第一篇：初二物理學(xué)上學(xué)期課本基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

初二物理學(xué)上學(xué)期課本基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（滬科）

第一章：打開(kāi)物理世界的大門

1.安徽

出土的雕刻玉版 向人們展示了中國(guó)古人的天圓地方的宇宙觀 2.哥白尼------日心說(shuō)

伽俐略-------經(jīng)典力學(xué)和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的先驅(qū)，并首先用望遠(yuǎn)鏡觀察天空，支持了哥白尼的觀點(diǎn)。

牛頓----------三大運(yùn)動(dòng)定律

愛(ài)因思坦----相對(duì)論

普朗克和波爾-------量子力學(xué)

居里夫人-------兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的女性科學(xué)家

3.物理學(xué)是用來(lái)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)

4.物理學(xué)的研究方法------科學(xué)探究法：提出問(wèn)題

猜想與假設(shè)

制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)

分析與論證

評(píng)估

交流與合作

第二章：運(yùn)動(dòng)的世界

1.機(jī)械運(yùn)動(dòng)--一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體（參照物）位置的改變

2.參照物-----事先被選作參照標(biāo)準(zhǔn)的物體

3.靜止----一個(gè)物體相對(duì)于參照物的位置沒(méi)有發(fā)生改變

4.參照物的選擇：參照物可以任意選擇，要以研究問(wèn)題方便為原則；不能選擇研究對(duì)像本身作為參照物，否則它會(huì)永遠(yuǎn)靜止；同一個(gè)物體所選的參照不同，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不一定相同；物體被選作參照物，它就是靜止的。

5.長(zhǎng)度的基本單位-----米(m)，時(shí)間的基本單位------秒（s)，長(zhǎng)度的測(cè)量工具-----刻度尺；

時(shí)間的測(cè)量工具------表或者停表

6.刻度尺的正確使用：刻度尺要放正，有刻度的一邊要緊貼被測(cè)物體；讀數(shù)時(shí)視線要與尺面垂直；要估讀到分度值的下一位數(shù)，并記下單位；多次測(cè)量取平均值，減小誤差；

7.比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的基本方法：相同的時(shí)間比較路程；相同的路程比較時(shí)間；當(dāng)時(shí)間和路程都不相同時(shí)，比較速度的大小。

8.速度------物體運(yùn)動(dòng)一段路程與運(yùn)動(dòng)這段路程所用的時(shí)間的比值。

9.速度的物理意義-------表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢程度

或者

比較物體運(yùn)動(dòng)的快與慢；

10.速度的基本單位----m/s,常用單位---------km/h，1m/s=3.6km/h，1km/h=5/18 m/s

測(cè)量速度的工具------速度儀；

第二篇：初二物理上下學(xué)期知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

初二物理上下學(xué)期知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

時(shí)間和長(zhǎng)度的測(cè)量

1、長(zhǎng)度的測(cè)量是最基本的測(cè)量，最常用的工具是_______。

2．長(zhǎng)度的主單位是米，用符號(hào)m表示，我們走兩步的距離約是______米.課桌的高度約0.75m

3．長(zhǎng)度的單位還有千米、分米、厘米、毫米、微米，它們關(guān)系是：1km=_______m=103m； 1dm=_______m=10-1 m；1cm=_______m=10-2 米；1mm=0.001m=10-3 m；1m=_______μm；1um=_______m

1m=_______nm；1nm=_______m，人的頭發(fā)絲的直徑、紙張的厚度約為：0.07 m m、70微米

地球的半徑：6400km

4、刻度尺的正確使用：(1).使用前要注意觀察它的_______是否磨損、量程和分度值；(2).用刻度尺測(cè)量時(shí)，尺 要沿著所測(cè)物體放置，不利用磨損的零刻線；(3).讀數(shù)時(shí)視線要與尺面______，在精確測(cè)量時(shí)，要估讀到分度值的

_______；(4).測(cè)量結(jié)果由__________、____________和單位組成。

1、特殊測(cè)量方法：

(1)累積法：把尺寸很小的物體累積起來(lái)，聚成可以用刻度尺來(lái)測(cè)量的數(shù)量后，再測(cè)量出它的總長(zhǎng)度，然后除以這些小物體的個(gè)數(shù)，就可以得出小物體的長(zhǎng)度。如測(cè)量細(xì)銅絲的直徑，測(cè)量一頁(yè)紙的厚度.(2)平移法：方法如圖:

(a)測(cè)硬幣直徑；

(b)測(cè)乒乓球直徑；

(c)測(cè)鉛筆長(zhǎng)度。

(3)替代法：有些物體長(zhǎng)度不方便用刻度尺直接測(cè)量的，就可用其他物體代替測(cè)量。

6、測(cè)量時(shí)間的基本工具是_______。在國(guó)際單位中時(shí)間的單位是秒(s),它的常用單位有

、。1h= 60 min=_________s.7、誤差：測(cè)量值與________值之間的差異，叫誤差。誤差是_______的，它只能盡量減少，而不能消除，常用減少誤差的方法是：____________________

第二章 聲現(xiàn)象知識(shí)歸納1.聲音的發(fā)生：由物體的_________而產(chǎn)生。_________停止，發(fā)聲也停止。

2．聲音的傳播：聲音靠_________傳播。_________不能傳聲。通常我們聽(tīng)到的聲音是靠_________傳來(lái)的。

3．聲速：在空氣中傳播速度是：_________米/秒。聲音在固體傳播比液體_________，而在液體傳播又比空氣體_________。

3．利用回聲可測(cè)距離：S=1/2vt

4．樂(lè)音的三個(gè)特征：_________、響度、_________。(1)音調(diào):是指聲音的_________，它與發(fā)聲體的_________有關(guān)系。(2)響度:是指聲音的_________，跟發(fā)聲體的_________、聲源與聽(tīng)者的距離有關(guān)系。

5．減弱噪聲的途徑：(1)在_________減弱；(2)在_________減弱；(3)在_________減弱。

6．可聽(tīng)聲：頻率在_________之間的聲波：超聲波：頻率高于_________的聲波；次聲波：頻率低于_________的聲波。

7．超聲波特點(diǎn)：_________性好、_________強(qiáng)、聲能較集中。具體應(yīng)用有：_________、_________、超聲波速度測(cè)定器、超聲波清洗器、超聲波焊接器等。

9．次聲波的特點(diǎn)：可以傳播很_____，很容易繞過(guò)_________，而且無(wú)孔不入。一定強(qiáng)度的次聲波對(duì)人體會(huì)造成危害，甚至毀壞機(jī)械建筑等。它主要產(chǎn)生于自然界中的火山爆發(fā)、海嘯地震等，另外人類制造的火箭發(fā)射、飛機(jī)飛行、火車汽車的奔馳、核爆炸等也能產(chǎn)生

聲波。第三章 光現(xiàn)象知識(shí)歸納

1.光源：自身能夠發(fā)光的物體叫光源。

2.太陽(yáng)光是由____________________________________七種色光組成的。

3．光的三原色是：__________________；顏料的三原色是：__________________。

4．不可見(jiàn)光包括有：_________和_________。特點(diǎn)：紅外線能使被照射的物體_________，具有熱效應(yīng)（如太陽(yáng)的熱就是以紅外線傳送到地球上的）；紫外線最顯著的性質(zhì)是__________________發(fā)光，另外還可以滅菌、________。

5.光的直線傳播：光在_________中是沿直線傳播。

6．光在真空中傳播速度最大，是_________米/秒，而在空氣中傳播速度也認(rèn)為是_________米/秒。

7．我們能看到不發(fā)光的物體是因?yàn)檫@些物體反射的光射入了我們的眼睛。

8．光的反射定律：_________光線與_________光線、法線在_________平面上，反射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，________角等于_________角。（注：光路是 _________的）

9．漫反射和鏡面反射一樣遵循光的反射定律。

10．平面鏡成像特點(diǎn)：

(1)平面鏡成的是_________像；像是

、、像(2)像與物體大小_________，（3）像與物體到鏡面的距離_________；(4)像與物體關(guān)于___________

11．平面鏡應(yīng)用：(1)_________；(2)_________。

12．平面鏡在生活中使用不當(dāng)會(huì)造成光污染。

球面鏡包括凸面鏡（凸鏡）和凹面鏡（凹鏡），它們都能成像。具體應(yīng)用有：車輛的后視鏡、商場(chǎng)中的反光鏡是凸面鏡；手電筒的反光罩、太陽(yáng)灶、醫(yī)術(shù)戴在眼睛上的反光鏡是凹面鏡。13.光的折射：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般發(fā)生_________的現(xiàn)象。

14光的折射規(guī)律：光從空氣斜射入水或其他介質(zhì)，_________光線與_________光線、法線在_________平面上；折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)，折射角_________入射角；入射角增大時(shí)，折射角也隨著

；當(dāng)光線垂直射向介質(zhì)表面時(shí)，傳播方向不改變。（折射光路也是

的）

15.16.凸透鏡：中間厚邊緣薄的透鏡，它對(duì)光線有_______作用，所以也叫會(huì)聚透鏡。

凹透鏡對(duì)光線有_______作用。

凸透鏡和凹透鏡區(qū)分方法：①看：看字的大小

②照：能否使太陽(yáng)光會(huì)集 ③摸：透鏡的厚薄

17.18.凸透鏡成像：

物距u

正立或倒立

放大或縮小 虛像或?qū)嵪?/p>

像距v

應(yīng)用 u>2f

u=2f

f

u

u=f

口訣：一焦分______，二焦分_______。實(shí)像異側(cè)倒，虛像同側(cè)正。

16．作光路圖注意事項(xiàng)：

17．(1).要借助工具作圖；(2)是實(shí)際光線畫_________線，不是實(shí)際光線畫_________線；(3)光線要帶箭頭，光 入射光 法線 反射光線與光線之間要連接好，不要斷開(kāi)；(4)作光的反射或折射光路圖時(shí)，應(yīng)先在入射點(diǎn)作出法線(虛線)，然后根據(jù)反射角與入射角或折射角與入射角的關(guān)系作出光線；(5)光發(fā)生折射時(shí)，處于_________中的那個(gè)角較大；(6)平行主光軸的光線經(jīng)凹透鏡發(fā)散后的光線的反向延長(zhǎng)線一定相交在虛焦點(diǎn)上；(7)平面鏡成像時(shí)，反射光線的反向延長(zhǎng)線一定經(jīng)過(guò)鏡后的像；(8)畫透鏡時(shí)，一定要在透鏡內(nèi)畫上斜線作陰影表示實(shí)心。18．人的眼睛像一架神奇的_________，晶狀體相當(dāng)于照相機(jī)的鏡頭（凸透鏡），視網(wǎng)膜相當(dāng)照相機(jī)內(nèi)的_________。

18．近視眼看不清遠(yuǎn)處的景物，需要配戴_________鏡；遠(yuǎn)視眼看不清近處的景物，需要配戴_________鏡。

19．望遠(yuǎn)鏡能使遠(yuǎn)處的物體在近處成像，其中伽利略望遠(yuǎn)鏡目鏡是凹透鏡，物鏡是凸透鏡；開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡目鏡物鏡都是凸透鏡（物鏡焦距長(zhǎng)，目鏡焦距短）。

20．顯微鏡的目鏡物鏡也都是凸透鏡（物鏡焦距短，目鏡焦距長(zhǎng)）。

第四章 物態(tài)變化知識(shí)歸納

1.溫度：是指物體的_________程度。測(cè)量的工具是_________, 溫度計(jì)是根據(jù)液體的_________的原理制成的。

2.攝氏溫度(℃):單位是攝氏度。1攝氏度的規(guī)定：把冰水混合物溫度規(guī)定為0度，把一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸水的溫度規(guī)定為100度，在0度和100度之間分成100等分，每一等分為1℃。

３．常見(jiàn)的溫度計(jì)有(1)實(shí)驗(yàn)室用溫度計(jì)；(2)體溫計(jì)；(3)寒暑表。

體溫計(jì)：測(cè)量范圍是__________________，每一小格是________℃。

4.溫度計(jì)使用：(1)使用前應(yīng)觀察它的_________和最小刻度值；(2)使用時(shí)溫度計(jì)玻璃泡要_________浸入被測(cè)液體中，不要碰到_________或_________；(3)待溫度計(jì)示數(shù)________后再讀數(shù)；(4)讀數(shù)時(shí)玻璃泡要_________留在被測(cè)液體中，視線與溫度計(jì)中液柱的上表面_________。

5._________、_________、_________是物質(zhì)存在的三種狀態(tài)。

6.熔化：物質(zhì)從_________變成_________的過(guò)程叫熔化。要_________。

7.凝固：物質(zhì)從_________變成_________的過(guò)程叫凝固。要_________.8.熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)：晶體熔化時(shí)保持不變的溫度叫_________。晶體凝固時(shí)保持不變的溫度叫_________。晶體的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)_________。

9.晶體和非晶體的重要區(qū)別：晶體都有一定的熔化溫度（即熔點(diǎn)），而非晶體 _________熔點(diǎn)。

10.熔化和凝固曲線圖：

11.11.（晶體熔化和凝固曲線圖）

(非晶體熔化曲線圖）

12.上圖中AD是晶體熔化曲線圖，晶體在AB段處于_________，在BC段是_________過(guò)程，吸熱，但溫度_________，處于_________狀態(tài)，CD段處于_________；而DG是晶體凝固曲線圖，DE段于_________，EF段是_________過(guò)程，放熱，溫度_________，處于_________狀態(tài)，F(xiàn)G處于_________態(tài)。

13.汽化：物質(zhì)從_________變?yōu)開(kāi)________的過(guò)程叫汽化，汽化的方式有_________和_________。都要_________熱。

14.蒸發(fā)：是在_________溫度下，且只在液體表面發(fā)生的，緩慢的汽化現(xiàn)象。

15.沸騰：是在_________溫度(沸點(diǎn))下，在液體_________和_________同時(shí)發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象。液體沸騰時(shí)要_________熱，但溫度保持不變，這個(gè)溫度叫沸點(diǎn)。

16.影響液體蒸發(fā)快慢的因素：(1)液體溫度；(2)液體表面積；(3)液面上方空氣流動(dòng)快慢。

17.液化：物質(zhì)從_________變成_________的過(guò)程叫液化，液化要______熱。使氣體液化的方法有：_________和_________。（液化現(xiàn)象如：“白氣”、霧、等）

18.升華和凝華：物質(zhì)從_________直接變成_________叫升華，要吸熱；而物質(zhì)從_________直接變成_________叫凝華，要放熱。第五章 物質(zhì)的物理屬性知識(shí)歸納

1．質(zhì)量(m)：物體中含有__________________叫質(zhì)量。

2．質(zhì)量國(guó)際單位是: _________。其他有：噸，克，毫克，1噸=103千克=106克=109毫克（進(jìn)率是千進(jìn)）

3．物體的質(zhì)量不隨_________,_________,位置和_________而改變。

4．質(zhì)量測(cè)量工具：實(shí)驗(yàn)室常用_________測(cè)質(zhì)量。常用的天平有托盤天平和物理天平。

5．天平的正確使用：(1)把天平放在_________臺(tái)上，把_________放在標(biāo)尺左端的零刻線處；(2)調(diào)節(jié)_________，使指針指在分度盤的中線處，這時(shí)天平平衡；(3)把物體放在_________盤里，用_________向右盤加減砝碼并調(diào)節(jié)游碼在標(biāo)尺上的位置，直到橫梁恢復(fù)平衡；(4)這時(shí)物體的質(zhì)量等于右盤中砝碼總質(zhì)量加上游碼所對(duì)的刻度值。

6．使用天平應(yīng)注意：(1)不能超過(guò)最大_________；(2)加減砝碼要用_________，且動(dòng)作要輕；(3)不要把潮濕的物體和化學(xué)藥品直接放在托盤上。

6．密度：某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度。用ρ表示_________，m表示_________，V表示_________，密度單位是_________，(還有：克/厘米3)，1克/厘米3=_________千克/米3；質(zhì)量m的單位是：千克；體積V的單位是米3。

7．密度是物質(zhì)的一種_________，不同種類的物質(zhì)密度一般_________。

8．水的密度ρ=_________千克/米3

9．密度知識(shí)的應(yīng)用：(1)鑒別物質(zhì)：用天平測(cè)出質(zhì)量m和用量筒測(cè)出體積V就可據(jù)公式：求出物質(zhì)密度。再查密度表。

(2)求質(zhì)量：m=ρV。

(3)求體積：

11．物質(zhì)的物理屬性包括：_________、_________、_________、_________、_________。

一、力

1、定義：。

2、單位：

，簡(jiǎn)稱：

，符號(hào)是。

2、三要素：力的、、叫做力的三要素。

3、作用效果：①力可以改變

。②力可以使物體。

二、彈力

1、定義：物體由于

而產(chǎn)生的力。方向：跟形變的方向相

（反/同）。

2、彈簧測(cè)力計(jì)的原理：在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)與所受到的拉力成正比。

三、重力

1、定義：

叫做重力。

2、大小：G=mg，g=9.8N/kg。方向：

。作用點(diǎn)：在物體的重心。

四、牛頓第一定律和慣性

1、牛頓第一定律：一切物體在沒(méi)有受到外力作用時(shí)，總保持

狀態(tài)或

狀態(tài)。

2、慣性：

叫做慣性。慣性只與物體的 有

關(guān)，與物體

關(guān)。

3、力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。

五、二力平衡

1、一個(gè)物體在兩個(gè)力作用下，如果能保持

狀態(tài)或

狀態(tài)，這兩個(gè)力叫二力平衡。

2、二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個(gè)力，大小

，方向，并且在 直線上。

六、摩擦力

1、定義：相互接觸的兩個(gè)物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)（趨勢(shì)）時(shí)，在接觸面產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)（趨勢(shì)）的力叫摩擦力。方向：與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向

（相同/相反）。

2、產(chǎn)生的條件：①

；②

；③。

3、決定摩擦力大小的因素：物體間的壓力大小和接觸面的粗糙程度。摩擦分、和。

4、（1）增大摩擦的方法：①

；②

；③

。（2）減小摩擦的方法：①

；②

；③。

七、壓強(qiáng)

1、定義：物體所受

與

之比叫壓強(qiáng)。

2、壓強(qiáng)是表示壓力作用效果，它的大小與壓力大小和受力面積有關(guān)。

3、壓強(qiáng)的公式：

。國(guó)際單位：Pa。1Pa=lN/m2。

4、（1）增大壓強(qiáng)的方法：①

：②。

（2）減小壓強(qiáng)的方法：①

：②。

5、液體壓強(qiáng)由液體重力產(chǎn)生，大小與液體

和液體

有關(guān)，液體壓強(qiáng)公式：

。連通器里的液體在不流動(dòng)時(shí)，各容器中的液面高度總是的。

6、大氣壓是由空氣重力產(chǎn)生，半球?qū)嶒?yàn)證明了大氣壓強(qiáng)是存在，大氣壓的測(cè)量—托里拆利實(shí)驗(yàn)，P0=1.013Xl05Pa=760mmHg。

7、在氣體和液體中，流速越大的位置壓強(qiáng)越。

八、浮力

2、定義：

。方 向：。

3、產(chǎn)生的原因：浸在液體中的物體受到液體對(duì)它的向上和向下的 差，公式。

4、阿基米德原理：浸在液體(氣體)中的物體受到的浮力，浮力大小等于它排開(kāi)的液體(氣體)的重力。公式：

5、計(jì)算浮力方法有三種：

（1）秤量法：

（2）平衡法：

（3）阿基米德原理：

向下的 壓力)。

6、物體的浮沉條件：

（1）用浮力與物體重力比較：

①F浮 G，③F浮=G，（2）用物體與液體的密度比較：（3）

九、功

1、定義：

與力的方向上移動(dòng)的 的乘積。公式：

，單位：。

2、做功的兩個(gè)必要因素：

①

；②

。=液

②

(壓力差法：F浮= F向上的壓力—F。，

第三篇：初二上學(xué)期物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

八年級(jí)上冊(cè)物理復(fù)習(xí)提綱

第一章

機(jī)械運(yùn)動(dòng)

一、長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量

1、測(cè)量某個(gè)物理量時(shí)用來(lái)進(jìn)行比較的標(biāo)準(zhǔn)量叫做單位。為方便交流，國(guó)際計(jì)量組織制定了一套國(guó)際統(tǒng)一的單位，叫國(guó)際單位制（簡(jiǎn)稱SI）。

2、長(zhǎng)度的單位：在國(guó)際單位制中，長(zhǎng)度的基本單位是米(m)，其他單位有：千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、納米(nm)。1km=1 000m；1dm=0.1m；1cm=0.01m；1mm=0.001m；1μm=0.000 001m；1nm=0.000 000 001m。測(cè)量長(zhǎng)度的常用工具：刻度尺?？潭瘸叩氖褂梅椒ǎ?② 注意刻度標(biāo)尺的零刻度線、最小分度值和量程；

②測(cè)量時(shí)刻度尺的刻度線要緊貼被測(cè)物體，位置要放正，不得歪斜，零刻度線應(yīng)對(duì)準(zhǔn)所測(cè)物體的一端； ③讀數(shù)時(shí)視線要垂直于尺面，并且對(duì)正觀測(cè)點(diǎn)，不能仰視或者俯視。

3、國(guó)際單位制中，時(shí)間的基本單位是秒(s)。時(shí)間的單位還有小時(shí)(h)、分(min)。1h=60min 1min=60s。

4測(cè)量值和真實(shí)值之間的差異叫做誤差，我們不能消滅誤差，但應(yīng)盡量減小誤差。誤差的產(chǎn)生與測(cè)量?jī)x器、測(cè)量方法、測(cè)量的人有關(guān)。減少誤差方法：多次測(cè)量求平均值、選用精密測(cè)量工具、改進(jìn)測(cè)量方法。誤差與錯(cuò)誤區(qū)別：誤差不是錯(cuò)誤，錯(cuò)誤不該發(fā)生能夠避免，誤差永遠(yuǎn)存在不能避免。

二、運(yùn)動(dòng)的描述

1、運(yùn)動(dòng)是宇宙中最普遍的現(xiàn)象，物理學(xué)里把物體位置變化叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

2、在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，選作標(biāo)準(zhǔn)的物體叫做參照物。參照物的選擇：任何物體都可做參照物，應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的參照物（不能選被研究的物體作參照物）。研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，通常 選地面為參照物。選擇不同的參照物來(lái)觀察同一個(gè)物體結(jié)論可能不同。同一個(gè)物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止取決于所選的參照物，這就是運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性。

三、運(yùn)動(dòng)的快慢

1、物體運(yùn)動(dòng)的快慢用速度表示。在相同時(shí)間內(nèi)，物體經(jīng)過(guò)的路程越長(zhǎng)，它的速度就越快； 物體經(jīng)過(guò)相同的路程，所花的時(shí)間越短，速度越快。

在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，速度等于運(yùn)動(dòng)物體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程。

在物理學(xué)中，為了比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢，采用“相同時(shí)間比較路程”的方法，也就是將物體運(yùn)動(dòng)的路程除以所用時(shí)間。這樣，在比較不同運(yùn)動(dòng)物體的快慢時(shí)，可以保證時(shí)間相同。

計(jì)算公式：v=s/t

其中：s——路程——米(m)；t——時(shí)間——秒(s)；v——速度——米/秒(m/s)

國(guó)際單位制中，速度的單位是米每秒，符號(hào)為m/s或m·s-1，交通運(yùn)輸中常用千米每小時(shí)做速度的單位，符號(hào)為km/h或km·h-1，1m/s=3.6km/h。v=s/t，變形可得：s=v/t，t=s/v。

快慢不變，沿著直線的運(yùn)動(dòng)叫勻速直線運(yùn)動(dòng)。勻速直線運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)速度變化的運(yùn)動(dòng)叫變速運(yùn)動(dòng)，變速運(yùn)動(dòng)的快慢用平均速度來(lái)表示，粗略研究時(shí)，也可用速度的公式來(lái)計(jì)算，平均速度=總路程/總時(shí)間。

四

測(cè)平均速度

1、實(shí)驗(yàn)原理：

V=S/t

2、實(shí)驗(yàn)器材： 刻度尺、停表、小車 斜面

3、實(shí)驗(yàn)時(shí)用刻度尺測(cè)出小車通過(guò)的路程，用停表測(cè)出小車通過(guò)這段路程所用的時(shí)間，在用公式v=s/t計(jì)算出小車在這段路程的平均速度。

4、探究小車沿斜面下滑的速度是否變化？如何變化？ 具體測(cè)量過(guò)程和記錄表格：

得出的結(jié)論:

小車從斜面滑下是越滑越快

第二章

聲現(xiàn)象

一、聲音的產(chǎn)生與傳播

1、一切發(fā)聲的物體都在振動(dòng)。用手按住發(fā)音的音叉，發(fā)音也停止，該現(xiàn)象說(shuō)明振動(dòng)停止發(fā)聲也停止。振動(dòng)的物體叫聲源。人說(shuō)話，唱歌靠聲帶的振動(dòng)發(fā)聲，婉轉(zhuǎn)的鳥(niǎo)鳴靠鳴膜的振動(dòng)發(fā)聲，清脆的蟋蟀叫聲靠翅膀摩擦的振動(dòng)發(fā)聲，其振動(dòng)頻率一定在20-20000次/秒之間。

2、聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳聲。在空氣中，聲音以看不見(jiàn)的聲波來(lái)傳播，聲波到達(dá)人耳，引起鼓膜振動(dòng)，人就聽(tīng)到聲音。氣體、液體、固體都能發(fā)聲，空氣能傳播聲音。

3、聲音在介質(zhì)中的傳播速度簡(jiǎn)稱聲速。一般情況下，v固>v液>v氣

聲音在15℃空氣中的傳播速度是340m/s合1224km/h，在真空中的傳播速度為0m/s。

4、回聲是由于聲音在傳播過(guò)程中遇到障礙物被反射回來(lái)而形成的。如果回聲到達(dá)人耳比原 聲晚0.1s以上人耳能把回聲跟原聲區(qū)分開(kāi)來(lái)，此時(shí)障礙物到聽(tīng)者的距離至少為17m。利用：利用回聲可以測(cè)定海底深度、冰山距離、敵方潛水艇的遠(yuǎn)近測(cè)量中要先知道聲音

在海水中的傳播速度，測(cè)量方法是：測(cè)出發(fā)出聲音到受到反射回來(lái)的聲音訊號(hào)的時(shí)間t，查出聲音在介質(zhì)中的傳播速度v，則發(fā)聲點(diǎn)距物體S=vt/2。

二、聲音的特性

1、樂(lè)音是物體做規(guī)則振動(dòng)時(shí)發(fā)出的聲音。

2、音調(diào)：人感覺(jué)到的聲音的高低。音調(diào)跟發(fā)聲體振動(dòng)頻率有關(guān)系，頻率越高音調(diào)越高；頻率越低音調(diào)越低。物體在1s振動(dòng)的次數(shù)叫頻率，物體振動(dòng)越快頻率越高。頻率單位次/秒又記作Hz。

超聲和次聲：人能感受聲音的頻率有一定的范圍，多數(shù)人能聽(tīng)到的頻率范圍大約從 20 HZ~ 20000 HZ。人們把高于 20000 HZ的聲叫做超聲波；把低于20 HZ的聲叫做次聲波，它們都統(tǒng)稱為聲，但人們都聽(tīng)不見(jiàn)。蝙蝠、海豚發(fā)出的聲常為超聲波；地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)，還有大象發(fā)出的聲是次聲波。動(dòng)物的聽(tīng)覺(jué)范圍比人的聽(tīng)覺(jué)范圍廣

3、響度：人耳感受到的聲音的大小。響度跟發(fā)生體的振幅和距發(fā)聲距離的遠(yuǎn)近有關(guān)。物體在振動(dòng)時(shí)，偏離原來(lái)位置的最大距離叫振幅。振幅越大響度越大。增大響度的主要方法是：減小聲音的發(fā)散。

（1）聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的；（2）聲音的大小跟發(fā)聲體的振幅有關(guān)。

4、音色：由物體本身決定。人們根據(jù)音色能夠辨別樂(lè)器或區(qū)分人。

5、區(qū)分樂(lè)音三要素：聞聲知人——依據(jù)不同人的音色來(lái)判定；高聲大叫——指響度；高音 歌唱家——指音調(diào)。

三、聲的利用可以利用聲來(lái)傳播信息和傳遞能量。

四、噪聲的危害和控制

1、當(dāng)代社會(huì)的四大污染：噪聲污染、水污染、大氣污染、固體廢棄物污染。

2、物理學(xué)角度看，噪聲是指發(fā)聲體做無(wú)規(guī)則的雜亂無(wú)章的振動(dòng)發(fā)出的聲音；環(huán)境保護(hù)的角度噪聲是指妨礙人們正常休息、學(xué)習(xí)和工作的聲音，以及對(duì)人們要聽(tīng)的聲音起干擾作用的聲音。

3、人們用分貝（dB）來(lái)劃分聲音等級(jí)；聽(tīng)覺(jué)下限0dB；為保護(hù)聽(tīng)力應(yīng)控制噪聲不超過(guò)90dB； 為保證工作學(xué)習(xí)，應(yīng)控制噪聲不超過(guò)70dB；為保證休息和睡眠應(yīng)控制噪聲不超過(guò)50dB。

4、減弱噪聲的方法：在聲源處減弱、在傳播過(guò)程中減弱、在人耳處減弱。

第三章

物態(tài)變化

一、溫度

1、定義：溫度表示物體的冷熱程度。

2、單位：

①國(guó)際單位制中采用熱力學(xué)溫度。②常用單位是攝氏度（℃）規(guī)定：在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度為0度，沸水的溫度為100度，它們之間分成100等份，每一等份叫1攝氏度 某地氣溫-3℃讀做：零下3攝氏度或負(fù)3攝氏度 ③換算關(guān)系T=t + 273K

3、測(cè)量——溫度計(jì)（常用液體溫度計(jì)）

①溫度計(jì)構(gòu)造：下有玻璃泡，里盛水銀、煤油、酒精等液體；內(nèi)有粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管，在外面的玻璃管上均勻地刻有刻度。

②溫度計(jì)的原理：利用液體的熱脹冷縮進(jìn)行工作。

③分類及比較：

常用溫度計(jì)的使用方法：

使用前：觀察它的量程，判斷是否適合待測(cè)物體的溫度；并認(rèn)清溫度計(jì)的分度值，以便準(zhǔn)確讀數(shù)。使用時(shí)：溫度計(jì)的玻璃泡全部浸入被測(cè)液體中，不要碰到容器底或容器壁；溫度計(jì)玻璃泡浸入被測(cè)液體中稍候一會(huì)兒，待溫度計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)；讀數(shù)時(shí)玻璃泡要繼續(xù)留在被測(cè)液體中，視線與溫度計(jì)中液柱的上表面相平。

二、熔化和凝固 ①熔化：

定義：物體從固態(tài)變成液態(tài)叫熔化。

晶體物質(zhì)：海波、冰、石英水晶、熔化圖象

非晶體物質(zhì)：松香、石蠟玻璃、瀝青、蜂蠟

食鹽、明礬、奈、各種金屬

熔化圖象：

熔化特點(diǎn)：固液共存，吸熱，溫度不變

熔化特點(diǎn)：吸熱，先變軟變稀，最后變?yōu)橐簯B(tài)溫度不斷上升。

熔點(diǎn)：晶體熔化時(shí)的溫度。

熔化的條件：（1）達(dá)到熔點(diǎn)。（2）繼續(xù)吸熱。

凝固定義：物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)叫凝固。

晶體凝固圖象：

凝固特點(diǎn)：固液共非晶體凝固圖像：

凝固特點(diǎn)：放熱，逐漸變稠、變黏、變硬、最后成固體，溫度不斷降低。

凝固點(diǎn)：晶體熔化時(shí)的溫度

存，放熱，溫度不變 凝固的條件：⑴ 達(dá)到凝固點(diǎn)。⑵ 繼續(xù)放熱。

同種物質(zhì)的熔點(diǎn)凝固點(diǎn)相同。

三、汽化和液化

①汽化：

定義：物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)叫汽化。

蒸發(fā)定義：液體在任何溫度下都能發(fā)生的，并且只在液體表面發(fā)生的汽化現(xiàn)象叫蒸發(fā)。

影響因素：（1）液體的溫度；（2）液體的表面積；（3）液體表面空氣的流動(dòng)。

作用：蒸發(fā)吸熱（吸外界或自身的熱量），具有制冷作用。

定義：在一定溫度下，在液體內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象。

沸點(diǎn)：液體沸騰時(shí)的溫度。沸騰條件：（1）達(dá)到沸點(diǎn)。（2）繼續(xù)吸熱

沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系：一切液體的沸點(diǎn)都是氣壓減小時(shí)降低，氣壓增大時(shí)升高

②液化：定義：物質(zhì)從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)叫液化。

方法：（1）降低溫度；（2）壓縮體積。好處：體積縮小便于運(yùn)輸。作用：液化放熱

四、升華和凝華

①升華：定義：物質(zhì)從固態(tài)直接變成氣態(tài)的過(guò)程，吸熱，易升華的物質(zhì)有：碘、冰、干冰、樟腦、鎢。

②凝華：定義：物質(zhì)從氣態(tài)直接變成固態(tài)的過(guò)程，放熱

第四章

光現(xiàn)象

一、光的直線傳播

1、光源：定義：能夠發(fā)光的物體叫光源。

分類：自然光源，如太陽(yáng)、螢火蟲(chóng)；人造光源，如 篝火、蠟燭、油燈、電燈。月亮本身不會(huì)發(fā)光，它不是光源。

2、規(guī)律：光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。

3、光線是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。早晨，看到剛從地平線升起的太陽(yáng)的位置比實(shí)際位置高，該現(xiàn)象說(shuō)明：光在非均勻介質(zhì)中不是沿直線傳播的。

4、應(yīng)用及現(xiàn)象：

①激光準(zhǔn)直。②影子的形成：光在傳播過(guò)程中，遇到不透明的物體，在物體的后面形成黑色區(qū)域即影子。

③日食月食的形成：當(dāng)?shù)厍蛟谥虚g時(shí)可形成月食。

如圖：在月球后1的位置可看到日全食，在2的位置看到日偏食，在3的位置看到日環(huán)食。

④小孔成像：小孔成像實(shí)驗(yàn)早在《墨經(jīng)》中就有記載小孔成像成倒立的實(shí)像，其像的形狀與孔的形狀無(wú)關(guān)。

5、光速：

光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s；光在空氣中速度約為3×108m/s。光在水中速度為真空中光速的3/4，在玻璃中速度為真空中速度的2/3。

二、光的反射

1、定義：光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)表面時(shí)，一部分光被反射回原 來(lái)介質(zhì)的現(xiàn)象叫光的反射。

2、反射定律：三線同面,法線居中,兩角相等,光路可逆.即:反射光線與入射光線、法線在同一平面上，反射光線和入射光線分居于法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。光的反射過(guò)程中光路是可逆的。不發(fā)光物體把照在它上面的光反射進(jìn)入我們的眼睛

3、分類：

（1）鏡面反射：

定義：射到物面上的平行光反射后仍然平行 條件：反射面平滑。

應(yīng)用：迎著太陽(yáng)看平靜的水面，特別亮。黑板“反光”等，都是因?yàn)榘l(fā)生了鏡面反射

（2）漫反射：

定義：射到物面上的平行光反射后向著不同的方向，每條光線遵守光的反射定律。條件：反射面凹凸不平。

應(yīng)用：能從各個(gè)方向看到本身不發(fā)光的物體，由于光射到物體上發(fā)生漫反 射的緣故。

三、平面鏡成像

1、平面鏡：

成像特點(diǎn)：等大,等距，垂直，虛像

①像、物大小相等

②像、物到鏡面的距離相等。

③像、物的連線與鏡面垂直

④物體在平面鏡里所成的像是虛像。

成像原理：光的反射定理；作用：成像、改變光路。實(shí)像和虛像：

實(shí)像：實(shí)際光線會(huì)聚點(diǎn)所成的像

虛像：反射光線反向延長(zhǎng)線的會(huì)聚點(diǎn)所成的像

2、球面鏡：

定義：用球面的內(nèi)表面作反射面。

凹面鏡

性質(zhì)：凹鏡能把射向它的平行光線會(huì)聚在一點(diǎn)；從焦點(diǎn)射向凹鏡的反射光是平行光

應(yīng)用：太陽(yáng)灶、手電筒、汽車頭燈。定義：用球面的外表面做反射面。

凸面鏡

性質(zhì)：凸鏡對(duì)光線起發(fā)散作用。凸鏡所成的象是縮小的虛像

應(yīng)用：汽車后視鏡

四、光的折射

1、折射：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。當(dāng)發(fā)生折射現(xiàn)象時(shí)，一定也發(fā)生了反射現(xiàn)象。當(dāng)光線垂直射向兩種物質(zhì)的界面時(shí)，傳播方向不變。

2、光的折射規(guī)律：在折射現(xiàn)象中，折射光線、入射光線和法線都在同一個(gè)平面內(nèi)；光從 空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí)，折射光線向法線方向偏折（折射角＜入射角）；光從水或其他介質(zhì)中斜射入空氣中時(shí)，折射光線向界面方向偏折（折射角＞入射角）。在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。在光的折射現(xiàn)象中，入射角增大，折射角也隨之增大。在光的折射現(xiàn)象中，介質(zhì)的密度越小，光速越大，與法線形成的角越大。

3、折射的現(xiàn)象：

①?gòu)陌渡舷蛩锌?，水好像很淺，沿著看見(jiàn)魚(yú)的 方向叉，卻叉不到；從 水中看岸上的東西，好像變高了。②筷子在水中好像“折”了。③海市蜃樓。④彩虹。

從岸邊看水中魚(yú)N的光路圖（圖1）： 圖中的N點(diǎn)是魚(yú)所在的真正位置，N'點(diǎn)是我們看到的魚(yú)，從圖中可以得知，我們看到的魚(yú)比實(shí)際位置高。像點(diǎn)就是兩條折射光線的反向 延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。在完成折射的光路圖時(shí)可畫一條垂直于介質(zhì)交界面的光線，便于繪制。

五、光的色散

1、三棱鏡把白光分解成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫

七種顏色的光的現(xiàn)象叫光的色散。太陽(yáng)光（即白光）是由多種色光混合而成的這是英國(guó)牛頓發(fā)現(xiàn)的。

2、彩虹是光的色散現(xiàn)象，海市蜃樓是光的折射現(xiàn)象。

3、色光的三原色是指 紅、綠、藍(lán)。

4、物體的顏色：應(yīng)用：綠光照到一個(gè)穿白上衣紅裙子的人身上，看見(jiàn)的是綠色上衣，黑

色的裙子。（反射與物體顏色相同的色光，不同顏色的就被吸收而成黑色）

5、看不見(jiàn)的光：是指紅光之外的輻射叫紅外線和在光譜的紫端以外的看不見(jiàn)的光叫紫外線。（2）、紅外線的作用：（1）制紅外線夜視儀。（2）紅外線遙控。（3）紅外線燒烤食物（4）紅外線測(cè)溫度。

（3）、紫外線的作用：（1）有助于人體合成 維生素c。（2）殺死微生物

滅菌。（3）能使熒光物質(zhì)發(fā)光來(lái)識(shí)別鈔票的真?zhèn)巍?/p>

第五章

透鏡及其應(yīng)用

一、透鏡

1、名詞薄透鏡：透鏡的厚度遠(yuǎn)小于球面的半徑。

主光軸：通過(guò)兩個(gè)球面球心的直線。

光心：（O）即薄透鏡的中心。性質(zhì)：通過(guò)光心的光線傳播方向不改變。

焦點(diǎn)（F）：凸透鏡能使跟主光軸平行的光線會(huì)聚在主光軸上的一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫焦點(diǎn)。焦距（f）：焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離。

區(qū)別：凸透鏡：中間厚，兩邊??；凹透鏡：中間薄，兩邊厚

2、典型光路

照相機(jī)和投影儀所成的像，是光通過(guò)凸透鏡射出后會(huì)聚在那里所成的，如果把感光膠片放在那里，真的能記錄下所成的像。這種像叫做實(shí)像。物體和實(shí)像分別位于凸透鏡的兩側(cè)。

凸透鏡成實(shí)像情景：光屏能承接到所形成的像，物和實(shí)像在凸透鏡兩側(cè)。凸透鏡成虛像情景：光屏不能承接所形成的像，物和虛像在凸透鏡同側(cè)。

三、凸透鏡成像的規(guī)律

1、實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)時(shí)點(diǎn)燃蠟燭，使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度，目的是：使?fàn)T焰的像成在光屏中央。若在實(shí)驗(yàn)時(shí)，無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有： ①蠟燭在焦點(diǎn)以內(nèi)；

②燭焰在焦點(diǎn)上③燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度；

④蠟燭到凸透鏡的距離稍大于焦距，成像在很遠(yuǎn)的地方，光具座的光屏無(wú)法移到該位置。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（凸透鏡成像規(guī)律）

F分虛實(shí)，2f大小，實(shí)倒虛正

3、對(duì)規(guī)律的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)：

（1）u＝f是成實(shí)像和虛象，正立像和倒立像，像物同側(cè)和異側(cè)的分界點(diǎn)。

（2）u＝2f是像放大和縮小的分界點(diǎn)

（3）當(dāng)像距大于物距時(shí)成放大的實(shí)像（或虛像），當(dāng)像距小于物距時(shí)成倒立縮小的實(shí)像（4）成實(shí)像時(shí)：

（5）成虛像時(shí)：

當(dāng)物體從遠(yuǎn)處向焦點(diǎn)靠近時(shí)，像逐漸變大，遠(yuǎn)離凸透鏡

① 當(dāng)u＞2f，物體比像移動(dòng)得快 ②當(dāng)f＜u＜2f，物體比像移動(dòng)得慢

第六章

質(zhì)量與密度

一、質(zhì)量

1、質(zhì)量：

（1）定義： 物體所含物質(zhì)的多少叫做質(zhì)量。

用字母 m表示。質(zhì)量的國(guó)際單位是千克（kg），1t= 1000 kg，1kg= 1000 g=1000000 mg.一個(gè)中學(xué)生的質(zhì)量50 kg（2）實(shí)驗(yàn)中常用天平來(lái)測(cè)量物體的質(zhì)量。各種秤也是測(cè)質(zhì)量的工具。

2、天平：天平是測(cè)的質(zhì)量的工具，天平的使用的方法如下：

首先把天平放在 水平的桌面上，之后把游碼放在標(biāo)尺左端的0刻線處，調(diào)節(jié)平衡螺母，使指針指到分度盤的中線處，表示天平已調(diào)平衡。若指針左偏，左右兩個(gè)平衡螺母都像右 調(diào)。平衡后才能稱量質(zhì)量。稱質(zhì)量時(shí)，物體放在天平的左盤，砝碼加在右盤，加砝碼時(shí)先加質(zhì)量大的后加質(zhì)量小的，最后加游碼，直到指針指到分度盤的中線處；讀數(shù)時(shí)物體的質(zhì)量= 砝碼質(zhì)量+ 游碼讀數(shù)質(zhì)量。

3、使用天平稱質(zhì)量時(shí)應(yīng)注意：不能用手拿砝碼，應(yīng)用鑷子加減砝碼，；不能把化學(xué)藥品或液體等直接放在砝碼盤里稱質(zhì)量，要用燒杯等裝起來(lái)稱量；加砝碼時(shí)要輕拿輕放。

如何稱小瓶中水的質(zhì)量？ 瓶和水的總質(zhì)量—空瓶的質(zhì)量

4、質(zhì)量是物體的固有屬性，它不隨位置、狀態(tài)、溫度、形狀

而改變。1kg的冰化成水后質(zhì)量為 1kg，2kg的面拿到月球上質(zhì)量為 2kg，一鐵絲把它彎成鐵環(huán)質(zhì)量不變（變、不變）。

5、天平秤質(zhì)量時(shí)，若物碼放反了，則物體的質(zhì)量= 砝碼質(zhì)量—游碼示數(shù)。

二、密度

1、物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系：

體積相同的不同物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量一般不同，同種物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量與它的體積成正比。

2、一種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值是一定的，物質(zhì)不同，其比值一般不同，這反 映了不同物質(zhì)的不同特性，物理學(xué)中用密度表示這種特性。單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度。

密度的公式：ρ=m/V ρ——密度——千克每立方米（kg/m3）m——質(zhì)量——千克（kg）V——體積——立方米（m3）

密度的常用單位g/cm3，g/cm3單位大，1g/cm3=1.0×103kg/m3。水的密度為1.0×103kg/m3，讀作1.0×103千克每立方米，它表示物理意義是：1立方米的水的質(zhì)量為1.0×103千克。

3、密度的應(yīng)用：鑒別物質(zhì)：ρ=m/V。測(cè)量不易直接測(cè)量的體積：V=m/ρ。測(cè)量不易直接測(cè)量的質(zhì)量：m=ρV。

三、測(cè)量物質(zhì)的密度

1、量筒的使用：液體物質(zhì)的體積可以用量筒測(cè)出。量筒（量杯）的使用方法：

①觀察量筒標(biāo)度的 單位。1L=1dm3 1mL=1cm

3②觀察量筒的最大測(cè)量值（量程）和分度值（最小刻度）。

③讀數(shù)時(shí)，視線與量筒中凹液面的底部相平（或與量筒中凸液面的頂部相平）。

2、測(cè)量液體和固體的密度：只要測(cè)量出物質(zhì)的質(zhì)量和體積，通過(guò)ρ=m/V就能 夠算出物質(zhì)的密度。質(zhì)量可以用天平測(cè)出，液體和形狀不規(guī)則的固體的體積可以用量筒或量杯來(lái)測(cè)量。

四、密度與社會(huì)生活

1、鑒別物質(zhì)：方法是求出物質(zhì)的密度P，再查密度表，與那種物質(zhì)的密度相同就是那種物質(zhì)。

2、間接求物質(zhì)的質(zhì)量：如求天安門紀(jì)念碑的質(zhì)量，先量出長(zhǎng)寬高，求出體積，查出密度，用公式M=PV求出質(zhì)量。

3、間接求體積：質(zhì)量方便測(cè)而體積不便測(cè)時(shí)，用V=M/P求得

4、配需要物質(zhì)的密度：用平均密度P=（M1+M2）/（V1+V2）

5、根據(jù)實(shí)際情況判斷密度、質(zhì)量、體積的變化。

6、同種物質(zhì)意味著密度相同；談到樣品意味著密度相同；談到先制一個(gè)模型意味著體積相同；談到給飛機(jī)減輕重量意味著飛機(jī)的體積不變。質(zhì)量變小

7、一定質(zhì)量的氣體受熱體積膨脹后，密度變小。密度小的上升（在上面）

8、水在4 ℃有反常膨脹現(xiàn)象，即在這個(gè)溫度下水的密度最大；密度大的總在下

層，所以較深的湖底水溫4 ℃而不會(huì)結(jié)冰。

第四篇：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(kāi)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(guò)飽和空位.晶體中含點(diǎn)缺陷的數(shù)目明顯超過(guò)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(lái)不及移出晶體,就會(huì)造成晶體中的空位濃度超過(guò)這時(shí)的平衡值.過(guò)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(guò)程.6點(diǎn)缺陷對(duì)材料的影響.原因無(wú)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(guò)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(lái),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(lái)(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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(wú)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(lái)原子,無(wú)外來(lái)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(wú)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(lái)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(méi)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(kāi)成兩半,形成兩個(gè)表面,切開(kāi)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(kāi)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(guò)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(lái)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(jiàn)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(lái)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(lái)協(xié)調(diào),組成半共格界面.無(wú)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(lái)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(wú)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(guò)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(guò)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(wú)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(wú)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(guò)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?；瘜W(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(jiàn)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(jiàn)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(guò)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(jiàn)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(jiàn),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^(guò)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(lái)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(guò)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(wàn)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(wú)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(wú)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(wú)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(lái)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(wú)規(guī)則排列固定下來(lái).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(guò)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(guò)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(guò)程,發(fā)生結(jié)晶過(guò)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(guò)程,發(fā)生熔化過(guò)程.所以結(jié)晶過(guò)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(guò)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(guò)冷.過(guò)冷到某一程度開(kāi)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(guò)程完成,沒(méi)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)冷度下,ΔGV為負(fù)值,而σ恒為正值.可見(jiàn)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(guò)程為不斷減小到消失3晶核的來(lái)源.熔體在熔點(diǎn)附近時(shí),處在液態(tài)總體的排列是無(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)冷度,也稱為“動(dòng)態(tài)過(guò)冷度”.金屬材料的動(dòng)態(tài)過(guò)冷度很小,僅0.01—0.05℃,而非金屬材料的動(dòng)態(tài)過(guò)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(guò)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(guò)程的潛熱只能通過(guò)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(guò)已凝固的固體散失熱量時(shí),達(dá)到動(dòng)態(tài)過(guò)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(guò)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(lái)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(guò)程的潛熱不僅可通過(guò)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(lái)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(shù)枝晶的生長(zhǎng)按樹(shù)枝方式生長(zhǎng)的晶體稱為樹(shù)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(jiàn)不到樹(shù)枝晶,但凝固過(guò)程中一般體積收縮,樹(shù)枝之間若得不到充分的液體補(bǔ)充,樹(shù)枝晶可保留下來(lái)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(jiàn)樹(shù)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(guò)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(wú)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(wú)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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(lái)保證使用部位無(wú)縮孔疏松實(shí)際為微小分散的收縮孔,樹(shù)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(lái)源析出型(氣體在液,固中的溶解度不同)和反應(yīng)型(凝固過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(lái)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(kāi)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(guò)程從固溶體的凝固特征可知,在晶體長(zhǎng)大過(guò)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(guò)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(jiàn),在略低于開(kāi)始凝固溫度t 1下開(kāi)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(lái),心部的成分來(lái)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(guò)程才結(jié)束.特點(diǎn):①凝固過(guò)程中,液,固兩相的成分偏離液,固相線;②凝固過(guò)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(shù)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(lái)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(guò)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(shù)枝狀生長(zhǎng)和胞狀生長(zhǎng)存在,這是由于凝固過(guò)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(guò)冷現(xiàn)象.現(xiàn)象在相圖中,成分為C0的合金凝固時(shí),開(kāi)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(kāi)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(guò)冷度,這種由成分的不均勻而產(chǎn)生的過(guò)冷度稱為‘成分過(guò)冷’.固溶體凝固過(guò)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(lái)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(guò)冷度稱為成分過(guò)冷.成分過(guò)冷對(duì)凝固過(guò)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(guò)程的實(shí)際溫度分布也不相同,成分過(guò)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(guò)程中不出現(xiàn)成分過(guò)冷現(xiàn)象2成分過(guò)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(guò)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(guò)冷可能生成胞狀到樹(shù)枝晶的各種過(guò)渡組織4成分過(guò)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(shù)枝晶5如果成分過(guò)冷區(qū)域特別大,得到的成分過(guò)冷度也十分大,若達(dá)到形核要求的過(guò)冷度時(shí),在成分過(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)程要求的動(dòng)態(tài)過(guò)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(jiàn)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(méi)有明顯的差別,僅內(nèi)部?jī)上嗟臄?shù)量比有覺(jué)察不到差別3亞(過(guò))

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(guò)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(jiàn)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(guò)程:兩組元在液態(tài)下無(wú)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(lái)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(lái)長(zhǎng)大,形成的β相包圍在α相外圍,將α相與液體分隔開(kāi),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(guò)程,伴隨A組元從α相穿過(guò)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(guò)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(guò)程是A組元穿過(guò)β相向液體處擴(kuò)散,B組元穿過(guò)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(guò)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(lái).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(lái)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(wú)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(guò)程.合金O自液態(tài)冷卻下來(lái),開(kāi)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(guò)冷度,開(kāi)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(kāi)始和結(jié)束處有明顯的轉(zhuǎn)折.如果不過(guò)分考究轉(zhuǎn)變過(guò)程的內(nèi)涵,三元?jiǎng)蚓Х磻?yīng)的過(guò)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(guò)程中,都可得到成分均勻的固溶體.如果在非平衡冷卻過(guò)程,同樣會(huì)出現(xiàn)晶內(nèi)偏析,若晶體以樹(shù)枝晶方式長(zhǎng)大,便得到枝晶偏析組織.在結(jié)晶過(guò)程中,也存在成分過(guò)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(guò)程中各處的濃度不因?yàn)閿U(kuò)散過(guò)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(guò)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(guò)程是間隙原子從所處在的間隙,擠過(guò)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(guò)程,在間隙中的平衡位置的能量為G1,從晶格原子中擠過(guò)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(lái)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(guò)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(wú)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(guò)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(lái)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(jiàn)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiàn)在二元合金的在一定溫下進(jìn)行擴(kuò)散過(guò)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(guò)程進(jìn)行中,系統(tǒng)沒(méi)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(kāi)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(lái)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(guò)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(guò)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(shuō),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(guò)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(guò)程會(huì)伴隨潛熱的釋放(或吸收)和體積

改變的發(fā)生.過(guò)去相圖中介紹的合金凝固過(guò)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(guò)程中無(wú)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(jiàn)的二級(jí)相變有磁性轉(zhuǎn)變,有序－無(wú)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(guò)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(wú)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(guò)程中沒(méi)有原子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),相變前后沒(méi)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)熱激活越過(guò)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(guò)程中界面往往保持平面.由于相變過(guò)程中原子遷移都小于一個(gè)原子間距,又稱為無(wú)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(guò)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(guò)冷,過(guò)冷度越大形核驅(qū)動(dòng)力越大2具備與一定過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)飽和固溶體的分解.過(guò)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(guò)飽和固溶體的分解也叫時(shí)效.經(jīng)過(guò)固溶處理的過(guò)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(guò)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(guò)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^(guò)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(guò)程中不需要新相的形核.在無(wú)限溶解固溶體中,如果溶解時(shí)為吸熱過(guò)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(jiàn)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(wú)擴(kuò)散相變?cè)硬话l(fā)生隨機(jī)走動(dòng)的相變.常見(jiàn)的無(wú)擴(kuò)散相變:馬氏體相變;鐵磁性相變;馬氏體相變特征1無(wú)擴(kuò)散性.馬變中沒(méi)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(wú)畸變面.直線到界面才稍有轉(zhuǎn)折,界面上無(wú)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(wú)光.脆性斷裂:斷裂前因并未經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)程說(shuō)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(lái)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(kāi)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(guò)程,通過(guò)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(guò)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(jiàn),通過(guò)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(guò)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(guò)程中可發(fā)生交割.如果位錯(cuò)AB向下運(yùn)動(dòng)掃過(guò)位錯(cuò)CD,由于掃過(guò)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(lái)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(lái),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(lái)松弛應(yīng)力;③無(wú)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(guò)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來(lái)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(guò)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(lái);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(jiàn)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(kāi)動(dòng),相鄰取向不利的晶粒也能開(kāi)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(lái)變形的晶?？梢赃M(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(lái),連續(xù)地進(jìn)行變形.15塑性變形過(guò)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(jiàn),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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(jiàn)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(guò)程:整個(gè)的蠕變過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程是一熱激活過(guò)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(guò)程的速率相等,便形成了恒定的蠕變速率過(guò)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(wú)規(guī)則排列,沒(méi)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(lái)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(guò)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(guò)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(wú)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(lái)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(guò)幾次變形來(lái)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(guò)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(guò)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?gòu)?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(jué)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(wú)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(guò)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(guò)程類似,首先在材料中形成新的無(wú)畸變的小晶粒,這些小晶粒消耗周圍發(fā)生過(guò)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(guò)的晶體.這個(gè)過(guò)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(guò)塑性變形的晶粒,所以材料經(jīng)過(guò)再結(jié)晶后,由冷塑性變形帶來(lái)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(lái)進(jìn)行,但再結(jié)晶過(guò)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(méi)有確定的轉(zhuǎn)變溫度3再結(jié)晶過(guò)程是不可逆的,相變過(guò)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(wú)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(wú)變形狀態(tài),超過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程,其驅(qū)動(dòng)力是降低其總界面能.長(zhǎng)大過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(wú)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(guò)分長(zhǎng)大3雜質(zhì):無(wú)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(guò)程是否進(jìn)行過(guò)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(lái)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(kāi)裂破壞的可能性.如果溫度超過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程和重新形核并長(zhǎng)大的再結(jié)晶過(guò)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(guò)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(guò)低或變形量過(guò)大可能會(huì)在零件上帶來(lái)殘余應(yīng)力,甚至出現(xiàn)開(kāi)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(guò)壓力加工來(lái)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.

第五篇：初二基礎(chǔ)物理知識(shí)點(diǎn)

物理是考試中的重中之重，所占分值也多。提高物理能力的方法是多看多練多積累，并且多做題，熟悉各種題型對(duì)應(yīng)的公式原理。以下是小編為大家整理歸納的內(nèi)容，希望能夠幫助到大家。

初二基礎(chǔ)物理知識(shí)大全

第一章：走進(jìn)物理世界

1、物理學(xué)史研究光、熱、力、聲、電等形形色色物理現(xiàn)象的規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一門科學(xué)

2、觀察和實(shí)驗(yàn)是獲取物理知識(shí)的重要來(lái)源

3、長(zhǎng)度測(cè)量的工具是刻度尺，長(zhǎng)度的國(guó)際基本單位是米，符號(hào)是m;常用單位還有千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、納米(nm)等。它們之間的換算關(guān)系是

1km=1 000m lm=l0dm ldm=l0cm lm

1mm=1 000μn lμm=1 000nm4、長(zhǎng)度測(cè)量結(jié)果的記錄包括準(zhǔn)確值、估計(jì)值和單位。

5、誤差：測(cè)量值和真實(shí)值之間的差別叫誤差。誤差產(chǎn)生的原因：①與測(cè)量的人有關(guān);②與測(cè)量的工具有關(guān)。任何測(cè)量結(jié)果都有誤差，誤差只能盡量減小，不能絕對(duì)避免;但錯(cuò)誤是可以避免的。

減小誤差的方法：①選用更精密的測(cè)量工具;②采用更合理的測(cè)量方法;

③多次測(cè)量取平均值。

6、測(cè)量時(shí)間的工具是秒表，時(shí)間的國(guó)際基本單位是秒，符號(hào)是s;常用的單位還有小時(shí)(h)、分(min)等。它們之間的換算關(guān)系是 1h=60minlmin=60s7、科學(xué)探究的主要過(guò)程是：提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、指定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作

第二章：聲音與環(huán)境

1、產(chǎn)生：聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的，振動(dòng)停止，聲音就停止;振動(dòng)發(fā)聲的物體叫聲源

2、傳播：聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳播聲音。聲音在介質(zhì)中是以波的形式傳播;在不同的介質(zhì)中傳播速度不同，一般在固體中傳播最快，氣體中傳播最慢。15℃的空氣中聲音傳播速度為340m/s。

3、聲音的三個(gè)特性：

(1)音調(diào)：人耳感覺(jué)到聲音的高低叫音調(diào);音調(diào)的高低跟發(fā)聲體振動(dòng)的頻率有關(guān)，頻率越高，音調(diào)越高。

(2)響度：人耳感覺(jué)到的聲音的強(qiáng)弱，響度的大小跟發(fā)聲體振動(dòng)的幅度有關(guān);振幅越大，響度越大;響度還跟距離發(fā)聲體的遠(yuǎn)近有關(guān)。

(3)音色：又叫音品，不同的發(fā)聲體發(fā)出聲音的音色不同。

4、頻率的高低決定音調(diào)的高低;振幅的大小決定聲音的響度。頻率的單位是赫茲，符號(hào)是Hz，人能感受到的聲音頻率范圍是20Hz~20000Hz。人們把低于20Hz的聲音叫次聲，高于20000Hz的聲音叫超聲。超聲的應(yīng)用有：超聲波粉碎結(jié)石、聲納探測(cè)潛艇、魚(yú)群，B超檢查內(nèi)臟器官。

5、樂(lè)音與噪聲：

樂(lè)音：悅耳動(dòng)聽(tīng)、使人愉快的聲音;是物體做規(guī)則振動(dòng)時(shí)發(fā)出的聲音。

噪聲：使人們感到厭煩、有害身心健康的聲音;是物體做無(wú)規(guī)則振動(dòng)時(shí)發(fā)出的聲音。人們用分貝來(lái)劃分dB聲音的強(qiáng)弱的等級(jí)。

6、控制噪聲的三個(gè)途徑是：吸聲、隔聲、消聲;即在聲源處、在傳播途徑和在接收處控制。

7、聲的利用：(1)聲音可以傳遞信息：如漁民利用聲納探測(cè)魚(yú)群

(2)聲音可以傳遞能量：如某些霧化器利用超聲波產(chǎn)生水霧

8、回聲：聲音在傳播途徑中遇到礙物被返射回去的現(xiàn)象，叫回聲。如回聲比原聲到達(dá)人耳晚0.1s以上，人耳能把他們區(qū)分開(kāi)，否則回聲會(huì)與原聲混在一起會(huì)加強(qiáng)原聲。利用“雙耳效應(yīng)”可以聽(tīng)到立體聲。

第三章：光和眼睛

一、光的傳播

1、光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播;

2、光的直線傳播的應(yīng)用：

(1)小孔成像：像的形狀與小孔的形狀無(wú)關(guān)，像是倒立的實(shí)像(樹(shù)陰下的光斑是太陽(yáng)的像)

(2)取直線：激光準(zhǔn)直(挖隧道定向);整隊(duì)集合;射擊瞄準(zhǔn);

(3)限制視線：坐井觀天(要求會(huì)作有水、無(wú)水時(shí)青蛙視野的光路圖);一葉障目;

(4)影的形成：影子;日食、月食(要求知道日食時(shí)月球在中間;月食時(shí)地球在中間)

3、光線：常用一條帶有箭頭的直線表示光的徑跡和方向;

三、光速

1、真空中光速是宇宙中最快的速度;

2、在計(jì)算中，真空或空氣中光速c=3×108m/s;

3、光在水中的速度約為3/4c，光在玻璃中的速度約為2/3c;

4、光年：是光在一年中傳播的距離，光年是長(zhǎng)度單位;1光年≈9.46×1015m;

注：聲音在固體中傳播得最快，液體中次之，氣體中最慢，真空中不傳播;光在真空中傳播的最快，空氣中次之，透明液體、固體中最慢(二者剛好相反)。光速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聲速，(如先看見(jiàn)閃電再聽(tīng)見(jiàn)雷聲，在100m賽跑時(shí)聲音傳播的時(shí)間不能忽略不計(jì)，但光傳播的時(shí)間可忽略不計(jì))。

四、光的反射

1、當(dāng)光射到物體表面時(shí)，有一部份光會(huì)被物體反射回來(lái)，這種現(xiàn)象叫做光的反射。

2、我們看見(jiàn)不發(fā)光的物體是因?yàn)槲矬w反射的光進(jìn)入了我們的眼睛。

3、反射定律：在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線、法線都在同一個(gè)平面內(nèi);反射光線、入射光線分居法線兩側(cè);反射角等于入射角。

(1)、法線：過(guò)光的入射點(diǎn)所作的與反射面垂直的直線;

(2)入射角：入射光線與法線的夾角;反射角：法射光線與法線間的夾角。(入射光線與鏡面成θ角，入射角為90°-θ，反射角為90°-θ)

(3)入射角與反射角之間存在因果關(guān)系，反射角總是隨入射角的變化而變化而變化，因而只能說(shuō)反射角等于入射角，不能說(shuō)成入射角等于反射角。(鏡面旋轉(zhuǎn)θ，反射光旋轉(zhuǎn)2θ)

(4)垂直入射時(shí)，入射角、反射角等于多少?答：垂直入射時(shí)，入射角為0度，反射角亦等于0度。

4、反射現(xiàn)象中，光路是可逆的(互看雙眼)

5、利用光的反射定律畫一般的光路圖(要求會(huì)作)：

(1)、確定入(反)射點(diǎn)：入射光線和反射面或反射光線和反射面或入射光線和反射光線的交點(diǎn)即為入射(反射)點(diǎn)

(2)、根據(jù)法線和反射面垂直，作出法線。

(3)、根據(jù)反射角等于入射角，畫出入射光線或反射光線

6、兩種反射：鏡面反射和漫反射。

(1)鏡面反射：平行光射到光滑的反射面上時(shí)，反射光仍然被平行的反射出去;

(2)漫反射：平行光射到粗糙的反射面上，反射光將沿各個(gè)方向反射出去;

(3)鏡面反射和漫反射的相同點(diǎn)：都是反射現(xiàn)象，都遵守反射定律;不同點(diǎn)是：反射面不同(一光滑，一粗糙)，一個(gè)方向的入射光，鏡面反射的反射光只射向一個(gè)方向(刺眼);而漫反射射向四面八方;(下雨天向光走走暗處，背光走要走亮處，因?yàn)榉e水發(fā)生鏡面反射，地面發(fā)生漫反射，電影屏幕粗糙、黑板要粗糙是利用漫反射把光射向四處，黑板上“反光”是發(fā)生了鏡面反射)

五、平面鏡成像

1、平面鏡成像的特點(diǎn)：像是虛像，像和物關(guān)于鏡面對(duì)稱(像和物的大小相等，像和物對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線和鏡面垂直，到鏡面的距離相等;像和物上下相同，左右相反(鏡中人的左手是人的右手，看鏡子中的鐘的時(shí)間要看紙張的反面，物體遠(yuǎn)離、靠近鏡面像的大小不變，但亦要隨著遠(yuǎn)離、靠近鏡面相同的距離，對(duì)人是2倍距離)。

2、水中倒影的形成的原因：平靜的水面就好像一個(gè)平面鏡，它可以成像(水中月、鏡中花);對(duì)實(shí)物的每一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它在水中所成的像點(diǎn)都與物點(diǎn)“等距”，樹(shù)木和房屋上各點(diǎn)與水面的距離不同，越接近水面的點(diǎn)，所成像亦距水面越近，無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)組成的像在水面上看就是倒影了。(物離水面多高，像離水面就是多遠(yuǎn)，與水的深度無(wú)關(guān))。

3、平面鏡成虛像的原因：物體射到平面鏡上的光經(jīng)平面鏡反射后的反射光線沒(méi)有會(huì)聚二是發(fā)散的，這些光線的反向延長(zhǎng)線(畫時(shí)用虛線)相交成的像，不能呈現(xiàn)在光屏上，只能通過(guò)人眼觀察到，故稱為虛像(不是由實(shí)際光線會(huì)聚而成)

注意：進(jìn)入眼睛的光并非來(lái)自像點(diǎn)，是反射光。要求能用平面鏡成像的規(guī)律(像、物關(guān)于鏡面對(duì)稱)和平面鏡成像的原理(同一物點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)反射后，反射光的反向延長(zhǎng)線交于像點(diǎn))作光路圖(作出物、像、反射光線和入射光線);

六、凸面鏡和凹面鏡

1、以球的外表面為反射面叫凸面鏡，以球的內(nèi)表面為反射面的叫凹面鏡;

2、凸面鏡對(duì)光有發(fā)散作用，可增大視野(汽車上的觀后鏡);凹面鏡對(duì)光有會(huì)聚作用(太陽(yáng)灶，利用光路可逆制作電筒)

七、光的折射

1、光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折。

2、光在同種介質(zhì)中傳播，當(dāng)介質(zhì)不均勻時(shí)，光的傳播方向亦會(huì)發(fā)生變化。

3、折射角：折射光線和法線間的夾角。

八、光的折射定律

1、在光的折射中，三線共面，法線居中。

2、光從空氣斜射入水或其他介質(zhì)時(shí)，折射光線向法線方向偏折;光從水或其它介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射光線遠(yuǎn)離法線(要求會(huì)畫折射光線、入射光線的光路圖)

3、斜射時(shí)，總是空氣中的角大;垂直入射時(shí)，折射角和入射角都等于0°,光的傳播方向不改變

4、折射角隨入射角的增大而增大

5、當(dāng)光射到兩介質(zhì)的分界面時(shí)，反射、折射同時(shí)發(fā)生

6、光的折射中光路可逆。

九、光的折射現(xiàn)象及其應(yīng)用

1、生活中與光的折射有關(guān)的例子：水中的魚(yú)的位置看起來(lái)比實(shí)際位置高一些(魚(yú)實(shí)際在看到位置的后下方);由于光的折射，池水看起來(lái)比實(shí)際的淺一些;水中的人看岸上的景物的位置比實(shí)際位置高些;夏天看到天上的星斗的位置比星斗實(shí)際位置高些;透過(guò)厚玻璃看鋼筆，筆桿好像錯(cuò)位了;斜放在水中的筷子好像向上彎折了;(要求會(huì)作光路圖)

2、人們利用光的折射看見(jiàn)水中物體的像是虛像(折射光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn))

十、光的色散

1、太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡后，依次被分解成紅、橙、黃綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色，這種現(xiàn)象叫色散;

2、白光是由各種色光混合而成的復(fù)色光;

3、天邊的彩虹是光的色散現(xiàn)象;

4、色光的三原色是：紅、綠、藍(lán);其它色光可由這三種色光混合而成，白光是紅、綠、藍(lán)三種色光混合而成的;世界上沒(méi)有黑光;顏料的三原色是品紅、青、黃，三原色混合是黑色;

5、透明體的顏色由它透過(guò)的色光決定(什么顏色透過(guò)什么顏色的光);不透明體的顏色由它反射的色光決定(什么顏色反射什么顏色的光，吸收其它顏色的光，白色物體發(fā)射所有顏色的光，黑色吸收所有顏色的光)

例：一張白紙上畫了一匹紅色的馬、綠色的草、紅色的花、黑色的石頭，現(xiàn)在暗室里用綠光看畫，會(huì)看見(jiàn)黑色的馬，黑色的石頭，還有黑色的花在綠色的紙上，看不見(jiàn)草(草、紙都為綠色)

十一、看不見(jiàn)的光

1、太陽(yáng)光譜：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫這七種色光按順序排列起來(lái)就是太陽(yáng)光譜;

(從左往右其波長(zhǎng)逐漸減小;散射逐漸增強(qiáng);人眼辨別率依次降低)應(yīng)用傍晚太陽(yáng)是紅的，晴天天是藍(lán)的，汽車的霧燈是黃光。

2、紅外線：紅外線位于紅光之外，人眼看不見(jiàn);

(1)一切物體都能發(fā)射紅外線，溫度越高輻射的紅外線越多;(打仗用的夜視鏡)

(2)紅外線穿透云霧的本領(lǐng)強(qiáng)(遙控探測(cè))

(3)紅外線的主要性能是熱作用強(qiáng);(加熱)

3、紫外線：在光譜上位于紫光之外，人眼看不見(jiàn);

(1)紫外線的主要特性是化學(xué)作用強(qiáng);(消毒、殺菌)

(2)紫外線的生理作用，促進(jìn)人體合成維生素D(小孩多曬太陽(yáng))，但過(guò)量的紫外線對(duì)人體有害(臭氧可吸收紫外線，我們要保護(hù)臭氧層)

(3)熒光作用;(驗(yàn)鈔)

(4)地球上天然的紫外線來(lái)自太陽(yáng)，臭氧層阻擋紫外線進(jìn)入地球;

初二基礎(chǔ)物理知識(shí)點(diǎn)