:①為相變的發(fā)生提供動(dòng)力2明確相變發(fā)生所要克服的勢(shì)壘,即激活能.13晶核長(zhǎng)大條件和機(jī)制.條件:①要求具有合適的過冷度;②有合適的晶核表面結(jié)構(gòu).長(zhǎng)大機(jī)制:如果新相晶核與母相之間存在著一定的晶體學(xué)位向關(guān)系,則生長(zhǎng)時(shí)此位向關(guān)系仍保持不變,以便降低表面能.新相的生長(zhǎng)機(jī)制也與晶核的界面結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系,具有共格,半共格或非共格界面的晶核,其長(zhǎng)大方式也各不相同,不過完全共格情況很少,大都是非共格和半共格界面.1非共格界面的遷移.有兩種;一是母相原子通過熱激活越過界面不斷地短程遷入新相,界面隨之向母相中遷移,新相長(zhǎng)大.另一種方式是非共格界面呈臺(tái)階狀結(jié)構(gòu),臺(tái)階的高度為一個(gè)原子的尺度2半共格界面的遷移.因半共格界面具有較低的界面能,故在長(zhǎng)大過程中界面往往保持平面.由于相變過程中原子遷移都小于一個(gè)原子間距,又稱為無擴(kuò)散型相變.14固態(tài)相變的形核.均勻形核指在均勻單一的母相中形成新相結(jié)晶核心的過程.能量條件.所謂能量起伏是指系統(tǒng)中微小體積所具有的能量,短暫偏離其平均成分的現(xiàn)象.條件1 必須過冷,過冷度越大形核驅(qū)動(dòng)力越大2具備與一定過冷度相適應(yīng)能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏.非均勻形核實(shí)際金屬結(jié)晶時(shí)常常依附在液體中的外來固體表面形核.非$比均勻形核所需要的形核功要小,故它可以在較小的過冷度下發(fā)生形核容易.非均勻形核通常是固態(tài)相變的主要形核方式.1晶界形核.母相的晶界特別是大角晶界具有較高的能量,在此處生核可以釋放生核晶界的晶界能,生核容易.2位錯(cuò)線上生核.使生核處的位錯(cuò)線消失,這段位錯(cuò)線的能量被釋放出作為相變的驅(qū)動(dòng)力.3空位的作用.由于過飽和空位原子促進(jìn)擴(kuò)散,空位具有能量,在空位處生核,空位消失相當(dāng)于增加了相變驅(qū)動(dòng)力

15過飽和固溶體的分解.過飽和固溶體的分解包括形核長(zhǎng)大,調(diào)幅分解兩種機(jī)制.過飽和固溶體的分解也叫時(shí)效.經(jīng)過固溶處理的過飽和固溶體在室溫或較高溫度下等溫保持時(shí),將發(fā)生脫溶,使合金的強(qiáng)度和硬度顯著提高,稱為沉淀強(qiáng)化或時(shí)效強(qiáng)（硬）化 16時(shí)效過程的結(jié)構(gòu)變化1）G.P.區(qū)形成：時(shí)效初期，母相α固溶體（100）面上出現(xiàn)一個(gè)原子層厚的Cu原子聚集區(qū)，與母相共格，點(diǎn)陣畸變，產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng)為時(shí)效硬化主要因素

2）?//

相形成：G.P.區(qū)形成后時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)

或時(shí)效溫度提高，形成過渡相3）

?/相形成：隨著時(shí)效進(jìn)行，片狀?//

相周圍共格關(guān)系部

分遭到破壞，?//相轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌倪^渡相?/相4）平衡相形成（即?相的形成）：當(dāng)?/相長(zhǎng)大到一定尺寸后將與α相脫離，成為獨(dú)立平衡相。

17增幅分解.是單相固溶體分解為兩相混合物的一種特殊方式,其特殊是在這一分解過程中不需要新相的形核.在無限溶解固溶體中,如果溶解時(shí)為吸熱過程,當(dāng)溫度較低時(shí),自由能曲線中部有上凸部分出現(xiàn),這時(shí)單一的固溶體的自由能不是最低,可以分解為結(jié)構(gòu)相同而成分不同兩個(gè)相混合物.增幅區(qū)外的分解:在實(shí)線和虛線之間的區(qū)域.成分為CN的合金有分解的熱力學(xué)動(dòng)力,但形核時(shí)成分的偏離會(huì)造成能量的提高,只有達(dá)到一定數(shù)量后其自由能才會(huì)降低,表明形核時(shí)要求一定的臨界尺寸.這種狀態(tài)和固溶體中第二相形成相同.增幅區(qū)內(nèi)的分解: 成分在虛線范圍內(nèi)時(shí),由于自由能曲線為上凸,任何細(xì)小的成分的偏離都會(huì)使自由能下降,偏離加大自由能降低愈多,可見這時(shí)成分的偏離是自發(fā)的,不需要外界提供或自身的聚集.18無擴(kuò)散相變?cè)硬话l(fā)生隨機(jī)走動(dòng)的相變.常見的無擴(kuò)散相變:馬氏體相變;鐵磁性相變;馬氏體相變特征1無擴(kuò)散性.馬變中沒有原子的混合和再混和,新相保留了與母相完全相同的成分2點(diǎn)陣畸變式轉(zhuǎn)變（或稱均勻點(diǎn)陣變形）3存在一個(gè)無畸變面.直線到界面才稍有轉(zhuǎn)折,界面上無錯(cuò)動(dòng),直線轉(zhuǎn)變后仍為直線4)馬氏體內(nèi)有滑移或?qū)\晶.在發(fā)生均勻點(diǎn)陣變形時(shí),產(chǎn)生大的形狀變化,因而有高的應(yīng)變能,滑移和孿晶都是點(diǎn)陣不變形變:不改變結(jié)構(gòu),不改變體積,使應(yīng)變能降低

第七章 材料的變形與斷裂

1塑性變形過程－均勻變形.均勻變形:在屈服后的變形階段,試樣整體進(jìn)行均勻的塑性變形.如果不再增加外力,材料的變形將不能繼續(xù)下去.原因:維持材料均勻變形的原因是材料發(fā)生了加工硬化.已經(jīng)發(fā)生變形處的強(qiáng)度提高,進(jìn)一步變形困難,即變形要在更大的應(yīng)力作用下才能進(jìn)行.下一步的變形發(fā)生在未變形或變形相對(duì)較小的位置,達(dá)到同樣變形后,在更大的應(yīng)力作用下發(fā)生變形.頸縮.試樣將開始發(fā)生不均勻的塑性變形,產(chǎn)生了頸縮,即塑性變形集中在一局部區(qū)域進(jìn)行.特點(diǎn):宏觀表現(xiàn)為外力在下降,工程應(yīng)力在減小,但頸縮區(qū)的材料承受的真實(shí)應(yīng)力依然在上升.極限強(qiáng)度:材料開始發(fā)生頸縮時(shí)對(duì)應(yīng)的工程應(yīng)力σb ,這時(shí)試樣出現(xiàn)失穩(wěn),頸縮真實(shí)應(yīng)力依然在上升,但能承受的總外力在下降.斷裂變形量大至K點(diǎn),試樣發(fā)生斷裂.實(shí)質(zhì):斷裂的實(shí)質(zhì)原子間承受的力超出最大吸引力,原子間的結(jié)合破壞而分離.韌性斷裂:在斷裂前有明顯塑性變形后發(fā)生的斷裂叫“韌性斷裂”.在晶體構(gòu)成的材料中,內(nèi)部的晶粒都被拉長(zhǎng)成為細(xì)條狀,斷口呈纖維狀,灰暗無光.脆性斷裂:斷裂前因并未經(jīng)過明顯塑性變形,故其斷口常具有閃爍的光澤.脆性斷裂可沿晶界發(fā)生,斷口也可凹凸不平;脆性斷裂也可穿過各個(gè)晶粒發(fā)生,斷口比較平坦.4滑移是在外力作用下,晶體的一部分沿著一定的晶面(滑移面)的一定方向(滑移方向)相對(duì)于晶體的另一部分發(fā)生的相對(duì)滑動(dòng).滑移過程說明.在切應(yīng)力的作用下,先使晶格發(fā)生彈性外扭,進(jìn)一步將使晶格發(fā)生滑移.外力去除后,由于原子到了一新的平衡位置,晶體不能恢復(fù)到原來的形狀,而保留永久的變形.大量晶面的滑移將得到宏觀變形效果,在晶體的表面將出現(xiàn)滑移產(chǎn)生的臺(tái)階.作用在晶格上的正應(yīng)力只能使晶格的距離加大,不能使原子從一個(gè)平衡位置移動(dòng)到另一平衡位置,不能產(chǎn)生塑性變形;正應(yīng)力達(dá)到破壞原子間的吸引力,晶格分離,材料則出現(xiàn)斷裂.材料在正應(yīng)力作用下,在應(yīng)力方向雖然不能發(fā)生塑性變形,但應(yīng)力的分解在另一方向就有切應(yīng)力,可使晶格沿另外的方向上發(fā)生滑移.5滑移系對(duì)性能的影響.1晶體中滑移系愈多,晶體發(fā)生滑移的可能性便愈大,材料的塑性愈好,并且,其中一個(gè)滑移面上存在的滑移方向數(shù)目比滑移面數(shù)目的作用更大.2在金屬材料中,體心立方晶格的鐵與具有面心立方晶格的銅,雖然它們都具有12個(gè)滑移系,但鐵的塑性不如銅,而具有密排六方晶格的鎂及鋅等,因其滑移系僅有3個(gè),故其塑性遠(yuǎn)較具有立方晶格的金屬差

6滑移變形的主要特點(diǎn).1滑移只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生.2滑移常沿晶體中原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生.這是因?yàn)橹挥性谧蠲芫嬷g的面間距最大,原子面之間的結(jié)合力最弱,沿最密晶向滑移的步長(zhǎng)最小,因此這種滑移所需要的外加切應(yīng)力最小3滑移時(shí)晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿滑移方向的距離為原子間距的整數(shù)倍,滑移的結(jié)果會(huì)在晶體的表面上造成臺(tái)階4滑移的同時(shí)必然伴隨有晶體的轉(zhuǎn)動(dòng).滑移時(shí)晶體轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)外力作用于單晶體試樣上時(shí),它在某些相鄰層晶面上所分解的切應(yīng)力使晶體發(fā)生滑移,而正應(yīng)力和垂直滑移方向的另一分切應(yīng)力因滑移錯(cuò)開組成一力偶,使晶體在滑移的同時(shí)向外力方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng).趨勢(shì)為滑移面趨于平行拉力方向,滑移方向也趨于平行拉力方向

8滑移的位錯(cuò)理論分析.滑移是由于滑移面上的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)而造成的.一刃型位錯(cuò)在切應(yīng)力的作用下在滑移面上的運(yùn)動(dòng)過程,通過一根位錯(cuò)從滑移面的一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另一側(cè)便造成一個(gè)原子間距的滑移.對(duì)應(yīng)于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),在滑移的過程中,只需要位錯(cuò)中心上面的兩列原子向右作微量的位移,位錯(cuò)中心下面的一列原子向左作微量的位移,位錯(cuò)中心便會(huì)發(fā)生一個(gè)原子間距的右移.由此可見,通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方式的滑移,并不需要整個(gè)晶體上半部的原子相對(duì)于其下半部一起位移,而僅需位錯(cuò)中心附近的極少量的原子作微量的位移即可,所以它所需要的臨界切應(yīng)力便遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于整體剛性滑移.位錯(cuò)的滑移面就是晶體的滑移面,柏氏矢量的方向就是晶體的滑移方向.為了使位錯(cuò)的能量較低,在結(jié)構(gòu)容許的條件下,盡量減小柏氏矢量,原子的密排方向就成為了位錯(cuò)的柏氏矢量的方向.9位錯(cuò)的增殖.塑性變形的過程中,盡管位錯(cuò)移出晶體產(chǎn)生滑移臺(tái)階,但位錯(cuò)的數(shù)量(位錯(cuò)密度)卻在不斷的增加,這是因?yàn)樵谕鈶?yīng)力作用下發(fā)生塑性變形時(shí)位錯(cuò)會(huì)發(fā)生增殖.若滑移面上有一段位錯(cuò),CD兩點(diǎn)釘住不可滑移,在外力作用下位錯(cuò)應(yīng)向右移動(dòng),這段位錯(cuò)將彎曲,擴(kuò)張,相遇為異號(hào)位錯(cuò)相消,產(chǎn)生一位錯(cuò)環(huán),內(nèi)部CD段還存在.反復(fù)可生成一系列的位錯(cuò)環(huán),擴(kuò)展到晶體外的產(chǎn)生滑移臺(tái)階可為柏氏矢量的整數(shù)倍.10位錯(cuò)的交割.不在同一個(gè)滑移面上的兩位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的過程中可發(fā)生交割.如果位錯(cuò)AB向下運(yùn)動(dòng)掃過位錯(cuò)CD,由于掃過區(qū)間的晶體兩邊發(fā)生了柏氏矢量大小的滑移,在位錯(cuò)CD上產(chǎn)生了EF轉(zhuǎn)折,EF長(zhǎng)度為AB的柏氏矢量,EF位錯(cuò)的柏氏矢量不發(fā)生變化,位錯(cuò)的性質(zhì)和原來可能不一樣.若 AB為一個(gè)源發(fā)出的一批位錯(cuò),EF則為多倍長(zhǎng).如果CD為如圖刃位錯(cuò),AB上也留下一轉(zhuǎn)折.轉(zhuǎn)折的性質(zhì)不一樣,有的在位錯(cuò)的線張力作用下可消失,或以相同滑移方向一起滑移的稱為扭折;有的不僅不能消失,而且滑移面也不同而不能一起運(yùn)動(dòng),稱為割階.成為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙.11位錯(cuò)的塞積.位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí),在其前沿如果有障礙就停留不能前進(jìn),若同一位錯(cuò)源不斷產(chǎn)生一系列位錯(cuò)源源而來,在此將產(chǎn)生塞積.在該處產(chǎn)生大的應(yīng)力,可能的后果有:①螺位錯(cuò)可改變滑移面而發(fā)生交滑移;②晶界處的應(yīng)力可能迫使相鄰晶粒中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來松弛應(yīng)力;③無發(fā)松弛就有可能在此處造成裂紋.12加工硬化.材料在變形后,強(qiáng)度,硬度顯著提高,而塑性,韌性明顯下降的現(xiàn)象稱為加工硬化.這種加工硬化的作用在拉伸時(shí)的應(yīng)力--應(yīng)變曲線中可看出,材料屈服后要繼續(xù)變形只有不斷增加外力1原因:塑性變形是通過位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的,位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)一旦受阻,塑性變形就難以進(jìn)行,要繼續(xù)進(jìn)行變形只有增加外力2分析:變形過程中,位錯(cuò)沿滑移面運(yùn)動(dòng),各種位錯(cuò)會(huì)頻繁相遇,發(fā)生一系列復(fù)雜的交割作用,出現(xiàn)位錯(cuò)的纏結(jié)等等現(xiàn)象,使位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)受阻,位錯(cuò)源不斷發(fā)出的位錯(cuò)不能順利地移出晶體,發(fā)生位錯(cuò)地塞積,造成位錯(cuò)密度的逐漸增大.變形量越大,位錯(cuò)密度就越大,變形的抗力也越就大.隨著位錯(cuò)密度的升

高,位錯(cuò)之間的平均距離減小,它們之間的相互干擾和交互作用進(jìn)一步增強(qiáng),強(qiáng)度就大了.13變形的傳遞.當(dāng)一個(gè)晶粒在某一滑移系發(fā)生滑移動(dòng)作,即位錯(cuò)發(fā)生運(yùn)動(dòng),位錯(cuò)遇到晶界時(shí),由于各個(gè)晶粒的位向不同,不能直接從一個(gè)晶粒移動(dòng)到另一晶粒,便塞積起來;加之晶界處的雜質(zhì)原子也往往較多,增大其晶格畸變,在滑移時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力較大,難以發(fā)生變形,可見晶界的存在可以提高材料的強(qiáng)度.位錯(cuò)在晶界處的塞積產(chǎn)生了大的應(yīng)力集中,當(dāng)應(yīng)力集中能使相鄰晶粒的位錯(cuò)源開動(dòng),相鄰取向不利的晶粒也能開始變形,相鄰晶粒的變形也使位錯(cuò)塞積產(chǎn)生的應(yīng)力集中得以松弛,原來變形的晶粒可以進(jìn)一步的變形.變形的協(xié)調(diào).多晶體的變形中要保持晶界處的連續(xù)性,即晶界處的原子既不能堆積也不能出現(xiàn)空隙或裂縫,晶界兩邊的變形需要達(dá)到互相協(xié)調(diào).晶界兩邊的晶粒取向不一樣,靠單一的滑移系的動(dòng)作將不能保證這種協(xié)調(diào),為了適應(yīng)變形協(xié)調(diào),不僅要求鄰近晶粒的晶界附近區(qū)域有幾個(gè)滑移系動(dòng)作,就是已變形的晶粒自身,除了變形的主滑移系統(tǒng)外,在晶界附近也要有幾個(gè)滑移系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)作.至少應(yīng)有5個(gè)獨(dú)立的滑移系才能協(xié)調(diào)多晶體的塑性變形.對(duì)面心和體心立方金屬,是容易滿足這個(gè)變形協(xié)調(diào)條件的,但對(duì)密排六方金屬,由于滑移系一般只有三個(gè),為了實(shí)現(xiàn)變形協(xié)調(diào),有兩種方式:一種是在晶界附近區(qū)域,除了有基面滑移外,可能有柱面或棱錐面等較難滑移的晶面作為滑移面;另一種則是產(chǎn)生孿晶變形,孿晶和滑移結(jié)合起來,連續(xù)地進(jìn)行變形.15塑性變形過程的不均勻性.在多晶體金屬中,每個(gè)晶粒的晶格位向都不同,其滑移面和滑移方向的分布便不同,故在在同一外力作用下,每個(gè)晶粒中不同滑移面和滑移方向上所受的分切應(yīng)力便不同.凡滑移面和滑移方向處于或接近于與外力成45度,即施密特因子較大,必將首先發(fā)生滑移變形;而滑移面或滑移方向處于或接近于與外力相平行或垂直,即施密特因子較小(接近0)的晶粒所受的分切應(yīng)力將較小,較難發(fā)生滑移.由此可見,由于多晶體金屬中每個(gè)晶粒所取的位向不同,金屬的塑性變形將會(huì)在不同晶粒中逐批發(fā)生,是個(gè)不均勻的塑性變形過程.16晶粒大小對(duì)材料強(qiáng)度的影響.材料的塑性變形抗力,不僅與其原子間的結(jié)合力有關(guān),而且還與材料的晶粒度有關(guān),即材料的晶粒愈細(xì),材料的強(qiáng)度愈高.因?yàn)椴牧暇ЯＳ?xì),晶界總面積愈大,晶界對(duì)變形的阻礙作用愈明顯,對(duì)塑性變形的抗力也便愈大.效果:塑性材料的晶粒愈細(xì),不僅強(qiáng)度愈高,而且塑性與韌性也較高.原因:因?yàn)榫ЯＳ?xì),單位體積中晶粒數(shù)量便愈多,變形時(shí)同樣的形變量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生,晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力小,晶粒間易于協(xié)調(diào),產(chǎn)生較均勻的變形,不致造成局部的應(yīng)力集中,而引起裂紋的過早產(chǎn)生和發(fā)展.因而斷裂前便可發(fā)生較大的塑性形變量,具有較高的沖擊載荷抗力.意義:所以在工業(yè)上通過各種方法(凝固,壓力加工,熱處理)使材料獲得細(xì)而均勻的晶粒,使目前提高材料力學(xué)性能的有效途徑之一.17孿生變形.孿晶:晶體的一部分相對(duì)于一定的晶面(孿生面),沿著一定的方向(孿生方向)發(fā)生切變,形成對(duì)稱的晶格排列,發(fā)生切變部分叫做孿生帶,或簡(jiǎn)稱為孿晶.切變部分和未切變部分呈鏡面對(duì)稱,對(duì)稱面為孿生面.孿生:在外力作用下,以切變生成孿晶而發(fā)生塑性變形方式.產(chǎn)生條件:孿生僅在滑移困難時(shí)才會(huì)發(fā)生.一般孿生出現(xiàn)在滑移系很少的晶體結(jié)構(gòu)的材料中(如密排六方晶格金屬);此外在某些容易發(fā)生滑移的晶格材料僅在較低溫度或受沖擊時(shí)因來不及滑移又有較大的應(yīng)力作用時(shí)才可能產(chǎn)生孿生.特點(diǎn)1在孿晶帶中,每層原子面對(duì)于相鄰原子面的移動(dòng)量都相同,其移動(dòng)量不是原子間距的整倍,但它們?cè)趯\生后各自移動(dòng)的距離和離孿生面的距離成正比2孿生帶的晶格位向發(fā)生了變化,抗腐蝕性和光學(xué)反射性也也將有差異,拋光腐蝕后在顯微鏡下可見到孿晶組織3孿生變形在晶體表面可形成浮凸4孿生是在切應(yīng)力作用下產(chǎn)生的,但產(chǎn)生孿生所需要的切應(yīng)力比滑移要大得多5孿生變形得速度很快,接近于聲速6孿生變形會(huì)在周圍得晶格中引起很大得畸變,因此所產(chǎn)生的塑性變形總量不大7孿生對(duì)變形的作用另一方面還表現(xiàn)在生成的孿生改變了晶體的位向而幫助滑移 18蠕變:所謂蠕變是指材料在高溫下(高于0.3Tm)的變形不僅與應(yīng)力有關(guān),而且和應(yīng)力

作用的時(shí)間有關(guān).蠕變過程:整個(gè)的蠕變過程可分為三個(gè)階段.由蠕變速率(dε/dτ)逐漸減慢的第一階段到恒速蠕變的第二階段.在蠕變過程后期,蠕變速率加快直至斷裂,視為蠕變第三階段.隨著溫度與應(yīng)力的提高,蠕變的第二階段漸短,金屬的蠕變很快由第一階段過渡到第三階段,使高溫下服役的零件壽命大大減少.蠕變機(jī)理:蠕變過程是一熱激活過程,蠕變現(xiàn)象可看著在應(yīng)力作用下原子流的擴(kuò)散.原子的定向流動(dòng)本身可造成材料的變形.借助原子的擴(kuò)散會(huì)發(fā)生位錯(cuò)的攀移,位錯(cuò)滑移產(chǎn)生的加工硬化和由位錯(cuò)攀移產(chǎn)生的高溫回復(fù),這兩個(gè)過程的速率相等,便形成了恒定的蠕變速率過程.所有影響自擴(kuò)散系數(shù)的因數(shù)均按相同的方式影響蠕變速率.19粘滯性流動(dòng)在液體狀態(tài)下,原子呈無規(guī)則排列,沒有固定的形狀,處于可流動(dòng)的狀態(tài).液體的流動(dòng)性用黏度來度量,當(dāng)黏度大到可以維持自己的形狀時(shí),材料就處于固態(tài).在固態(tài)下處于非晶態(tài)的材料看做是過冷的液體,在外力作用下,非晶態(tài)的材料當(dāng)能克服黏度的阻力時(shí),可以象液體那樣發(fā)生流動(dòng),自己的形狀和尺寸發(fā)生變化,材料的性質(zhì)未發(fā)生改變,為一種塑性變形.變形實(shí)例:非晶態(tài)材料處于玻璃化溫度Tg上可以發(fā)生塑性變形的方式.多晶體材料的晶界滑動(dòng)

20冷變形對(duì)力學(xué)性能影響.產(chǎn)生加工硬化:材料在變形后,強(qiáng)度,硬度顯著提高,而塑性,韌性明顯下降.加工硬化的工程意義1加工硬化是強(qiáng)化材料的重要手段,尤其是對(duì)于那些不能用熱處理方法強(qiáng)化的金屬材料2加工硬化有利于金屬進(jìn)行均勻變形.因?yàn)榻饘僖炎冃尾糠之a(chǎn)生硬化,將使繼續(xù)的變形主要在未變形或變形較少的部分發(fā)展3加工硬化給金屬的繼續(xù)變形造成了困難加速了模具的損耗,在對(duì)材料要進(jìn)行較大變形量的加工中將是不希望的,在金屬的變形和加工過程中常常要進(jìn)行“中間退火”以消除這種不利影響,因而增加了能耗和成本

21塑性變形對(duì)組織和結(jié)構(gòu)的影響.1晶粒變形:隨著外形的改變,內(nèi)部晶粒的形狀也相應(yīng)變化.通常晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)或壓扁.變形的程度愈大,則晶粒形狀的代表也愈大2晶界模糊:當(dāng)變形量很大時(shí),晶界變得模糊不清,這是由于位錯(cuò)移出晶粒在邊界造成的臺(tái)階使晶界交錯(cuò),同時(shí)也進(jìn)一步降低了晶界的耐腐蝕性3纖維組織:在金屬變形較大時(shí),材料中的夾雜物也沿變形方向被拉長(zhǎng),形成了纖維組織.纖維組織的出現(xiàn)造成材料在不同方向上表現(xiàn)出不同的力學(xué)性能,即產(chǎn)生一定程度的各向異性4亞結(jié)構(gòu)形成:在大量變形之后,由于位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和交互作用,位錯(cuò)不均勻分布,并使晶粒碎化成許多位向略有差異的亞晶粒.亞晶粒邊界上聚集大量位錯(cuò),而內(nèi)部的位錯(cuò)密度相對(duì)低得多.隨著變形量的增大,產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)也越細(xì).整個(gè)晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)密度的提高將降低了材料的耐腐蝕性.變形織構(gòu):金屬晶粒的取向一般是無規(guī)則的隨機(jī)排列,盡管每個(gè)晶粒有各向異性,所以宏觀性能表現(xiàn)出各向同性.但是當(dāng)金屬經(jīng)受大量的一定方向的變形之后,由于晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)造成晶粒取向趨于一致,形成了晶體的“擇優(yōu)取向”,即某一晶面在某個(gè)方向出現(xiàn)的幾率明顯高于其他方向.金屬大變形后形成的這種有序化結(jié)構(gòu)叫做變形織構(gòu),它使金屬材料表現(xiàn)出明顯的各向異性.形成原因:滑移塑性變形時(shí)伴隨晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng),造成各晶粒的滑移面或滑移方向趨于平行外力方向.對(duì)工程應(yīng)用的影響:在大多數(shù)情況下是不利的,如有織構(gòu)的金屬板材沖制筒形零件時(shí),由于不同方向上塑性的差別較大,深沖之后零件的邊緣不齊出現(xiàn)“制耳”現(xiàn)象;另外在不同方向上變形不同,制成的零件的硬度和壁厚會(huì)不均勻,等等.但織構(gòu)有時(shí)也能帶來好處,制造變壓器鐵芯的硅鋼片,利用織構(gòu)可大大提高變壓器的效率.防止措施:織構(gòu)形成后很難消除,工業(yè)生產(chǎn)中為了避免織構(gòu),較大的變形量往往通過幾次變形來完成,并進(jìn)行中間退火.23殘余內(nèi)應(yīng)力指去除外力之后,殘留于材料內(nèi)部,且自身平衡于材料內(nèi)部的應(yīng)力.塑性變形后材料內(nèi)部的殘余內(nèi)應(yīng)力明顯增加,它主要是由于材料在外力作用下內(nèi)部變形不均勻所造成的.分類:材料表層和心部變形不均勻或這一部分和那一部分變形不均勻,會(huì)造成平衡于它們之間的宏觀內(nèi)應(yīng)力,通常稱為第一類內(nèi)應(yīng)力.相鄰晶粒取向不同引起變形不均勻,或晶內(nèi)不同部位變形不均勻,會(huì)造成微觀內(nèi)應(yīng)力,為第二類.由于位錯(cuò)等缺陷的增加,會(huì)造成晶格畸變,通常也稱為第三類.經(jīng)過塑性變形,外力對(duì)材料試樣或構(gòu)件作的功絕大部分在變形過程中轉(zhuǎn)化成熱而散失,只有少數(shù)能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)應(yīng)力殘留在材料中,使其內(nèi)能增加.第三類內(nèi)應(yīng)力占絕大部分,是使變形金屬強(qiáng)化的主要原因.會(huì)使材料如金屬的耐腐蝕性下降.第一,二類內(nèi)應(yīng)力占的比例不大,但當(dāng)進(jìn)一步加工會(huì)打破原有平衡,引起材料的變形.一般要用退火的辦法將其消除.24回復(fù),性能變化,機(jī)制.所謂回復(fù),即在加熱溫度較低時(shí),僅因金屬中的一些點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)的遷移而引起的某些晶內(nèi)的變化.回復(fù)階段一般加熱溫度在0.4Tm以下.回復(fù)的組織性能變化1宏觀應(yīng)力基本去除,微觀應(yīng)力仍然殘存2物理性能,如電阻率,有明顯降低,有的可基本回到未變形前的水平3力學(xué)性能,如硬度和流變應(yīng)力,覺察不到有明顯的變化4 光學(xué)金相組織看不出任何變化,溫度較高發(fā)生回復(fù),在電子顯微鏡下可間到晶粒內(nèi)部組織的變化.(位錯(cuò)的胞狀組織轉(zhuǎn)變?yōu)閬喚?回復(fù)機(jī)制,低溫階段:點(diǎn)缺陷的遷移和減少,表現(xiàn)為1空位與間隙原子的相遇而互相中和2空位或間隙原子運(yùn)動(dòng)刃位錯(cuò)處消失,引起位錯(cuò)的攀移3點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)到界面處消失.他們都將減少晶體中的點(diǎn)缺陷,力學(xué)性能無變化,但物理性能發(fā)生回復(fù).較高溫階段:位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和重新分布,滑移面上異號(hào)位錯(cuò)相遇銷毀,可使位錯(cuò)密度略有降低.高溫回復(fù):當(dāng)溫度大于0.3Tm后,位錯(cuò)可以獲得足夠的能量自身除滑移外還可產(chǎn)生攀移,除異號(hào)位錯(cuò)中和外,還有位錯(cuò)的組合和重新排列,例如排列成墻明顯降低彈性應(yīng)變能,變形的晶體發(fā)生多邊化,甚至形成亞晶粒.25再結(jié)晶.基本過程:形后的金屬材料在加熱到較高溫度時(shí),可以發(fā)生晶粒的重新改組.同結(jié)晶過程類似,首先在材料中形成新的無畸變的小晶粒,這些小晶粒消耗周圍發(fā)生過變形的晶體而不斷長(zhǎng)大,同時(shí)也有新的小晶粒形成,直到新的晶粒全部代替變形過的晶體.這個(gè)過程也是一形核和核心長(zhǎng)大,稱為再結(jié)晶.材料發(fā)生了再結(jié)晶后,由于全部用新生成的晶粒替換了原發(fā)生過塑性變形的晶粒,所以材料經(jīng)過再結(jié)晶后,由冷塑性變形帶來的所有性能變化就全部消失,材料的組織發(fā)生了變化,性能完全徹底回到變形前的狀態(tài).26再結(jié)晶的轉(zhuǎn)變不是相變.冷塑性變形后的發(fā)生再結(jié)晶,晶粒以形核和晶核長(zhǎng)大來進(jìn)行,但再結(jié)晶過程不是相變.原因1變化前后的晶粒成分相同,晶體結(jié)構(gòu)并未發(fā)生變化,因此它們是屬于同一個(gè)相2再結(jié)晶不像相變那樣,有轉(zhuǎn)變的臨界溫度點(diǎn),即沒有確定的轉(zhuǎn)變溫度3再結(jié)晶過程是不可逆的,相變過程在外界條件變化后可以發(fā)生可逆變化4發(fā)生再結(jié)晶的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力是冷塑性變形晶體的畸變能,也稱儲(chǔ)存能.27再結(jié)晶形核機(jī)制.1晶界弓出的形核機(jī)制.金屬在變形時(shí)是不均勻的,若晶界兩邊一個(gè)晶粒的位錯(cuò)密度高,另一個(gè)位錯(cuò)密度低,在加熱時(shí)晶界會(huì)向位錯(cuò)密度高的一側(cè)突然移動(dòng),從位錯(cuò)高的一側(cè)的原子轉(zhuǎn)移到位錯(cuò)低的一側(cè),新的排列應(yīng)為無畸變區(qū),這個(gè)區(qū)域就是再結(jié)晶核心.和結(jié)晶形核方式類似,晶界彎曲后,一方面界的彎曲面因面積增加會(huì)增加界面能,另一方面形核區(qū)中原變形區(qū)間有應(yīng)變能釋放.和液體結(jié)晶形核不相同的是如果達(dá)不到臨界條件,晶界也會(huì)彎曲,到一定程度停止但不會(huì)消失。同時(shí)位錯(cuò)低的一邊的原子在晶核處重排列,從原變形狀態(tài)改變?yōu)闊o變形狀態(tài),超過一定的區(qū)域與原晶粒形成大的取向差,即獨(dú)立形成一新晶粒.2他形核機(jī)制:在再結(jié)晶中的形核還有亞晶合并長(zhǎng)大,詳細(xì)過程就不分析了,總之核心都是在原有晶粒的邊界或變形較大的地方先產(chǎn)生.核心的長(zhǎng)大是變形晶粒晶界附近的原子移動(dòng)到新的未變形晶粒上,從而可以減少變形應(yīng)變能,新晶粒不斷長(zhǎng)大到相遇,最后全部為新晶粒,再結(jié)晶完成.28影響再結(jié)晶速度的因數(shù).材料因素:①原子的結(jié)合力大,表現(xiàn)為熔點(diǎn)高的材料,再結(jié)晶進(jìn)行較慢;②材料的純度,純凈材料如純金屬,進(jìn)行較快,而溶入了其他元素,特別是元素易在晶界處存在聚集時(shí),將降低再結(jié)晶的速度;③第二相質(zhì)點(diǎn)的存在,特別是其成彌散分布時(shí),將明顯降低再結(jié)晶的速度.工藝因素:①加熱溫度愈高,再結(jié)晶速度愈快;②變形量大,彈性畸變能大,再結(jié)晶速度也快.當(dāng)變形量過小,彈性畸變能不能滿足形核的基本要求時(shí),再結(jié)晶就不能發(fā)生,即能發(fā)生再結(jié)晶需要一起碼的變形量,稱為臨界變形量δC, 29晶粒長(zhǎng)大的動(dòng)力.晶粒的長(zhǎng)大是一自發(fā)過程,其驅(qū)動(dòng)力是降低其總界面能.長(zhǎng)大過程中,晶粒變大,則晶界的總面積減小,總界面能也就減小.為減小表面能晶粒長(zhǎng)大的熱力學(xué)條件總是滿足的,長(zhǎng)大與否還需滿足動(dòng)力學(xué)條件,這就是界面的活動(dòng)性,溫度是影響界面活動(dòng)性的最主要因素.晶粒的正常長(zhǎng)大.長(zhǎng)大后的晶粒大小分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果相同,所以把這種晶粒的均勻長(zhǎng)大稱為正常長(zhǎng)大.晶粒的非正常長(zhǎng)大在長(zhǎng)大過程中.般晶粒在正常緩慢長(zhǎng)大時(shí),如果有少數(shù)晶粒處在特別優(yōu)越的環(huán)境,這些大量吞食周圍晶粒,迅速長(zhǎng)大,這種現(xiàn)象稱為晶粒的異常長(zhǎng)大.這些優(yōu)先長(zhǎng)大的少數(shù)晶粒最后到互相接觸,早期的研究以為是形核和核心的生長(zhǎng)過程,而稱為“二次再結(jié)晶”,但實(shí)質(zhì)并不是靠重新產(chǎn)生新的晶核,而是在一次再結(jié)晶后的長(zhǎng)大過程中,某些晶粒的環(huán)境特殊而產(chǎn)生的優(yōu)先長(zhǎng)大.30晶粒非正常長(zhǎng)大預(yù)防.再結(jié)晶退火時(shí)發(fā)生晶粒異常長(zhǎng)大的條件是1材料的冷變形程度較大,產(chǎn)生了變形織構(gòu),再結(jié)晶后晶粒取向的遺傳,再結(jié)晶組織依然存在擇優(yōu)取向,這時(shí)晶粒取向差小,晶界的界面能較小,正常長(zhǎng)大速度較慢,個(gè)別較大的晶粒的取向不同,有較大的界面能,長(zhǎng)大速度也較快,晶粒優(yōu)先長(zhǎng)大就有了可能2再結(jié)晶的加熱溫度較高,再結(jié)晶發(fā)生快,晶界容易移動(dòng)又有足夠的時(shí)間來進(jìn)行晶粒長(zhǎng)大.故防止材料發(fā)生晶粒異常長(zhǎng)大的方法就是注意這兩個(gè)環(huán)節(jié)

再結(jié)晶后的晶粒尺寸1預(yù)先變形量:在臨界變形量以下,材料不發(fā)生再結(jié)晶,維持原來的晶粒尺寸;在臨界變形量附近,剛能形核,因核心數(shù)量很少而再結(jié)晶后的尺寸很大,甚至單晶;一般隨著變形量的增加,再結(jié)晶后的晶粒尺寸不斷減小;當(dāng)變形量過大,可能產(chǎn)生明顯織構(gòu),在退火溫度高時(shí)發(fā)生晶粒的異常長(zhǎng)大2退火溫度和時(shí)間:再結(jié)晶剛結(jié)束時(shí),材料的晶粒尺寸與退火溫度無明顯的變化,但退火溫度高,完成再結(jié)晶用的時(shí)間少,長(zhǎng)大的時(shí)間就長(zhǎng),所以一般規(guī)律依然是隨退火溫度的提高而晶粒尺寸增大.一般均采用保溫 2小時(shí),保證再結(jié)晶充分完成而晶粒不過分長(zhǎng)大3雜質(zhì):無論是固溶于晶體內(nèi)的異類原子,還是在材料組織中存在的第二相質(zhì)點(diǎn),特別是彌散分布時(shí),都將促進(jìn)再結(jié)晶后的晶粒細(xì)化4原始晶粒大小:在其他條件相同時(shí),材料變形前的晶粒尺寸愈細(xì)小,晶界面多,有利形核,再結(jié)晶后的晶粒也細(xì)小5材料變形溫度較高,或再結(jié)晶退火前進(jìn)行較有效的回復(fù)處理,因降低了畸變能,可使再結(jié)晶后的晶粒變粗.冷熱加工定義.把金屬的塑性變形稱為加工,凡是在其再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行加工變形稱為熱加工,反之在其再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的加工變形稱為冷加工.這里冷熱加工的分界線不是以變形過程是否進(jìn)行過加熱,鉛的再結(jié)晶溫度在 0℃以下,在室溫下進(jìn)行變形是屬于熱加工,鐵的再結(jié)晶溫度為450℃左右,在400℃進(jìn)行變形仍屬于冷加工

33熱加工的原因.冷態(tài)對(duì)材料進(jìn)行塑性變形會(huì)產(chǎn)生加工硬化,當(dāng)材料成形需要較大的變形量時(shí),進(jìn)行一段變形后,進(jìn)行一次再結(jié)晶退火,再來繼續(xù)進(jìn)行塑性變形,再退火,直到達(dá)到需要的變形程度.金屬材料的強(qiáng)度和硬度會(huì)隨溫度的上升而下降,塑性會(huì)隨溫度的升高而升高,因此在較高的溫度下進(jìn)行塑性變形,材料的抗力小,變形所用的動(dòng)力也小,高的塑性減少開裂破壞的可能性.如果溫度超過材料的再結(jié)晶溫度,在變形的同時(shí)會(huì)發(fā)生再結(jié)晶,可不產(chǎn)生加工硬化,直接進(jìn)行大的變形量 34熱加工時(shí)的軟化機(jī)制.高溫下,塑性變形的同時(shí),發(fā)生組織結(jié)構(gòu)的軟化,盡管軟化本身的方式也是屬于回復(fù)和再結(jié)晶,由于變形硬化和軟化同時(shí)發(fā)生,軟化有自己的特點(diǎn):1動(dòng)態(tài)

回復(fù):在熱加工的溫度下,材料可以進(jìn)行較快回復(fù)過程.它不同于靜態(tài)回復(fù),材料在變形的同時(shí),一方面變形在增加缺陷,另外以回復(fù)方式減少部分缺陷,某些性能因二者的同時(shí)作用可達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,維持在某一固定的水平2動(dòng)態(tài)再結(jié)晶:多晶體材料發(fā)生塑性變形,變形是不均勻的,部分區(qū)域的變形量超過臨界變形量后,可以以再結(jié)晶方式形核,變形量增加,形核的部位也在增加,形成的核心不斷的長(zhǎng)大.一邊變形,長(zhǎng)大的同時(shí),內(nèi)部又因變形而增加缺陷硬化,內(nèi)部的缺陷密度也不同.這些在再結(jié)晶中生成長(zhǎng)大的晶粒當(dāng)變形超過一定程度會(huì)再次形核長(zhǎng)大,如此往而復(fù)始.變形速率高,平均硬化程度維持在較高的水平,材料在變形中表現(xiàn)出較高的流變應(yīng)力3亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶:變形過程中形成的再結(jié)晶核心或長(zhǎng)大未完成的小晶體,在變形過程停止后的繼續(xù)長(zhǎng)大4靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶:變形過程停止后,由于在較高的溫度下,這時(shí)所發(fā)生的回復(fù)過程和重新形核并長(zhǎng)大的再結(jié)晶過程 35熱加工對(duì)材料性能的影響1為了控制材料的最后組織,如晶粒尺寸,必需控制好最后的變形量和變形停止時(shí)的溫度,終鍛溫度過高,最后會(huì)導(dǎo)致材料的晶粒尺寸粗大,使材料的性能下降.但終鍛溫度過低或變形量過大可能會(huì)在零件上帶來殘余應(yīng)力,甚至出現(xiàn)開裂2壓力加工可以焊合鑄態(tài)材料中的氣孔疏松,提高材料的致密度,提高材料性能.所以有些零件必須通過壓力加工來成形3壓力加工可以打碎粗大枝晶和柱狀晶,細(xì)化晶粒尺寸;對(duì)多相材料,反復(fù)的鐓拔,可以均勻材料的成分,都將有益于材料的使用性能4熱加工的溫度較高,表面較易發(fā)生氧化現(xiàn)象,盡管有一些精密鍛造工藝,但產(chǎn)品的表面光潔度和尺寸精度不可能達(dá)到機(jī)械加工能達(dá)到的高度5在熱加工時(shí),僅在一個(gè)方向上變形,如熱軋,會(huì)造成雜質(zhì)或第二相沿加工方向分布,形成熱加工纖維組織,材料的機(jī)械性能具有明顯的各向異性,通?？v向的強(qiáng)度,塑性和韌性顯著大于橫向.讓流線與零件的受力方向成合理分布,才能保證質(zhì)量水平.6復(fù)相合金中的各相,在熱加工時(shí)沿著變形方向交替地呈帶狀分布,形成“帶狀組織”,使材料性能變壞,用熱處理方法不易消除,工藝上應(yīng)注意.

第三篇：基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)習(xí)題集

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)（3）習(xí)題集

實(shí)驗(yàn)一薄透鏡焦距的測(cè)定（設(shè)計(jì)性P39）

1、如會(huì)聚透鏡的焦距大于光具座的長(zhǎng)度，試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在光具座上能測(cè)定它的焦距。

2、點(diǎn)光源P經(jīng)會(huì)聚透鏡L1成實(shí)像于P?點(diǎn)（圖1—8），在會(huì)聚透鏡L1與P?之間功軸放置一發(fā)散透鏡L2；垂直于光軸放一平面反射鏡M，移動(dòng)發(fā)散透鏡至一合適位置，使P通過整個(gè)系統(tǒng)后形成的像人仍重合在P處，如何利用此現(xiàn)象測(cè)出發(fā)散透鏡焦距？

3、如何進(jìn)行共軸調(diào)節(jié)？

4、分析像的清晰度與哪些因素有關(guān)？逐一說明理由。

5、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明影響像的清晰度的因素。

6、如何粗測(cè)凸透鏡的焦距？

7、設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，觀察和分析景深與近軸光線的關(guān)系。

8、設(shè)計(jì)一測(cè)量凸透鏡焦距的方案。

9、設(shè)計(jì)一測(cè)量凹透鏡焦距的方案。

10、評(píng)價(jià)不同透鏡測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

11、為什么說當(dāng)準(zhǔn)直管繞軸轉(zhuǎn)過180時(shí)，十字線物象不重合是由于十字線中心偏離光軸的緣故？試說明之。

12、準(zhǔn)直管測(cè)焦距的方法有哪些優(yōu)點(diǎn)？還存在哪些系統(tǒng)誤差？

13、舉例說明準(zhǔn)直管的應(yīng)用？

14、設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，利用準(zhǔn)直管測(cè)透鏡的分辨率。

15、設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，利用準(zhǔn)直管測(cè)表面的平行度。

實(shí)驗(yàn)二光具組基點(diǎn)的測(cè)定（設(shè)計(jì)性P49）

1、第一主面靠近第一個(gè)透鏡，第二主面靠近第二個(gè)透鏡，在什么條件下才是對(duì)的？（光具組由二薄凸透鏡組成）

2、由一凸透鏡和一凹透鏡組成的光具組，如何測(cè)量其基點(diǎn)？（距離d可自己設(shè)定）。

3、利用測(cè)節(jié)器，設(shè)計(jì)一測(cè)量透鏡組基點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)方案。

4、設(shè)計(jì)一用牛頓成像公式測(cè)量透鏡組基點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)方案。

5、設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)方案，研究主面的特性。

6、設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，利用平行光管測(cè)量透鏡組的基點(diǎn)。

7、評(píng)價(jià)不同基點(diǎn)測(cè)量方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)三分光計(jì)的調(diào)節(jié)及棱鏡玻璃折射率發(fā)測(cè)定（基礎(chǔ)性P57）

1、設(shè)計(jì)一種不測(cè)量最小偏向角而能測(cè)棱鏡玻璃折射率的方案（使用分光計(jì)去測(cè)）。

2、設(shè)計(jì)一測(cè)量棱鏡折射率的實(shí)驗(yàn)方案。

3、設(shè)計(jì)一測(cè)量棱鏡頂角的實(shí)驗(yàn)方案。

4、舉例說明分光計(jì)除測(cè)折射率和頂角以外的其他用途。

－1－ 05、試分析利用分光計(jì)，能否測(cè)量任意角度的頂角。

6、試分析能否利用分光計(jì)，測(cè)量任意角度的折射率。

7、試分析能否利用分光計(jì)，測(cè)量平板玻璃平整度。

實(shí)驗(yàn)四用掠入射法測(cè)定透明介質(zhì)的折射率（基礎(chǔ)性P64）

1、怎樣應(yīng)用掠入射法測(cè)定玻璃棱鏡的折射率？簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)方法，并推導(dǎo)出折射率的計(jì)算公式。

2、用阿貝折射計(jì)測(cè)量固體折射率時(shí)，為什么要滴入高折射率的接觸液？為什么它對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有影響？試論證之。

3、設(shè)計(jì)一觀察光的反射、折射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置。

4、設(shè)計(jì)一測(cè)量折射率的其它實(shí)驗(yàn)裝置。

5、分析評(píng)價(jià)阿貝折射計(jì)是如何提高測(cè)量精度的？對(duì)你有何啟發(fā)？

實(shí)驗(yàn)五望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡（基礎(chǔ)性P74）

1、顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡有哪些相同之處與不同之處？

2、顯微鏡測(cè)量微小長(zhǎng)度時(shí)，用測(cè)微目鏡測(cè)定石英標(biāo)準(zhǔn)尺m個(gè)分格的數(shù)值為Δx，為什么它和石英標(biāo)準(zhǔn)尺相應(yīng)分格的實(shí)際值Δx0之比不等于物鏡的放大率？

3、評(píng)價(jià)天文望遠(yuǎn)鏡時(shí)，一般不講它是多少倍的，而是說物鏡口徑多大，你能說明為什么嗎？

4、根據(jù)顯微鏡的基本思想方法，組裝一顯微鏡。

5、根據(jù)望遠(yuǎn)鏡的基本思想方法，組裝一望遠(yuǎn)鏡。

6、設(shè)計(jì)一測(cè)量顯微鏡放大率的實(shí)驗(yàn)方案。

7、設(shè)計(jì)一測(cè)量望遠(yuǎn)鏡放大率的實(shí)驗(yàn)方案。

8、設(shè)計(jì)一測(cè)量顯微鏡分辨本領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)方案。

9、設(shè)計(jì)一測(cè)量望遠(yuǎn)鏡分辨本領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)驗(yàn)八 用雙棱鏡干涉測(cè)鈉光波長(zhǎng)（基礎(chǔ)性P108）

1、雙棱鏡和光源之間為什么要放一狹縫？為什么縫要很窄才可以得到清晰的干涉條紋？

2、試證明公式d??d1d2。

實(shí)驗(yàn)九用牛頓環(huán)干涉測(cè)透鏡曲率半徑（基礎(chǔ)性P113）

1、如果被測(cè)透鏡是平凹透鏡，能否應(yīng)用本實(shí)驗(yàn)方法定其凹面的曲率半徑？試說明理由并推導(dǎo)相應(yīng)的計(jì)算公式。

2、如何改變圖9—5的實(shí)驗(yàn)光路，以觀察透射光所產(chǎn)生的干涉條紋？

3、本實(shí)驗(yàn)有那些系統(tǒng)誤差？怎樣減??？若牛頓環(huán)儀平面玻璃系曲率半徑為R2的凸球面（假設(shè)R2 等于待測(cè)球面曲率半徑R1 的10倍），試分析說明對(duì)技術(shù)公式的修正。

4、設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，用擴(kuò)束后的激光照射在平凸透鏡上，由透鏡兩表面的反射形成的非定域干涉環(huán)紋，測(cè)定凸球面的曲率半徑。

5、舉例說明，利用牛頓環(huán)的裝置，解決其它物理量的測(cè)量問題。

6、牛頓環(huán)裝置，有何應(yīng)用價(jià)值。

7、設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，利用牛頓裝置，測(cè)量折射率。

8、設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，利用牛頓裝置，測(cè)量微小長(zhǎng)度。

9、牛頓裝置對(duì)你有何啟發(fā)。

實(shí)驗(yàn)十用透射光柵測(cè)定光波波長(zhǎng)（設(shè)計(jì)性P119）

1、比較棱鏡何光柵分光的主要區(qū)別。

2、分析光柵面和入射平行光不嚴(yán)格垂直時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)有何影響？

3、如果光波波長(zhǎng)都是未知的，能否用光柵測(cè)其波長(zhǎng)？

4、設(shè)計(jì)一種不用分光計(jì)，只用米尺何光柵去測(cè)d和λ的方案。

5、找出利用分光計(jì)和光柵測(cè)光波波長(zhǎng)所存在的問題。

6、設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，利用光柵獲取單色光。

實(shí)驗(yàn)十一偏振現(xiàn)象的觀測(cè)與分析（基礎(chǔ)性P124）

1、強(qiáng)度為I的自然光通過偏振片后，其強(qiáng)度I0<1/2I，為什么？應(yīng)用偏振片時(shí)，馬呂斯定律是否適用，為什么？

2、怎樣才能產(chǎn)生左旋（右旋）橢圓偏振光？

3、光的偏振現(xiàn)象，有何應(yīng)用價(jià)值？

實(shí)驗(yàn)十四邁克耳孫干涉儀的調(diào)節(jié)和使用（基礎(chǔ)性P156）

1、分析擴(kuò)束激光和鈉光產(chǎn)生的圓形干涉條紋的差別。

2、調(diào)節(jié)鈉光的干涉條紋時(shí)，如已確使指針的雙影重合，但條紋并未出現(xiàn)，試分析可能產(chǎn)生的原因。

3、如何判斷和檢驗(yàn)干涉條紋屬于嚴(yán)格的等傾條紋？

4、怎樣用實(shí)驗(yàn)方法檢驗(yàn)干涉的定位區(qū)域？

5、邁克爾孫干涉儀的結(jié)構(gòu)對(duì)稱有何啟發(fā)。

6、邁克爾孫干涉儀產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的思想方法對(duì)你有何啟發(fā)？

第四篇：物理心得體會(huì)

篇一：大學(xué)物理學(xué)習(xí)心得體會(huì) 大學(xué)物理學(xué)習(xí)心得體會(huì)

學(xué)號(hào)：20110245 姓名：劉慧芳 1.為興趣而讀書，而不是為考試

現(xiàn)在我們總是喜歡把考試強(qiáng)調(diào)的太過重要，學(xué)生把前途都寄托在考試中，老師覺得要對(duì)學(xué)生負(fù)責(zé)，所以一上課老師不敢多寒暄，往往沒幾句家常就直奔主題，接著便是一大串拗口的外國人的名字和寫在黑板上像鐵絲網(wǎng)一樣密密麻麻的方程，讓人頭暈?zāi)垦！Ｒ还?jié)課下來，或許有的同學(xué)早已在睡夢(mèng)中度過了半節(jié)課，有的隨著盼望已久的下課鈴聲的響起而應(yīng)聲睡著了。課堂里到底有多少學(xué)生在認(rèn)真聽課？一個(gè)學(xué)生一個(gè)學(xué)期會(huì)認(rèn)真聽?zhēng)坠?jié)課？每節(jié)課會(huì)認(rèn)真聽?zhēng)追昼?？我們學(xué)的物理學(xué)到底有什么用？

隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，物理研究的對(duì)象也是不斷更新，探索的規(guī)律也是越來越復(fù)雜，對(duì)于基礎(chǔ)較差或是智力不夠發(fā)達(dá)的同學(xué)來說當(dāng)然是越來越吃不消了，真的是他們的能力不行嗎？ 縱觀歷史上眾多的物理學(xué)家，他們哪個(gè)不是對(duì)自己的研究有著濃厚的興趣？雖然他們的條件都是很艱苦的，但他們都是苦中作樂，始終干著自己喜歡的事情，甚至有些人早年的時(shí)候被說成不是學(xué)物理的料，如愛因斯坦、德布羅意等等，他們都憑著自己的極大的興趣和毅力最后取得成功的。

我們不能總把科學(xué)想得高深莫測(cè)，認(rèn)為課堂上涵蓋得越多就越好，哪怕自己其實(shí)只是在照搬照抄。在美國科學(xué)的精神中。有一點(diǎn)就是把一個(gè)復(fù)雜的問題想得越簡(jiǎn)單越好，一來自己要輕松得多，大家有問有答，老師也如魚得水，學(xué)生妙語連珠，學(xué)生老師彼此湯姆、彼德地稱兄道弟，即使是荒誕不經(jīng)的問題，老師也能借機(jī)引伸一番。把簡(jiǎn)單的問題引經(jīng)據(jù)點(diǎn)的復(fù)雜化、神秘化其實(shí)就是影響我們對(duì)物理興趣的主要原因之一。因此在學(xué)習(xí)的前一次課，如果我們能找一些問題主動(dòng)去思考，我們?yōu)榱私鉀Q這些問題，不僅看課本，還必須去圖書館看許多資料，結(jié)果會(huì)是遇到更多的問題，為了解決這些問題，我們上課時(shí)特別認(rèn)真仔細(xì)地去聽老師講和同學(xué)的積極發(fā)言，我認(rèn)為這樣的學(xué)習(xí)才是最好的！2.多思多問，不要知其然而不知其所以然

學(xué)習(xí)物理關(guān)鍵在于多思考，搞清楚其中的原理。學(xué)習(xí)物理不是簡(jiǎn)單的套用公式，進(jìn)行數(shù)字推導(dǎo)；物理重要的是要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。要對(duì)基本物理概念、物理規(guī)律清楚弄清本質(zhì)，明白相關(guān)概念和規(guī)律之間的聯(lián)系，明白物理公式定理、定律在什么條件下應(yīng)用,而不能簡(jiǎn)單地以做習(xí)題對(duì)基本概念和基本規(guī)律的學(xué)習(xí)和理解，如果概念不清做題不僅費(fèi)時(shí)間費(fèi)精力，而且遇到的矛盾或困惑就越多.做習(xí)題的目的是為了鞏固基本知識(shí)，從而達(dá)到靈活運(yùn)用。所以上課時(shí)是最重要的時(shí)間段，也許你上課不過聽了一個(gè)小時(shí)，也比你可惜啊一個(gè)人啃書本強(qiáng)得多！3.預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)是學(xué)習(xí)物理的必經(jīng)步驟

與學(xué)習(xí)任何課程一樣，學(xué)習(xí)大學(xué)物理也要牢牢抓住課前預(yù)習(xí)、課堂聽講、做好筆記、課后復(fù)習(xí)（包括完成作業(yè)）和考前復(fù)習(xí)這幾個(gè)主要環(huán)節(jié)。課前預(yù)習(xí)就是粗略瀏覽將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，目的在于明確課堂上必須重點(diǎn)解決的問題；課堂聽講就是要學(xué)習(xí)老師引出物理概念的目的、建立物理模型的思路、描述物理現(xiàn)象的方式、演繹物理原理的程序、解釋物理定律的思想、分析物理問題的過程、解決物理問題的方法。在課堂上最重要的是學(xué)習(xí)物理思想和物理方法，同時(shí)以提綱的形式記錄老師授課的全過程，重點(diǎn)記錄課本上沒有的內(nèi)容和自己覺得重要的東西，以備查閱。課后復(fù)習(xí)（包括完成作業(yè)）就是所謂的“把書讀厚”，既要全面回顧課堂聽講的過程和所學(xué)內(nèi)容，又要憑借記憶和查閱課本，把提綱式課堂筆記補(bǔ)充為詳細(xì)筆記，并寫下自己的思考體會(huì)，還要理清知識(shí)重點(diǎn)、難點(diǎn)以及解決某類物理問題的步驟和技巧，更要在完成作業(yè)的過程中鞏固所學(xué)知識(shí)、解決發(fā)現(xiàn)存在的問題?？记皬?fù)習(xí)就是所謂的“把書再讀薄”，此時(shí)的重點(diǎn)不在于記憶概念、定律和結(jié)論，而在于理清課程體系和知識(shí)框架、獨(dú)特的研究方法和思想模式、常見問題的處理流程和技巧、常用的數(shù)學(xué)知識(shí)，當(dāng)然還要查漏補(bǔ)缺。物理心得體會(huì) 初二是物理學(xué)科開始學(xué)習(xí)的起始點(diǎn)，更是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，無論是老師還是學(xué)生都要從心理上重視。在如今素質(zhì)教育的改革大潮中，作為實(shí)施者——教師，則更應(yīng)該積極探索以適應(yīng)新教材的改革，社會(huì)的需要。激勵(lì)是指激發(fā)人的動(dòng)機(jī)的心理過程，通過激勵(lì)使人在某種內(nèi)部或外部刺激的影響下，始終維持在一個(gè)興奮的、積極狀態(tài)之中。心理學(xué)研究成果表明，動(dòng)機(jī)是在需要刺激下直接推動(dòng)人進(jìn)行活動(dòng)的內(nèi)部動(dòng)力。動(dòng)機(jī)作為心理傾向具有引起或發(fā)動(dòng)活動(dòng)的功能；也具有維持活動(dòng)達(dá)到目標(biāo)的功能；同時(shí)還具有調(diào)節(jié)人的行為的功能。因此在素質(zhì)教育中實(shí)施激勵(lì)性教育是勢(shì)在必行。

在初二物理教學(xué)中筆者積極探索激勵(lì)性教育，發(fā)現(xiàn)激勵(lì)性教育在物理教學(xué)中能起非常重要的作用，運(yùn)用之中，教與學(xué)將是一片陽光明媚。激勵(lì)性教育是指：用激勵(lì)性語言、行動(dòng)去觸動(dòng)心靈的心理教育。其宗旨是以“情”為主體，感化或促進(jìn)提高。筆者通過實(shí)踐、反復(fù)調(diào)整、修正，最后總結(jié)出以下幾個(gè)方面。包括： ① 啟發(fā)式教學(xué)、獎(jiǎng)勵(lì)式授課。②層次性、漸進(jìn)性提問與追問。③贊許式評(píng)價(jià)。④反饋式聊天。⑤激勵(lì)式 談話。⑥作文式反饋。⑦激勵(lì)性評(píng)語。⑧擊掌式相約。變“被動(dòng)”為“主動(dòng)”，便 “要我學(xué)”為 “我要學(xué)”，自覺主動(dòng)的擔(dān)負(fù)起建國保國 創(chuàng)業(yè) 的重任，用知識(shí)武裝自己的大腦。

總而言之，激勵(lì)性教育是一種心理教育，是素質(zhì)教育的一方面。在實(shí)施激勵(lì)性教育的同時(shí)，時(shí)刻銘記著以師生的心理相容，心靈的互相接納為核心，時(shí)刻銘記著教師與學(xué)生的關(guān)系不再是“工頭”，不是領(lǐng)導(dǎo)，不是嚴(yán)父、不是法官，不是“上帝”，而是導(dǎo)師、朋友、助手和楷模。本著這個(gè)原則，激勵(lì)性教育初探 又上了一個(gè)新臺(tái)階。讓激勵(lì)性教育發(fā)揮出它的價(jià)值，使億萬人的心共同為祖國的明天而跳動(dòng)。

時(shí)代在進(jìn)步，在發(fā)展，作為物理教師的我們，有責(zé)任為教學(xué)的改革貢獻(xiàn)出自己的一份力量。此時(shí)，那么你就融入了為教育事業(yè)的改革、教育事業(yè)的發(fā)展的一個(gè)大熔爐中，通過日復(fù)一日、月復(fù)一月? 徐慶權(quán) 2013、11、20篇三：學(xué)好物理心得體會(huì) 何曜 學(xué)好物理心得體會(huì)

何曜 要想學(xué)好物理，要有興趣，要靠自己?？墒?，棒著新課本，物理知識(shí)還一無所知，興趣從何談起？的確如此，沒有了解就沒有興趣。事實(shí)上，在剛接觸物理的時(shí)候，沒有必要細(xì)究怎樣才能學(xué)好物理的問題，那些聽起來很有道理的大道理，其實(shí)并不管用。

萬事開頭難，好的開頭等于成功的一半。對(duì)于初學(xué)物理的同學(xué)而言，怎樣學(xué)好物理的問題，可以轉(zhuǎn)化為初學(xué)物理時(shí)應(yīng)該注意什么的問題。簡(jiǎn)而言之，要注意兩個(gè)改變。

一是要改變思維習(xí)慣。不同的學(xué)科知識(shí)有不同的特點(diǎn)，有不同的邏輯體系，因而學(xué)習(xí)物理時(shí)要改變?cè)械乃季S習(xí)慣，要注意按物理學(xué)的規(guī)則和要求去思考去判斷，不要憑想當(dāng)然，不要跟著感覺走，否則，就走不出疑惑的泥沼。例如，要求測(cè)量一段金屬絲的直徑。具體辦法是將這段金屬絲緊密地繞在一支圓鉛筆上，并設(shè)在鉛筆上繞的匝數(shù)匝，用毫米刻度尺測(cè)得匝線圈的總寬度毫米，最后計(jì)算出金屬絲的直徑是多少。有的同學(xué)寫出了這樣的算式毫米/毫米。

老師說這個(gè)結(jié)果是錯(cuò)的，正確的結(jié)果應(yīng)是毫米。有的同學(xué)就感到想不通，憑想當(dāng)然，認(rèn)為小數(shù)點(diǎn)后面的位數(shù)越多越好。結(jié)果不能脫離最基本的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，因?yàn)闇y(cè)量的所使用的工具是毫米刻度尺，所以得出的結(jié)論就只允許在毫米位后出現(xiàn)一位估測(cè)數(shù)。若毫米位后出現(xiàn)兩位數(shù)，則反映測(cè)量的工具精確到了絲米位，而實(shí)際上毫米刻度尺只能精確到毫米位。

二是要改變學(xué)習(xí)方法。學(xué)習(xí)的內(nèi)容不同、目標(biāo)不同，與之相適應(yīng)的方法也就不同。物理是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，它與以前所接觸的思辨性較強(qiáng)的知識(shí)有區(qū)別，所以，要注意多觀察，要認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，并要記住一句話：智慧出在手上。當(dāng)然，談到改變學(xué)習(xí)方法，對(duì)于初學(xué)物理的同學(xué)，免不了有些抽象。萬事都有一個(gè)過程，要想找到好的學(xué)習(xí)物理的方法，不可操之過急，其有效的步驟是：先要認(rèn)真學(xué)習(xí)和掌握物理老師所介紹的方法，接下來就是通過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，總結(jié)和摸索自己行之有效的方法。我就簡(jiǎn)單說一下我的見解：基礎(chǔ)扎實(shí)。只有掌握了基本公式基本原理，才能建立嚴(yán)密的邏輯關(guān)系。勤于練習(xí)。只有勤加練習(xí)，才能鞏固知識(shí)，增大知識(shí)面。如果覺得物理學(xué)習(xí)有障礙，不妨多背誦原理和公式，多背誦一些題，當(dāng)然是在理解的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)自己的思維能力。慢慢的，即使遇到新的題型，你就能夠有似曾相識(shí)的感覺，從而思考得出答案。物理成績(jī)中差等的同學(xué)，總有這樣的疑問：上課聽得懂，聽得清，就是在課下做題時(shí)不會(huì)。這是個(gè)普遍的問題，值得物理教師和同學(xué)們認(rèn)真研究。下面就初中物理學(xué)習(xí)方法，淺談一些自己的看法，以便對(duì)同學(xué)們的學(xué)習(xí)有所幫助。首先分析一下上面同學(xué)們提出的普遍問題，即為什么上課聽得懂，而課下不會(huì)做？我作為學(xué)理科的教師有這樣的切身感覺：比如讀某一篇文學(xué)作品，文章中對(duì)自然景色的描寫，對(duì)人物心理活動(dòng)的描寫，都寫得令人叫絕，而自己也知道是如此，但若讓自己提筆來寫，未必或者說就不能寫出人家的水平來。聽別人說話，看別人文章，聽懂看懂絕對(duì)沒有問題，但要自己寫出來變成自己的東西就不那么容易了。又比如小孩會(huì)說的東西，要讓他寫出來，就必須經(jīng)過反復(fù)寫的練習(xí)才能達(dá)到那一步。因而要由聽懂變成會(huì)做，就要在聽懂的基礎(chǔ)上多多練習(xí)，方能掌握其中的規(guī)律和奧妙，真正變成自己的東西，這也正是學(xué)習(xí)物理應(yīng)該下功夫的地方。功夫如何下，在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該達(dá)到哪些具體要求，應(yīng)該注意哪些問題，下面我們分幾個(gè)層次來具體分析。記憶，在物理學(xué)習(xí)中，應(yīng)熟記基本概念，規(guī)律和一些基本的結(jié)論，即所謂我們常提起的最基礎(chǔ)的知識(shí)。同學(xué)們往往忽視這些基本概念的記憶，認(rèn)為學(xué)習(xí)物理不用死記硬背這些文字性的東西，其結(jié)果在總復(fù)習(xí)中提問同學(xué)物理概念，能準(zhǔn)確地說出來的同學(xué)很少，即使是成績(jī)不錯(cuò)的同學(xué)也幾乎如此。我不敢絕對(duì)說物理概念背不完整對(duì)你某一次考試或某一階段的學(xué)習(xí)造成多大的影響，但可以肯定地說，這對(duì)你對(duì)物理問題的理解，對(duì)你整個(gè)物理系統(tǒng)知識(shí)的形成都有內(nèi)在的不良影響，說不準(zhǔn)哪一次考試的哪一道題就因?yàn)槟愀拍畈粶?zhǔn)而失分。因此，學(xué)習(xí)語文需要熟記名言警句、學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)必須記憶基本公式，學(xué)習(xí)物理也必須熟記基本概念和規(guī)律，這是學(xué)好物理的最先要的條件，是學(xué)好物理的最基本要求，沒有這一步，下面的學(xué)習(xí)無從談起。積累，是學(xué)習(xí)物理過程中記憶后的工作。在記憶的基礎(chǔ)上，不斷搜集來自課本和參考資料上的許多有關(guān)物理知識(shí)的相關(guān)信息，這些信息有的來自一題，有的來自一道題的一個(gè)插圖，也可能來自一個(gè)小段閱讀材料等等。在搜集整理過程中，要善于將不同知識(shí)點(diǎn)分析歸類，在整理過程中，找出相同點(diǎn)，也找出不同點(diǎn)，以便于記憶。積累過程是記憶和遺忘相互斗爭(zhēng)的過程，但是要通過反復(fù)記憶使知識(shí)更全面、更系統(tǒng)，使公式、定理、定律的聯(lián)系更加緊密，這樣才能達(dá)到積累的目的，絕不能像狗熊掰棒子式的重復(fù)勞動(dòng)，不加思考地機(jī)械記憶，其結(jié)果只能使記憶的比遺忘的還多。綜合，物理知識(shí)是分章分節(jié)的，物理考綱能要求之內(nèi)容也是一塊一塊的，它們既相互聯(lián)系，又相互區(qū)別，所以在物理學(xué)習(xí)過程中要不斷進(jìn)行小綜合，等知識(shí)學(xué)完后再進(jìn)行系統(tǒng)大綜合。這個(gè)過程對(duì)同學(xué)們能力要求較高，章節(jié)內(nèi)容互相聯(lián)系，不同章節(jié)之間可以互相類比，真正將前后知識(shí)融會(huì)貫通，連為一體，這樣就逐漸從綜合中找到知識(shí)的聯(lián)系，同時(shí)也找到了學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣，有了前面知識(shí)的記憶和積累，再進(jìn)行認(rèn)真綜合，就能在解題能力上有所提高。所謂提高能力，說白了就是提高解題、分析問題的能力，針對(duì)一題目，首先要看是什么問題，力的，熱的，電的，光的還是聲的現(xiàn)象，然后再明確研究對(duì)象，結(jié)合題目中所給條件，應(yīng)用相關(guān)物理概念、規(guī)律，也可用一些物理一級(jí)、二級(jí)結(jié)論，才能順利求得結(jié)果?？梢韵胂螅绻锢砘靖拍畈幻鞔_，題目中既給的條件或隱含的條件看不出來，或解題既用的公式不對(duì)或該用一、二級(jí)結(jié)論，而用了原始公式，都會(huì)使解題的速度和正確性受到影響，考試中得到高分就成了空話。提高首先是解決問題熟練，然后是解法靈活，而后在解題方法上有所創(chuàng)新。這里面包括對(duì)同一題的多解，能從多解中選中一種最簡(jiǎn)單的方法；還包括多題一解，一種方法去順利解決多個(gè)類似的題目。真正做到靈巧運(yùn)用，信手拈來的程度。綜上所述，學(xué)習(xí)物理大致有六個(gè)層次，即首先聽懂，而后記住，練習(xí)會(huì)用，漸逐熟練，熟能生巧，有所創(chuàng)新，從基礎(chǔ)知識(shí)最初目標(biāo)，最終達(dá)到學(xué)習(xí)物理的最高境界。

在物理學(xué)習(xí)過程中，依照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的認(rèn)知過程，對(duì)照學(xué)習(xí)的六個(gè)層次，逐漸發(fā)現(xiàn)自己所在的位置及水平，找出自己的不足，進(jìn)而確定自己改進(jìn)和努力方向。初中階段的學(xué)習(xí)是為高中學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備的，對(duì)同學(xué)們自學(xué)能力提出了較高的要求，以上所述的物理學(xué)習(xí)的基本過程，記憶、積累、綜合、提高就是對(duì)自己自學(xué)能力的培養(yǎng)過程，學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)的方法，對(duì)物理有了興趣，掌握了物理這門實(shí)驗(yàn)學(xué)科與實(shí)際結(jié)合比較緊密的特點(diǎn)，經(jīng)過自己艱苦的努力，一定會(huì)把高中物理學(xué)好。希望同學(xué)們有所收獲，祝同學(xué)們?cè)缛杖〉贸晒Γ?/p>

第五篇：物理《基礎(chǔ)練》2參考答案

物理基礎(chǔ)練２

答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

一．選擇題（共8小題）

物理基礎(chǔ)練２

5．物理基礎(chǔ)練２

物理基礎(chǔ)練２

物理基礎(chǔ)練２

三．解答題（共2小題）

14．物理基礎(chǔ)練２