電子科技大學(xué)能源學(xué)院材料科學(xué)與工程導(dǎo)論知識(shí)點(diǎn)整理

1、推動(dòng)力 固相液相燒結(jié)：系統(tǒng)表面能的降低，表面能大于燒結(jié)體的晶界能 初次再結(jié)晶：基質(zhì)塑性變形所增加的能量 二次再結(jié)晶：晶界過(guò)剩的界面能（回復(fù)）再結(jié)晶：變形金屬回復(fù)后未被釋放的能量 晶粒長(zhǎng)大：總界面能降低定義解釋?zhuān)?燒結(jié)：粉末在一定氣氛，在低于主要成分熔點(diǎn)的溫度加熱得到具有一定組織和性能的材料。 物質(zhì)傳遞：流動(dòng)傳質(zhì)： 在表面張力的作用下通過(guò)變形和流動(dòng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)傳遞 粘性（定向） 塑性（滑移） 擴(kuò)散傳質(zhì)：借助濃度梯度實(shí)現(xiàn)物質(zhì)遷移 氣相傳質(zhì)：高能階凸出蒸發(fā)，低能階凹處凝結(jié)，接觸面積增大。溶解沉淀：有液相參與溶解固體，小顆粒表面能大溶解度大。 初次再結(jié)晶：從塑性變形的具有應(yīng)變的基質(zhì)中長(zhǎng)出無(wú)應(yīng)變晶粒的成核長(zhǎng)

2、大過(guò)程。 晶粒長(zhǎng)大：燒結(jié)中后期，一些晶粒長(zhǎng)大， 一些縮小消失， 平均晶粒尺寸變大， 晶界移動(dòng)結(jié)果。 二次再結(jié)晶：少數(shù)大晶粒的尺寸異常增加，結(jié)果個(gè)別晶粒尺寸增加?；貜?fù)再結(jié)晶： 新的無(wú)畸變晶粒出現(xiàn)前的亞結(jié)構(gòu)階段， 無(wú)畸變等軸晶粒逐步取代變形晶粒過(guò)程。 動(dòng)態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶：提高變形的溫度，使金屬在變形同時(shí)回復(fù)和再結(jié)晶 蠕變：在某溫度和恒定壓力下發(fā)生的緩慢連續(xù)塑性流變現(xiàn)象。超塑性：一定條件熱加工，延伸率大幅提高的均勻塑性變形，且不發(fā)生縮頸現(xiàn)象的特性。 退火：將組織偏離平衡態(tài)的金屬加熱到適當(dāng)溫度， 保持一段時(shí)間后緩慢冷卻達(dá)到平衡態(tài)組織 的熱處理工藝。能量最低原理：電子排布能量最低，優(yōu)先占據(jù)能量低的軌道。

3、泡利不相容原理：一個(gè)原子不能有兩個(gè)狀態(tài)相同的兩個(gè)電子。 洪德規(guī)則：同一壓層各個(gè)能級(jí)優(yōu)先占據(jù)不同能級(jí)，自旋方向相同。柔性：高分子鏈能夠改變其構(gòu)像的性質(zhì)柯肯達(dá)爾效應(yīng)： 兩種原子擴(kuò)散界面因?yàn)榛ハ鄶U(kuò)散且速率不同而移向擴(kuò)散速率大的方向的現(xiàn)象 包申格效應(yīng)：預(yù)先加載少量塑性變形（小于4%），同向加載升高，反向加載降低。彈性后效：應(yīng)變滯后于外加應(yīng)力，并和時(shí)間有關(guān)的現(xiàn)象 彈性滯后：應(yīng)變落后于應(yīng)力，兩線(xiàn)不重合的封閉回線(xiàn)。肖特基缺陷：原子離開(kāi)平衡位置遷移到表面的結(jié)點(diǎn)位置，晶體內(nèi)部留下空位。 弗倫克爾缺陷： 原子離開(kāi)平衡位置擠入點(diǎn)陣的間隙， 晶體內(nèi)留下數(shù)目相等的空位和間隙原子。 位錯(cuò)：晶體材料內(nèi)部微觀缺陷，局部排列不

4、規(guī)則。伯氏矢量意義： 反映位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣畸變總積累的物理量， 方向表示位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致晶體滑移的 方向，模表示畸變的程度，即位錯(cuò)的強(qiáng)度。割階與扭折： 位錯(cuò)線(xiàn)部分先滑移形成的曲折線(xiàn)段在位錯(cuò)的滑移面上時(shí)為扭折， 垂直于位錯(cuò)的 滑移面為割階。影響因素： 二次再結(jié)晶對(duì)材料性能的影響： 個(gè)別晶粒異常長(zhǎng)大使得氣孔排除不了， 致密化停止， 晶界上 有應(yīng)力存在使內(nèi)部容易出現(xiàn)隱裂紋，繼續(xù)燒結(jié)則會(huì)膨脹裂開(kāi)，使得機(jī)械電學(xué)性能下降 。液相燒結(jié)：1. 濕潤(rùn)性 液相對(duì)固相顆粒的表面濕潤(rùn)性對(duì)致密化和性能影響極大。濕潤(rùn)角小于 902. 溶解度 溶解度提高可以改善濕潤(rùn)性， 增加液相數(shù)量， 有利于液相傳質(zhì)， 冷卻析出填補(bǔ)間 隙增大均勻

5、性。3. 液相數(shù)量 不超過(guò)燒結(jié)體 35%。燒結(jié) :主要因素：1. 溫度升高，尺寸增加。2. 時(shí)間增加，促使燒結(jié)完成。燒結(jié)后期可能出現(xiàn)二次再結(jié)晶。3. 減少顆粒度，增加表面能，促進(jìn)燒結(jié)。間接因素：1. 活性物料，提高活性加速燒結(jié)。2. 添加物： 一與燒結(jié)物形成固溶體，晶格畸變得到活化，則可降低溫度加速燒結(jié)。Al2O3 加 Cr Ti二阻止晶型轉(zhuǎn)變 氧化物在燒結(jié)時(shí)可能晶型轉(zhuǎn)變，體積效應(yīng)致密化困難，加入添加物抑制晶型轉(zhuǎn)變，促進(jìn)燒結(jié)ZrO2加入MgO CaO三抑制晶粒長(zhǎng)大，抑制二次再結(jié)晶引起的異常晶粒長(zhǎng)大出現(xiàn)的反致密化。 四產(chǎn)生液相 促進(jìn)顆粒重排和傳質(zhì)過(guò)程，可在較低溫下燒結(jié)促進(jìn)燒結(jié)。3. 氣氛影響 物

6、理） 燒結(jié)后期氣孔變小壓力變大逐漸抵消表面張力作用，除了空位擴(kuò)散， 氣體溶解擴(kuò)散起重要作用。 化學(xué)） 與燒結(jié)物反應(yīng)， 正離子空位增加， 擴(kuò)散增加， 促進(jìn)燒結(jié)。4. 壓力影響 成型壓力和燒結(jié)外壓，使接觸緊密面積增大，促進(jìn)燒結(jié)。再結(jié)晶：1. 變形程度增加，開(kāi)始燒結(jié)溫度TR下降，等溫退火再結(jié)晶速度增加。2. 原始尺寸 細(xì)小則變形抗力大，TR下降，形核率和長(zhǎng)大速度增加有利于結(jié)晶。3. 微量溶質(zhì)原子 有促進(jìn)有阻礙，總體阻礙，TR上升。4. 第二相粒子 尺寸大間距寬促進(jìn)，尺寸小密集阻礙。5. 退火工藝參數(shù) 加熱過(guò)快過(guò)慢 TR 上升，變形程度和保溫時(shí)間一定，溫度越高速度越快； 延長(zhǎng)保溫時(shí)間TR下降。擴(kuò)散：1

7、. 溫度越高，原子熱激活能越大，擴(kuò)散系數(shù)越大。2. 固溶體類(lèi)型：不同類(lèi)型原子擴(kuò)散機(jī)制不同，間隙速度大于置換。3. 晶體結(jié)構(gòu)： 1）致密度 2）溶解度 3）對(duì)稱(chēng)性4. 晶體缺陷： 界面表面的位錯(cuò)等缺陷起快速通道作用， 點(diǎn)陣畸變大能量大易躍遷， 擴(kuò)散激 活能小。5. 化學(xué)成分：自擴(kuò)散激活能與熔點(diǎn)體積有關(guān)，擴(kuò)散系數(shù)與濃度有關(guān)，第三組元。6. 壓力增加激活能。7. 應(yīng)力提供原子擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力。電子電導(dǎo)：1. 溫度 高溫聲子散射 低溫雜質(zhì)離子散射 溫度對(duì)濃度影響對(duì)電導(dǎo)率起決定作用2. 雜質(zhì)缺陷 摻雜不同電性能不同，陰陽(yáng)離子空位，間隙離子。離子電導(dǎo)：1. 溫度 載流子濃度和遷移率成正比 高溫固有離子電導(dǎo) 低

8、溫雜質(zhì)離子電導(dǎo)2. 晶體結(jié)構(gòu) 結(jié)合能大離子電價(jià)高結(jié)構(gòu)緊密的電導(dǎo)率低3. 晶格缺陷 電子載流子濃度小，晶格缺陷濃度大且參與電導(dǎo)才具有離子電導(dǎo)特性。動(dòng)態(tài)回復(fù)應(yīng)力與應(yīng)變曲線(xiàn)：1. 微應(yīng)變階段：應(yīng)力增加很快，加工硬化開(kāi)始。2. 均勻變形階段：開(kāi)始均勻塑性變形，硬化作用增強(qiáng)，動(dòng)態(tài)回復(fù)增加，軟化作用增強(qiáng)抵消 硬化，斜率下降趨于水平。3. 穩(wěn)態(tài)流變階段：變形產(chǎn)生的硬化與動(dòng)態(tài)回復(fù)的軟化達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，保持水平。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶1. 加工硬化階段：應(yīng)力隨應(yīng)變上升快，加工硬化。2. 動(dòng)態(tài)結(jié)晶開(kāi)始階段：達(dá)到臨界值開(kāi)始動(dòng)態(tài)結(jié)晶，軟化作用下降，當(dāng)軟化超過(guò)硬化，應(yīng)力 隨應(yīng)變?cè)黾佣陆?. 穩(wěn)定流變階段 :動(dòng)態(tài)平衡，波動(dòng)由位錯(cuò)密度

9、變化慢引起超導(dǎo)材料：三個(gè)特征參數(shù)：臨界溫度磁場(chǎng)電流密度 三個(gè)效應(yīng)：零電阻、邁斯納、隧道 物理本質(zhì)： 庫(kù)伯電子通過(guò)格波相互作用， 庫(kù)伯電子對(duì)動(dòng)量相當(dāng)產(chǎn)生零電阻， 材料變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài) 后電子結(jié)為庫(kù)伯對(duì)，能量降低2A （能隙）?？祀x子導(dǎo)體：電導(dǎo)率 ，活化能 。導(dǎo)電機(jī)理：熱缺陷 +雜質(zhì)離子 導(dǎo)電離子特點(diǎn)：離子半徑小，電價(jià)低成離子鍵，庫(kù)倫力小易遷移。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1. 晶格特點(diǎn)：不運(yùn)動(dòng)離子成骨架提供遷移軌道，遷移離子亞晶格，空位多2. 離子遷移成快離子條件：大量缺陷，亞晶格結(jié)構(gòu)，層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)3. 通道類(lèi)型：一維同一指向，二維面上遷移，三維各向同性4. 正負(fù)離子載流子導(dǎo)電薄膜：1. 基本要求：導(dǎo)電性、粘附性、大電流密度、歐姆接觸、耐高溫、成本低2. 種類(lèi)：金（附著力差）銀銅鋁（氧化）鋁抗電遷移能力弱，脫焊 復(fù)合膜（導(dǎo)電性差）I1 1 2 3I 2 ( 1 2 2 3I 3 1 2 3吳剛老師必考考點(diǎn)：1.