第一篇：初二物理學上學期課本基礎知識點總結

初二物理學上學期課本基礎知識點總結（滬科）

第一章：打開物理世界的大門

1.安徽

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

伽俐略-------經典力學和實驗物理學的先驅，并首先用望遠鏡觀察天空，支持了哥白尼的觀點。

牛頓----------三大運動定律

愛因思坦----相對論

普朗克和波爾-------量子力學

居里夫人-------兩次獲得諾貝爾獎的女性科學家

3.物理學是用來研究物質結構、相互作用、運動規律的自然科學

4.物理學的研究方法------科學探究法：提出問題

猜想與假設

制定計劃與設計實驗

進行實驗與收集證據

分析與論證

評估

交流與合作

第二章：運動的世界

1.機械運動--一個物體相對于另一個物體（參照物）位置的改變

2.參照物-----事先被選作參照標準的物體

3.靜止----一個物體相對于參照物的位置沒有發生改變

4.參照物的選擇：參照物可以任意選擇，要以研究問題方便為原則；不能選擇研究對像本身作為參照物，否則它會永遠靜止；同一個物體所選的參照不同，它的運動狀態不一定相同；物體被選作參照物，它就是靜止的。

5.長度的基本單位-----米(m)，時間的基本單位------秒（s)，長度的測量工具-----刻度尺；

時間的測量工具------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物體；讀數時視線要與尺面垂直；要估讀到分度值的下一位數，并記下單位；多次測量取平均值，減小誤差；

7.比較物體運動快慢的基本方法：相同的時間比較路程；相同的路程比較時間；當時間和路程都不相同時，比較速度的大小。

8.速度------物體運動一段路程與運動這段路程所用的時間的比值。

9.速度的物理意義-------表示物體運動的快慢程度

或者

比較物體運動的快與慢；

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

測量速度的工具------速度儀；

第二篇：初二物理上下學期知識點總結

初二物理上下學期知識點總結

時間和長度的測量

1、長度的測量是最基本的測量，最常用的工具是_______。

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

3．長度的單位還有千米、分米、厘米、毫米、微米，它們關系是：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).用刻度尺測量時，尺 要沿著所測物體放置，不利用磨損的零刻線；(3).讀數時視線要與尺面______，在精確測量時，要估讀到分度值的

_______；(4).測量結果由__________、____________和單位組成。

1、特殊測量方法：

(1)累積法：把尺寸很小的物體累積起來，聚成可以用刻度尺來測量的數量后，再測量出它的總長度，然后除以這些小物體的個數，就可以得出小物體的長度。如測量細銅絲的直徑，測量一頁紙的厚度.(2)平移法：方法如圖:

(a)測硬幣直徑；

(b)測乒乓球直徑；

(c)測鉛筆長度。

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

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

、。1h= 60 min=_________s.7、誤差：測量值與________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 聲現象知識歸納1.聲音的發生：由物體的_________而產生。_________停止，發聲也停止。

2．聲音的傳播：聲音靠_________傳播。_________不能傳聲。通常我們聽到的聲音是靠_________傳來的。

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．利用回聲可測距離：S=1/2vt

4．樂音的三個特征：_________、響度、_________。(1)音調:是指聲音的_________，它與發聲體的_________有關系。(2)響度:是指聲音的_________，跟發聲體的_________、聲源與聽者的距離有關系。

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

6．可聽聲：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：_________性好、_________強、聲能較集中。具體應用有：_________、_________、超聲波速度測定器、超聲波清洗器、超聲波焊接器等。

9．次聲波的特點：可以傳播很_____，很容易繞過_________，而且無孔不入。一定強度的次聲波對人體會造成危害，甚至毀壞機械建筑等。它主要產生于自然界中的火山爆發、海嘯地震等，另外人類制造的火箭發射、飛機飛行、火車汽車的奔馳、核爆炸等也能產生

聲波。第三章 光現象知識歸納

1.光源：自身能夠發光的物體叫光源。

2.太陽光是由____________________________________七種色光組成的。

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

4．不可見光包括有：_________和_________。特點：紅外線能使被照射的物體_________，具有熱效應（如太陽的熱就是以紅外線傳送到地球上的）；紫外線最顯著的性質是__________________發光，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為是_________米/秒。

7．我們能看到不發光的物體是因為這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，________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：

(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)像與物體關于___________

11．平面鏡應用：(1)_________；(2)_________。

12．平面鏡在生活中使用不當會造成光污染。

球面鏡包括凸面鏡（凸鏡）和凹面鏡（凹鏡），它們都能成像。具體應用有：車輛的后視鏡、商場中的反光鏡是凸面鏡；手電筒的反光罩、太陽灶、醫術戴在眼睛上的反光鏡是凹面鏡。13.光的折射：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向一般發生_________的現象。

14光的折射規律：光從空氣斜射入水或其他介質，_________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，折射角_________入射角；入射角增大時，折射角也隨著

；當光線垂直射向介質表面時，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，它對光線有_______作用，所以也叫會聚透鏡。

凹透鏡對光線有_______作用。

凸透鏡和凹透鏡區分方法：①看：看字的大小

②照：能否使太陽光會集 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 虛像或實像

像距v

應用 u>2f

u=2f

f

u

u=f

口訣：一焦分______，二焦分_______。實像異側倒，虛像同側正。

16．作光路圖注意事項：

17．(1).要借助工具作圖；(2)是實際光線畫_________線，不是實際光線畫_________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；(4)作光的反射或折射光路圖時，應先在入射點作出法線(虛線)，然后根據反射角與入射角或折射角與入射角的關系作出光線；(5)光發生折射時，處于_________中的那個角較大；(6)平行主光軸的光線經凹透鏡發散后的光線的反向延長線一定相交在虛焦點上；(7)平面鏡成像時，反射光線的反向延長線一定經過鏡后的像；(8)畫透鏡時，一定要在透鏡內畫上斜線作陰影表示實心。18．人的眼睛像一架神奇的_________，晶狀體相當于照相機的鏡頭（凸透鏡），視網膜相當照相機內的_________。

18．近視眼看不清遠處的景物，需要配戴_________鏡；遠視眼看不清近處的景物，需要配戴_________鏡。

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

第四章 物態變化知識歸納

1.溫度：是指物體的_________程度。測量的工具是_________, 溫度計是根據液體的_________的原理制成的。

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

３．常見的溫度計有(1)實驗室用溫度計；(2)體溫計；(3)寒暑表。

體溫計：測量范圍是__________________，每一小格是________℃。

4.溫度計使用：(1)使用前應觀察它的_________和最小刻度值；(2)使用時溫度計玻璃泡要_________浸入被測液體中，不要碰到_________或_________；(3)待溫度計示數________后再讀數；(4)讀數時玻璃泡要_________留在被測液體中，視線與溫度計中液柱的上表面_________。

5._________、_________、_________是物質存在的三種狀態。

6.熔化：物質從_________變成_________的過程叫熔化。要_________。

7.凝固：物質從_________變成_________的過程叫凝固。要_________.8.熔點和凝固點：晶體熔化時保持不變的溫度叫_________。晶體凝固時保持不變的溫度叫_________。晶體的熔點和凝固點_________。

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

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_________過程，吸熱，但溫度_________，處于_________狀態，CD段處于_________；而DG是晶體凝固曲線圖，DE段于_________，EF段是_________過程，放熱，溫度_________，處于_________狀態，FG處于_________態。

13.汽化：物質從_________變為_________的過程叫汽化，汽化的方式有_________和_________。都要_________熱。

14.蒸發：是在_________溫度下，且只在液體表面發生的，緩慢的汽化現象。

15.沸騰：是在_________溫度(沸點)下，在液體_________和_________同時發生的劇烈的汽化現象。液體沸騰時要_________熱，但溫度保持不變，這個溫度叫沸點。

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

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

18.升華和凝華：物質從_________直接變成_________叫升華，要吸熱；而物質從_________直接變成_________叫凝華，要放熱。第五章 物質的物理屬性知識歸納

1．質量(m)：物體中含有__________________叫質量。

2．質量國際單位是: _________。其他有：噸，克，毫克，1噸=103千克=106克=109毫克（進率是千進）

3．物體的質量不隨_________,_________,位置和_________而改變。

4．質量測量工具：實驗室常用_________測質量。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_________臺上，把_________放在標尺左端的零刻線處；(2)調節_________，使指針指在分度盤的中線處，這時天平平衡；(3)把物體放在_________盤里，用_________向右盤加減砝碼并調節游碼在標尺上的位置，直到橫梁恢復平衡；(4)這時物體的質量等于右盤中砝碼總質量加上游碼所對的刻度值。

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

6．密度：某種物質單位體積的質量叫做這種物質的密度。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；質量m的單位是：千克；體積V的單位是米3。

7．密度是物質的一種_________，不同種類的物質密度一般_________。

8．水的密度ρ=_________千克/米3

9．密度知識的應用：(1)鑒別物質：用天平測出質量m和用量筒測出體積V就可據公式：求出物質密度。再查密度表。

(2)求質量：m=ρV。

(3)求體積：

11．物質的物理屬性包括：_________、_________、_________、_________、_________。

一、力

1、定義：。

2、單位：

，簡稱：

，符號是。

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

而產生的力。方向：跟形變的方向相

（反/同）。

2、彈簧測力計的原理：在彈性限度內，彈簧的伸長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：在物體的重心。

四、牛頓第一定律和慣性

1、牛頓第一定律：一切物體在沒有受到外力作用時，總保持

狀態或

狀態。

2、慣性：

叫做慣性。慣性只與物體的 有

關，與物體

關。

3、力是改變物體運動狀態的原因，慣性是維持物體運動的原因。

五、二力平衡

1、一個物體在兩個力作用下，如果能保持

狀態或

狀態，這兩個力叫二力平衡。

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：相互接觸的兩個物體發生相對運動（趨勢）時，在接觸面產生一種阻礙相對運動（趨勢）的力叫摩擦力。方向：與物體相對運動趨勢方向

（相同/相反）。

2、產生的條件：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

1、定義：物體所受

與

之比叫壓強。

2、壓強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。

3、壓強的公式：

。國際單位：Pa。1Pa=lN/m2。

4、（1）增大壓強的方法：①

：②。

（2）減小壓強的方法：①

：②。

5、液體壓強由液體重力產生，大小與液體

和液體

有關，液體壓強公式：

。連通器里的液體在不流動時，各容器中的液面高度總是的。

6、大氣壓是由空氣重力產生，半球實驗證明了大氣壓強是存在，大氣壓的測量—托里拆利實驗，P0=1.013Xl05Pa=760mmHg。

7、在氣體和液體中，流速越大的位置壓強越。

八、浮力

2、定義：

。方 向：。

3、產生的原因：浸在液體中的物體受到液體對它的向上和向下的 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的液體(氣體)的重力。公式：

5、計算浮力方法有三種：

（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：

與力的方向上移動的 的乘積。公式：

，單位：。

2、做功的兩個必要因素：

①

；②

。=液

②

(壓力差法：F浮= F向上的壓力—F。，

第三篇：初二上學期物理知識點總結

八年級上冊物理復習提綱

第一章

機械運動

一、長度和時間的測量

1、測量某個物理量時用來進行比較的標準量叫做單位。為方便交流，國際計量組織制定了一套國際統一的單位，叫國際單位制（簡稱SI）。

2、長度的單位：在國際單位制中，長度的基本單位是米(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。測量長度的常用工具：刻度尺。刻度尺的使用方法： ② 注意刻度標尺的零刻度線、最小分度值和量程；

②測量時刻度尺的刻度線要緊貼被測物體，位置要放正，不得歪斜，零刻度線應對準所測物體的一端； ③讀數時視線要垂直于尺面，并且對正觀測點，不能仰視或者俯視。

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

4測量值和真實值之間的差異叫做誤差，我們不能消滅誤差，但應盡量減小誤差。誤差的產生與測量儀器、測量方法、測量的人有關。減少誤差方法：多次測量求平均值、選用精密測量工具、改進測量方法。誤差與錯誤區別：誤差不是錯誤，錯誤不該發生能夠避免，誤差永遠存在不能避免。

二、運動的描述

1、運動是宇宙中最普遍的現象，物理學里把物體位置變化叫做機械運動。

2、在研究物體的運動時，選作標準的物體叫做參照物。參照物的選擇：任何物體都可做參照物，應根據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動情況時，通常 選地面為參照物。選擇不同的參照物來觀察同一個物體結論可能不同。同一個物體是運動還是靜止取決于所選的參照物，這就是運動和靜止的相對性。

三、運動的快慢

1、物體運動的快慢用速度表示。在相同時間內，物體經過的路程越長，它的速度就越快； 物體經過相同的路程，所花的時間越短，速度越快。

在勻速直線運動中，速度等于運動物體在單位時間內通過的路程。

在物理學中，為了比較物體運動的快慢，采用“相同時間比較路程”的方法，也就是將物體運動的路程除以所用時間。這樣，在比較不同運動物體的快慢時，可以保證時間相同。

計算公式：v=s/t

其中：s——路程——米(m)；t——時間——秒(s)；v——速度——米/秒(m/s)

國際單位制中，速度的單位是米每秒，符號為m/s或m·s-1，交通運輸中常用千米每小時做速度的單位，符號為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，沿著直線的運動叫勻速直線運動。勻速直線運動是最簡單的機械運動。運動速度變化的運動叫變速運動，變速運動的快慢用平均速度來表示，粗略研究時，也可用速度的公式來計算，平均速度=總路程/總時間。

四

測平均速度

1、實驗原理：

V=S/t

2、實驗器材： 刻度尺、停表、小車 斜面

3、實驗時用刻度尺測出小車通過的路程，用停表測出小車通過這段路程所用的時間，在用公式v=s/t計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？ 具體測量過程和記錄表格：

得出的結論:

小車從斜面滑下是越滑越快

第二章

聲現象

一、聲音的產生與傳播

1、一切發聲的物體都在振動。用手按住發音的音叉，發音也停止，該現象說明振動停止發聲也停止。振動的物體叫聲源。人說話，唱歌靠聲帶的振動發聲，婉轉的鳥鳴靠鳴膜的振動發聲，清脆的蟋蟀叫聲靠翅膀摩擦的振動發聲，其振動頻率一定在20-20000次/秒之間。

2、聲音的傳播需要介質，真空不能傳聲。在空氣中，聲音以看不見的聲波來傳播，聲波到達人耳，引起鼓膜振動，人就聽到聲音。氣體、液體、固體都能發聲，空氣能傳播聲音。

3、聲音在介質中的傳播速度簡稱聲速。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程中遇到障礙物被反射回來而形成的。如果回聲到達人耳比原 聲晚0.1s以上人耳能把回聲跟原聲區分開來，此時障礙物到聽者的距離至少為17m。利用：利用回聲可以測定海底深度、冰山距離、敵方潛水艇的遠近測量中要先知道聲音

在海水中的傳播速度，測量方法是：測出發出聲音到受到反射回來的聲音訊號的時間t，查出聲音在介質中的傳播速度v，則發聲點距物體S=vt/2。

二、聲音的特性

1、樂音是物體做規則振動時發出的聲音。

2、音調：人感覺到的聲音的高低。音調跟發聲體振動頻率有關系，頻率越高音調越高；頻率越低音調越低。物體在1s振動的次數叫頻率，物體振動越快頻率越高。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，多數人能聽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，它們都統稱為聲，但人們都聽不見。蝙蝠、海豚發出的聲常為超聲波；地震、海嘯、臺風，還有大象發出的聲是次聲波。動物的聽覺范圍比人的聽覺范圍廣

3、響度：人耳感受到的聲音的大小。響度跟發生體的振幅和距發聲距離的遠近有關。物體在振動時，偏離原來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：減小聲音的發散。

（1）聲音是由物體的振動產生的；（2）聲音的大小跟發聲體的振幅有關。

4、音色：由物體本身決定。人們根據音色能夠辨別樂器或區分人。

5、區分樂音三要素：聞聲知人——依據不同人的音色來判定；高聲大叫——指響度；高音 歌唱家——指音調。

三、聲的利用可以利用聲來傳播信息和傳遞能量。

四、噪聲的危害和控制

1、當代社會的四大污染：噪聲污染、水污染、大氣污染、固體廢棄物污染。

2、物理學角度看，噪聲是指發聲體做無規則的雜亂無章的振動發出的聲音；環境保護的角度噪聲是指妨礙人們正常休息、學習和工作的聲音，以及對人們要聽的聲音起干擾作用的聲音。

3、人們用分貝（dB）來劃分聲音等級；聽覺下限0dB；為保護聽力應控制噪聲不超過90dB； 為保證工作學習，應控制噪聲不超過70dB；為保證休息和睡眠應控制噪聲不超過50dB。

4、減弱噪聲的方法：在聲源處減弱、在傳播過程中減弱、在人耳處減弱。

第三章

物態變化

一、溫度

1、定義：溫度表示物體的冷熱程度。

2、單位：

①國際單位制中采用熱力學溫度。②常用單位是攝氏度（℃）規定：在一個標準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3攝氏度 ③換算關系T=t + 273K

3、測量——溫度計（常用液體溫度計）

①溫度計構造：下有玻璃泡，里盛水銀、煤油、酒精等液體；內有粗細均勻的細玻璃管，在外面的玻璃管上均勻地刻有刻度。

②溫度計的原理：利用液體的熱脹冷縮進行工作。

③分類及比較：

常用溫度計的使用方法：

使用前：觀察它的量程，判斷是否適合待測物體的溫度；并認清溫度計的分度值，以便準確讀數。使用時：溫度計的玻璃泡全部浸入被測液體中，不要碰到容器底或容器壁；溫度計玻璃泡浸入被測液體中稍候一會兒，待溫度計的示數穩定后再讀數；讀數時玻璃泡要繼續留在被測液體中，視線與溫度計中液柱的上表面相平。

二、熔化和凝固 ①熔化：

定義：物體從固態變成液態叫熔化。

晶體物質：海波、冰、石英水晶、熔化圖象

非晶體物質：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：固液共存，吸熱，溫度不變

熔化特點：吸熱，先變軟變稀，最后變為液態溫度不斷上升。

熔點：晶體熔化時的溫度。

熔化的條件：（1）達到熔點。（2）繼續吸熱。

凝固定義：物質從液態變成固態叫凝固。

晶體凝固圖象：

凝固特點：固液共非晶體凝固圖像：

凝固特點：放熱，逐漸變稠、變黏、變硬、最后成固體，溫度不斷降低。

凝固點：晶體熔化時的溫度

存，放熱，溫度不變 凝固的條件：⑴ 達到凝固點。⑵ 繼續放熱。

同種物質的熔點凝固點相同。

三、汽化和液化

①汽化：

定義：物質從液態變為氣態叫汽化。

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

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。

作用：蒸發吸熱（吸外界或自身的熱量），具有制冷作用。

定義：在一定溫度下，在液體內部和表面同時發生的劇烈的汽化現象。

沸點：液體沸騰時的溫度。沸騰條件：（1）達到沸點。（2）繼續吸熱

沸點與氣壓的關系：一切液體的沸點都是氣壓減小時降低，氣壓增大時升高

②液化：定義：物質從氣態變為液態叫液化。

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

四、升華和凝華

①升華：定義：物質從固態直接變成氣態的過程，吸熱，易升華的物質有：碘、冰、干冰、樟腦、鎢。

②凝華：定義：物質從氣態直接變成固態的過程，放熱

第四章

光現象

一、光的直線傳播

1、光源：定義：能夠發光的物體叫光源。

分類：自然光源，如太陽、螢火蟲；人造光源，如 篝火、蠟燭、油燈、電燈。月亮本身不會發光，它不是光源。

2、規律：光在同一種均勻介質中是沿直線傳播的。

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的位置比實際位置高，該現象說明：光在非均勻介質中不是沿直線傳播的。

4、應用及現象：

①激光準直。②影子的形成：光在傳播過程中，遇到不透明的物體，在物體的后面形成黑色區域即影子。

③日食月食的形成：當地球在中間時可形成月食。

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的位置看到日環食。

④小孔成像：小孔成像實驗早在《墨經》中就有記載小孔成像成倒立的實像，其像的形狀與孔的形狀無關。

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：光從一種介質射向另一種介質表面時，一部分光被反射回原 來介質的現象叫光的反射。

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，反射角等于入射角。光的反射過程中光路是可逆的。不發光物體把照在它上面的光反射進入我們的眼睛

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。

應用：迎著太陽看平靜的水面，特別亮。黑板“反光”等，都是因為發生了鏡面反射

（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。

應用：能從各個方向看到本身不發光的物體，由于光射到物體上發生漫反 射的緣故。

三、平面鏡成像

1、平面鏡：

成像特點：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。實像和虛像：

實像：實際光線會聚點所成的像

虛像：反射光線反向延長線的會聚點所成的像

2、球面鏡：

定義：用球面的內表面作反射面。

凹面鏡

性質：凹鏡能把射向它的平行光線會聚在一點；從焦點射向凹鏡的反射光是平行光

應用：太陽灶、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：凸鏡對光線起發散作用。凸鏡所成的象是縮小的虛像

應用：汽車后視鏡

四、光的折射

1、折射：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生偏折，這種現象叫做光的折射。當發生折射現象時，一定也發生了反射現象。當光線垂直射向兩種物質的界面時，傳播方向不變。

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

3、折射的現象：

①從岸上向水中看，水好像很淺，沿著看見魚的 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N的光路圖（圖1）： 圖中的N點是魚所在的真正位置，N'點是我們看到的魚，從圖中可以得知，我們看到的魚比實際位置高。像點就是兩條折射光線的反向 延長線的交點。在完成折射的光路圖時可畫一條垂直于介質交界面的光線，便于繪制。

五、光的色散

1、三棱鏡把白光分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫

七種顏色的光的現象叫光的色散。太陽光（即白光）是由多種色光混合而成的這是英國牛頓發現的。

2、彩虹是光的色散現象，海市蜃樓是光的折射現象。

3、色光的三原色是指 紅、綠、藍。

4、物體的顏色：應用：綠光照到一個穿白上衣紅裙子的人身上，看見的是綠色上衣，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）能使熒光物質發光來識別鈔票的真偽。

第五章

透鏡及其應用

一、透鏡

1、名詞薄透鏡：透鏡的厚度遠小于球面的半徑。

主光軸：通過兩個球面球心的直線。

光心：（O）即薄透鏡的中心。性質：通過光心的光線傳播方向不改變。

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

區別：凸透鏡：中間厚，兩邊薄；凹透鏡：中間薄，兩邊厚

2、典型光路

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

凸透鏡成實像情景：光屏能承接到所形成的像，物和實像在凸透鏡兩側。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。

三、凸透鏡成像的規律

1、實驗：實驗時點燃蠟燭，使燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度，目的是：使燭焰的像成在光屏中央。若在實驗時，無論怎樣移動光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有： ①蠟燭在焦點以內；

②燭焰在焦點上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，成像在很遠的地方，光具座的光屏無法移到該位置。

2、實驗結論：（凸透鏡成像規律）

F分虛實，2f大小，實倒虛正

3、對規律的進一步認識：

（1）u＝f是成實像和虛象，正立像和倒立像，像物同側和異側的分界點。

（2）u＝2f是像放大和縮小的分界點

（3）當像距大于物距時成放大的實像（或虛像），當像距小于物距時成倒立縮小的實像（4）成實像時：

（5）成虛像時：

當物體從遠處向焦點靠近時，像逐漸變大，遠離凸透鏡

① 當u＞2f，物體比像移動得快 ②當f＜u＜2f，物體比像移動得慢

第六章

質量與密度

一、質量

1、質量：

（1）定義： 物體所含物質的多少叫做質量。

用字母 m表示。質量的國際單位是千克（kg），1t= 1000 kg，1kg= 1000 g=1000000 mg.一個中學生的質量50 kg（2）實驗中常用天平來測量物體的質量。各種秤也是測質量的工具。

2、天平：天平是測的質量的工具，天平的使用的方法如下：

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

3、使用天平稱質量時應注意：不能用手拿砝碼，應用鑷子加減砝碼，；不能把化學藥品或液體等直接放在砝碼盤里稱質量，要用燒杯等裝起來稱量；加砝碼時要輕拿輕放。

如何稱小瓶中水的質量？ 瓶和水的總質量—空瓶的質量

4、質量是物體的固有屬性，它不隨位置、狀態、溫度、形狀

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

5、天平秤質量時，若物碼放反了，則物體的質量= 砝碼質量—游碼示數。

二、密度

1、物質的質量與體積的關系：

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

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

密度的公式：ρ=m/V ρ——密度——千克每立方米（kg/m3）m——質量——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立方米的水的質量為1.0×103千克。

3、密度的應用：鑒別物質：ρ=m/V。測量不易直接測量的體積：V=m/ρ。測量不易直接測量的質量：m=ρV。

三、測量物質的密度

1、量筒的使用：液體物質的體積可以用量筒測出。量筒（量杯）的使用方法：

①觀察量筒標度的 單位。1L=1dm3 1mL=1cm

3②觀察量筒的最大測量值（量程）和分度值（最小刻度）。

③讀數時，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、測量液體和固體的密度：只要測量出物質的質量和體積，通過ρ=m/V就能 夠算出物質的密度。質量可以用天平測出，液體和形狀不規則的固體的體積可以用量筒或量杯來測量。

四、密度與社會生活

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

2、間接求物質的質量：如求天安門紀念碑的質量，先量出長寬高，求出體積，查出密度，用公式M=PV求出質量。

3、間接求體積：質量方便測而體積不便測時，用V=M/P求得

4、配需要物質的密度：用平均密度P=（M1+M2）/（V1+V2）

5、根據實際情況判斷密度、質量、體積的變化。

6、同種物質意味著密度相同；談到樣品意味著密度相同；談到先制一個模型意味著體積相同；談到給飛機減輕重量意味著飛機的體積不變。質量變小

7、一定質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 ℃有反常膨脹現象，即在這個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 ℃而不會結冰。

第四篇：材料物理基礎知識點總結

點缺陷1范圍分類1點缺陷.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方向上的尺寸很大(晶粒數量級),另外兩個方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶體缺陷.其具體形式就是晶體中的位錯3面缺陷在三維空間的兩個方向上的尺寸很大,另外一個方向上的尺寸很小的晶體缺陷

2點缺陷的類型1空位.在晶格結點位置應有原子的地方空缺,這種缺陷稱為“空位”2.間隙原子.在晶格非結點位置,往往是晶格的間隙,出現了多余的原子.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有的位置3點缺陷的形成弗侖克耳缺陷:原子離開平衡位置進入間隙,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.（構成新的晶面）金屬:離子晶體:1 負離子不能到間隙2 局部電中性要求

4點缺陷的方程缺陷方程三原則: 質量守恒, 電荷平衡, 正負離子格點成比例增減.肖特基缺陷生成:0＝VM，+ VO··弗侖克爾缺陷生成: MM ＝ VM，+ Mi ··

非計量氧化物:1/2O2(g)＝ VM，+ 2h· + OO 不等價參雜: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.晶體中含點缺陷的數目明顯超過平衡值.如高溫下停留平衡時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,就會造成晶體中的空位濃度超過這時的平衡值.過飽和空位的存在是一非平衡狀態,有恢復到平衡態的熱力學趨勢,在動力學上要到達平衡態還要一時間過程.6點缺陷對材料的影響.原因無論那種點缺陷的存在,都會使其附近的原子稍微偏離原結點位置才能平衡即造成小區域的晶格畸變.效果1提高材料的電阻

定向流動的電子在點缺陷處受到非平衡力(陷阱),增加了阻力,加速運動提高局部溫度(發熱)2加快原子的擴散遷移

空位可作為原子運動的周轉站3形成其他晶體缺陷

過飽和的空位可

集中形成內部的空洞,集中一片的塌陷形成位錯4改變材料的力學性能.空位移動到位錯處可造成刃位錯的攀移,間隙原子和異類原子的存在會增加位錯的運動阻力.會使強度提高,塑性下降.位錯

7刃型位錯若將上半部分向上移動一個原子間距,之間插入半個原子面,再按原子的結合方式連接起來,得到和(b)類似排列方式(轉90度),這也是刃型位錯.8螺型位錯若將晶體的上半部分向后移動一個原子間距,再按原子的結合方式連接起來(c),同樣除分界線附近的一管形區域例外,其他部分基本也都是完好的晶體.而在分界線的區域形成一螺旋面,這就是螺型位錯

9柏氏矢量.確定方法,首先在原子排列基本正常區域作一個包含位錯的回路,也稱為柏氏回路,這個回路包含了位錯發生的畸變.然后將同樣大小的回路置于理想晶體中,回路當然不可能封閉,需要一個額外的矢量連接才能封閉,這個矢量就稱為該位錯的柏氏矢 10柏氏矢量與位錯類型的關系刃型位錯,柏氏矢量與位錯線相互垂直.(依方向關系可分正刃和負刃型位錯).螺型位錯,柏氏矢量與位錯線相互平行.(依方向關系可分左螺和右螺型位錯).混合位錯,柏氏矢量與位錯線的夾角非0或90度.柏氏矢量守恒1同一位錯的柏氏矢量與柏氏回路的大小和走向無關.2位錯不可能終止于晶體的內部,只能到表面,晶界和其他位錯,在位錯網的交匯點, 11滑移運動--刃型位錯的滑移運動在晶體上施加一切應力,當應力足夠大時,有使晶體上部向有發生移動的趨勢.假如晶體中有一刃型位錯,顯然位錯在晶體中發生移動比整個晶體移動要容易.因此,①位錯的運動在外加切應力的作用下發生;②位錯移動的方向和位錯線垂直;③運動位錯掃過的區域晶體的兩部分發生了柏氏矢量大小的相對運動(滑移);④位錯移出晶體表面將在晶體的表面上產生柏氏矢量大小的臺階.螺型位錯的滑移在晶體上施加一切應力,當應力足夠大時,有使晶體的左右部分發生上下移動的趨勢.假如晶體中有一螺型位錯,顯然位錯在晶體中向后發生移動,移動過的區間右邊晶體向下移動一柏氏矢量.因此,①螺位錯也是在外加切應力的作用下發生運動;②位錯移動的方向總是和位錯線垂直;③運動位錯掃過的區域晶體的兩部分發生了柏氏矢量大小的相對運動(滑移);④位錯移過部分在表面留下部分臺階,全部移出晶體的表面上產生柏氏矢量大小的完整臺階.這四點同刃型位錯.刃,螺型位錯滑移的比較.1因為位錯線和柏氏矢量平行,所以螺型位錯可以有多個滑移面,螺型位錯無論在那個方向移動都是滑移2晶體兩部分的相對移動量決定于柏氏矢量的大小和方向,與位錯線的移動方向無關.12刃位錯的攀移運動:刃型位錯在垂直于滑移面方向上的運動.刃位錯發生攀移運動時相當于半原子面的伸長或縮短,通常把半原子面縮短稱為正攀移,反之為負攀移.滑移時不涉及單個原子遷移,即擴散.刃型位錯發生正攀移將有原子多余,大部分是由于晶體中空位運動到位錯線上的結果,從而會造成空位的消失;而負攀移則需要外來原子,無外來原子將在晶體中產生新的空位.空位的遷移速度隨溫度的升高而加快,因此刃型位錯的攀移一般發生在溫度較高時;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的攀移相關.切應力對刃位錯的攀移是無效的,正應力的存在有助于攀移(壓應力有助正攀移,拉應力有助負攀移),但對攀移的總體作用甚小.13位錯點缺陷交互.晶體內同時含由位錯和點缺陷時(特別時溶入的異類原子),它們會發生交互作用異類原子在刃位錯處會聚集,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的間隙處.空位會使刃位錯發生攀移運動.界面

14表面能的來源.材料表面的原子和內部原子所處的環境不同,內部在均勻的力場中,能量較低,而表面的原子有一個方向沒有原子結合,處在與內部相比較高的能量水平.另一種設想為一完整的晶體,按某晶面為界切開成兩半,形成兩個表面,切開時為破壞原有的結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,切開破壞的化學鍵的量也不同,故用不同的晶面作表面對應的表面能也不相同,一般以原子的排列面密度愈高,對應的表面能較小

15表面能與晶體形狀之間的關系.在晶體形成的過程中,為了使系統的自由能最低,盡量降低表面的總能量,即ΣσA最小.一方面盡量讓σ最小的晶面為表面,當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結構的晶體自由生長就為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,以表面存在的陣點數與實有原子數的比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的表面穩定的稱為粗糙表面,大多數的金屬材料是屬于粗糙表面;x值僅在0或1附近穩定的稱為平滑表面,大多是非金屬材料.17晶界與雜質原子的相互作用.少量雜質或合金元素在晶體內部的分布也是不均勻的,它們常偏聚于晶界,稱這種現象為晶界內吸附.產生的原因可參見位錯與點缺陷的作用,一般雜質原子與晶體的尺寸或性質差別愈大,這種偏聚愈嚴重.雜質原子在晶界的偏聚對晶體的某些性能產生重要的影響，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:相界面的結構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整,界面兩邊差別不十分大時,將可以補充一定的位錯來協調,組成半共格界面.無論那種情況,界面都存在自己的界面能,都將對材料的結構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.溶質原子取代了部分溶劑晶格中某些節點上的溶劑原子而形成的固溶體.間隙固溶體.溶質原子嵌入溶劑晶格的空隙中,不占據晶格結點位置 固溶體分類溶解度無限溶解固溶體.溶質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.有限溶解固溶體.溶質原子在固溶體中的濃度有一定限度,超過這個限度就會有其它相(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.4影響固溶體溶解度的因素在一定條件下,溶質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,現在公認的有1尺寸因素.在置換固溶體中,溶質原子的尺寸和溶劑相近,溶解度也愈大,Δr小于15%時才有利于形成置換固溶體,要能達到無限互溶,Δr的值還要小一些.間隙固溶體的形成的基本條件D質/D劑<0.59.在間隙固溶體中,顯然D質/D劑愈小,即溶質原子的尺寸愈小,溶解度也大.間隙固溶體只能有限溶解2．晶體結構因素.組元間晶體結構相同時,固溶度一般都較大,而且才有可能形成無限固溶體.若組元間的晶體結構不同,便只能生成有限固溶體3電負性差.電負性為這些元素的原子自其它原子奪取電子而變為負離子的能力.反映兩元素的化學性能差別.兩元素間電負性差越小,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;隨兩元素間電負性差增大,溶解度減小,當其差別很大時,往往形成較穩定的化合物4電子濃度.在金屬材料(合金)中,價電子數目(e)與原子數目(a)之比稱為電子濃度.由于溶質和溶劑的價電子數可能不同,電子濃度

e/a = VA(1-x)+ VBx.其中x為溶質的原子百分比濃度(摩爾分數),VA,VB分別為溶劑和溶質的價電子數.一方面,溶質和溶劑的價電子數目相差大,它們的電負性的差別也大,溶解度會下降.另一方面,當 e/a 為某些特定值時形成一新的晶體結構,因此它們的溶解度也就受到相應的限制.5固溶體的性能特點.1由于固溶體的晶體結構與溶劑相同,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,或在溶劑性能基礎上發生一些改變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,隨著溶質的溶入,強度將提高,稱為固溶強化,溶質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性能的途徑之一 6金屬化合物類型.1.正常價化合物兩組元服從原子價規律而生成的正常化學中所稱的化合物.通常是金屬元素與非金屬元素組成,組元間電負性差起主要作用,兩組元間電負性差較大,它們符合一般化合物的原子價規律.例如MnS,Al2O3,TiN,ZrO2等,其結合鍵為離子鍵;也有的是共價鍵,如SiC;少數也有以金屬鍵結合,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族金屬元素結合而成.它們也可以用分子式表示,但大多不符合正常化學價規律.當 e/a 為某些特定值時形成一新的晶體結構,并且電子濃度不同,其對應的晶體結構的類型也就不同.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,所以就稱為電子化合物,主要出現在金屬材料中,它們的結合鍵為金屬鍵.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,結構也有所不同.當rX/rM<0.59時,形成具有簡單晶體結構的化合物,如fcc,bcc,cph或簡單立方,通常稱它們為間隙相,相應的分子式也較簡單,如M4X,M2X,MX,MX2.當rX/rM>0.59時,形成的化合物的晶體結構也較復雜,通常稱它們為間隙化合物,相應的分子式也較復雜,如鋼中常見的Fe3C,Cr7C3,Cr23C6等.7金屬化合物的性能特點.大多數化合物,特別是正常價化合物,熔點都較高(結合鍵強的表現之一),力學性能表現為硬而脆.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.少量硬度高的質點加入到塑性材料中,將明顯提高材料的強度,即第二相強化機制.另一方面,化合物往往由特殊的物理,化學(電,磁,光,聲等)性能,從而在功能材料中的應用得到迅速發展.相圖熱力學

8克勞修斯-克萊普隆方程.設在一定溫度和壓力下,某物質處于兩相平衡狀態,若溫度改變為dT,壓力相應的改變dp之后,兩相仍呈平衡狀態.根據等溫定壓下的平衡條件△G=0,考慮1mol物質吉布斯自由能變化,由于平衡狀態△G=G2-G1=0即d G2=d G1按d G=-SdT+Vdp因為過程是在恒溫恒壓的條件下進行的即為克勞修斯-克萊普隆方程,適應于任何物質的兩相平衡體系.9公切線法則-兩相平衡.在二元的情況,溫度一定時,若AB組元可能形成αβ兩種相,其自由能與成分的關系曲線.合金成分為X時: 以單一的α相存在,自由能在1點;以單一的β相存在,自由能在2點;作GαGβ的公切線,切點分別為P,Q,延長交坐標軸為a,b.a點為組元A在α和β的化學位b點為組元B在α和β的化學位,顯然二者相等,所以P點的α相成分為x1;Q點的β相成分為x2;它們是平衡相.兩相的數量滿足杠桿定律,以這兩相混合的自由能在M點.這時的自由能最低,它們才是這個溫度下的平衡相.注意平衡相是以共切點的成分來分配,如果連接兩曲線的最低點,以這樣的成分的兩相混合,盡管每一相的自由能比切點低,但數量按杠桿定律分配后的混合自由能在3點,依然高于M點 結論: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的成分坐標值便是這兩個相在給定溫度下的平衡成分.推論三個溶體平衡共存的條件是在給定的溫度下,公切線能同時切過三條自由能曲線.或曰這三個溶體的自由能曲線有公切線.這三個切點的成分坐標

值便是這三個相在給定溫度下的平衡成分.10相律—相律是描述系統的組元數,相數和自由度間關系的法則.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為系統的組元數,P為平衡共存的相的數目.自由度f不能為負值.對于恒壓條件:f = c – p + 1.系統中有p相,c個組元,則成分引起的變數p(c-1)個.系統總的變數為p(c-1)+1.在多相平衡時,任一組元在各相間的化學位相等, 每個組元可寫出個p-1等式,平衡條件總數為c(p-1)

11幾種二元相圖.勻晶相圖.兩組元在液態和固態都能無限互溶.如Cu—Ni,Ag—Au形成二元合金對應的相圖就是二元勻晶相圖.相圖的構成:由兩條曲線將相圖分為三個區.左右兩端點分別為組元的熔點.上面的一條曲線稱為液相線,液相線之上為液相的單相區,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,常用α表示;兩條曲線之間是雙相區,標記L+α表示.二元共晶相圖.兩組元在液態下無限互溶,固態下有限溶解,一組元溶入另一組元中時都使凝固溫度下降,并發生共晶轉變.如Pb—Sn,Ag—Cu等形成二元合金對應的相圖就是二元勻晶相圖.相圖的構成:tAE和tBE為兩液相線,與其對應的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.將相圖分成三個單相區 L,α,β;三個雙相區L＋α,L＋β,α＋β和 一個三相區L＋α＋β,即CED為共晶線.二元包晶相圖.兩組元在液態下無限互溶,固態下有限溶解,并且發生包晶轉變.相圖的構成:ac和bc為兩液相線,與其對應的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為包晶轉變線.它們分隔相圖為三個單相區L,α,β;三個雙相區L＋α,L＋β,α＋β;一個三相區 L＋α＋β,即水平線dpc為包晶線.第四章單組元材料的結晶

1凝固狀態的影響因素1物質的本質.原子以那種方式結合使系統吉布斯自由能更低.溫度高時原子活動能力強排列紊亂能量低,而低溫下按特定方式排列結合能高可降低其總能量.這是熱力學的基本原則2熔融液體的粘度:粘度表征流體中發生相對運動的阻力,隨溫度降低,粘度不斷增加,在到達結晶轉變溫度前,粘度增加到能阻止在重力作用物質發生流動時,即可以保持固定的形狀,這時物質已經凝固,不能發生結晶.例如玻璃,高分子材料3熔融液體的冷卻速度:冷卻速度快,到達結晶溫度原子來不及重新排列就降到更低溫度,最終到室溫時難以重組合成晶體,可以將無規則排列固定下來.金屬材料需要達到106℃/s才能獲得非晶態.2結晶的熱力學條件.結晶過程不是在任何情況下都能自動發生.自然界的一切自發轉變過程總是向著自由能降低的方向進行.因為液體的熵值恒大于固體的熵,所以液體的曲線下降的趨勢更陡,兩曲線相交處的溫度Tm,當溫度T= Tm時,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,也就是理論凝固溫度.當T< Tm時,從液體向固體的轉變使吉布斯自由能下降,是自發過程,發生結晶過程;反之,當T> Tm時,從固體向液體的轉變使吉布斯自由能下降,是自發過程,發生熔化過程.所以結晶過程的熱力學條件就是溫度在理論熔點以下.3結晶過程.溫度變化規律:材料的熔體在熔點以上不斷散熱,溫度不斷下降,到理論結晶溫度并不是馬上變成固態的晶體,繼續降溫而出現過冷.過冷到某一程度開始結晶,放出結晶潛熱,可能會使其溫度回升.到略低于熔點的溫度時,放出的熱量和散熱可達到平衡,這時處于固定溫度,在冷卻曲線上出現平臺.結晶過程完成,沒有潛熱的補充,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,液態的熔體內首先有細小的晶體生成,稱為形核.隨后已形成的晶核不斷的長大,同時在未轉變的液體中伴隨新的核心的形成.生長過程到相鄰的晶體互相接觸,直到液體全部轉變完畢.每個成長的晶體就是一個晶粒,它們的接觸分界面就形成晶界.4自發形核1能量變化.在一定的過冷度下,液體中若出現一固態的晶體,該區域的能量將發生變化,一方面一定體積的液體轉變為固體,體積自由能會下降,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ΔGV和σ為常數,最有利的形狀為球.當細小晶體的半徑大于臨界尺寸,晶體長大時吉布斯自由能下降,這種可以長大的小晶體稱為晶核.如果它的半徑小于臨界尺寸,晶體長大時吉布斯自由能將上升,自發過程為不斷減小到消失3晶核的來源.熔體在熔點附近時,處在液態總體的排列是無序的,但局部的小區域并非靜止不動的,原子的運動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,對應的原子排列在變化,小范圍可瞬間為接近晶體的排列,其范圍大小對應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,出現的幾率也小.太小的過冷度在有限的時空范圍內不能形核 5非自發形核.如果形核不是在液體內部,如附著在某些已存在的固體(液體中存在的未熔高熔點雜質),例如在固體上形成球冠形,這時可以利用附著區原液體和雜質的界面能,特別是核心和雜質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晶核的長大一長大條件.從熱力學分析可知,要使系統的自由能下降,在液—固界面附近的部分液體轉變為固體,依然要求在界面附近要存在過冷度,前面冷卻曲線上平臺和理論結晶溫度之差就是長大所要求的過冷度,也稱為“動態過冷度”.金屬材料的動態過冷度很小,僅0.01—0.05℃,而非金屬材料的動態過冷度就大得多.若液—固界面處于平衡,則界面的溫度應該為理論結晶溫度.二長大速度.凝固過程中,晶體在不斷長大,界面在單位時間向前推移的垂直距離稱為長大線速度三正溫度梯度下晶體的長大.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,這時結晶過程的潛熱只能通過已凝固的固體向外散失.平衡時界面的溫度為理論結晶溫度,液體的溫度高于理論結晶溫度.當通過已凝固的固體散失熱量時,達到動態過冷的部分液體轉變為固體,界面向前推移,到達理論結晶溫度處,生長過程將停止.所以這時界面的形狀決定于散熱,實際上為理論結晶溫度的等溫面.在小的區域內界面為平面,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速度,因此可理解為齊步走,稱為平面推進方式生長.四負溫度梯度下晶體的長大.負溫度梯度是指液—固界面前沿的液體溫度隨到界面的距離的增加而降低,這時結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.在小的區域內若為平面,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,因而凸起的生長速度將大于平均速度,凸起迅速向前發展,可理解賽跑的競爭機制,在凸起上可能再有凸起,如此發展而表現為數枝晶的方式長大.枝晶間的空隙最后填充,依然得到完整的晶體.7樹枝晶的生長按樹枝方式生長的晶體稱為樹枝晶,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充,樹枝晶可保留下來②生長中晶體分支受液體流動,溫差,重力等影響,同方向的分支可能出現小的角度差,互相結合時會留下位錯③材料中含有雜質,在結晶時固體中的雜質比液體少,最后不同層次的分枝雜質含量不相同,其組織中可見樹枝晶 8非金屬晶體的長大正溫度梯度下,等溫面和有利的晶體表面不相同時,界面會分解為臺階形.在表面的臺階處有利晶體的生長,這時原子從液體轉移到固體中增加的表面積較小,臺階填充完后在表面生長也需要一定的臨界尺寸,表現為非金屬生長的動態過冷度比金屬大,其中特別是螺位錯造成的表面臺階對生長有利,并且是永遠填不滿的臺階.9界面結構對晶體生長影響-受界面能和表明熵的影響,液－固界面的微觀結構有兩中類型: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.大多金屬材料時如此.粗糙界面生長時向各個方向無區別.對于平滑界面能低的晶面與等溫面不重和,原子將在臺階面處生長.（無臺階時,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>,所需的動態過冷度較大.最終的形狀與晶體的各向異性相關,對應獨特的外形

10鑄件晶粒大小的控制從液體凝固后,每個晶核生長成一個晶粒,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,即形核率高晶粒細小,而長大速度快,晶粒尺寸增大.控制原理與方法:生產過程通常希望材料得到細小的尺寸,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,盡管形核率和長大速度都提高,但形核率的提高快得多,所得到的晶粒將細化,可是快冷卻速度會增加零件的內應力有時甚至可能造成開裂,有時因生產環境和零件尺寸達不到快速冷卻.第二,加變質劑即人為加入幫助形核的其它高熔點細粉末,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大.第三,鑄件凝固中用機械或超聲波震動等也可細化晶粒尺寸.若希望晶粒粗大,如用于高溫的材料,對這些因素進行相反的操作.11凝固體的結構--表層等軸細晶區.晶粒細小,取向隨機,尺寸等軸,因為澆鑄時錠模溫度低,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晶區.柱狀晶區.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,只有表層晶粒向內生長,不同晶向的生長速度不一樣,那些較生長有利的部分晶粒同時向內長大,掩蓋了大量的晶粒,形成了較粗且方向基本相同的長形晶粒區.中心等軸晶區.凝固的進行后期,四周散熱和液體的對流,中心的溫度達到均勻,降到凝固點以下后,表層晶粒的沉降,生長中碎斷晶枝的沖入可作為核心,且可向四周均勻生長,形成等軸晶.晶核數量的有限,該區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)和反應型(凝固過程中發生的化學反應生成).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.按其區域分為宏觀偏析(不同區域的成分不同)和微觀偏析(各區域平均成分相同,在微觀位置如一個晶粒的內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用的絕大多數是細晶粒多晶體材料,在高溫應用一些粗晶粒的材料,但在一些專門的場合,如電子工業或科學研究中也經常需要單晶體材料.根據凝固理論,要想得到單晶體,在凝固的過程中只有晶體長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,過冷度很小,可以生長但不足以發生自發形核2引入一個晶體(晶種),僅讓這個晶體在此環境中長大.4體心立方晶系比表面能.答采用“近鄰斷鍵模型”來計算固體晶體的表面能,兩點假設1每個原子只與其最近鄰的原子成鍵（最近鄰原子數即為該晶體結構的配位數）,并且只考慮最近鄰原子間的結合能;2原子間的結合能（-Ua）不隨溫度變化,對于具有任意晶體結構的固態晶體,某一晶面{hkl}的表面能可以用下式計算：γS{hkl} = N{hkl}Z(Ua /2)式中,N{hkl}為{hkl}晶面單位面積的原子數,Z為晶體沿{hkl}晶面斷開形成新表面時{hkl}晶面上每個原子需要斷裂的鍵數

第五章合金的凝固與結晶

勻晶2固溶體非平衡冷卻.過程從固溶體的凝固特征可知,在晶體長大過程中,組元元素在析出的固相中不斷的發生遷移.但原子在固體中的遷移相對結晶過程是較慢的,完全達到平衡凝固是需要相當長的時間,一般的冷卻凝固達不到平衡狀態.在冷卻速度較快時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溫度晶體表面生長的成分可為α2,由于擴散速度跟不上來,心部的成分來不及達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.到達平衡和固相線交點的溫度t f時還有液相存在,繼續冷卻到一更低的溫度,固體的平均成分回到合金成分時液體消失,凝固過程才結束.特點: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,這些差別特點表現的愈明顯.結果:生成固體的成分不均勻叫偏析,快速冷卻時在一個晶粒內部先后結晶的成分有差別,所以稱為晶內偏析,金屬的晶體往往以樹枝晶方式生長,偏析的分布表現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.晶內偏析的程度決定于:相圖中液—固相線相距愈遠,組元元素原子的遷移能力愈低(擴散系數小),冷卻速度愈大,造成的晶內偏析將愈嚴重.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,因為慢速冷卻會使晶粒變大,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,細化晶粒,會帶來晶內的偏析,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溫度,進行一段時間的保溫,讓原子在這時進行擴散遷移,達到均勻,這種方法稱為均勻化退火.3成分過冷.在正溫度梯度下,純金屬的生長方式為平面推進,而固溶體凝固時,卻有樹枝狀生長和胞狀生長存在,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到平衡狀態,產生了成分過冷現象.現象在相圖中,成分為C0的合金凝固時,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,逐漸向液體中擴散.在液體未達到均勻時,結晶繼續進行,新析出的固體成分中B的量也隨著上升,同時液體中界面處B濃度上升到更高的水平,擴散的速度因濃度差的提高而加快.遠處液體的成分依然為C0,到B組元的擴散量和固體排放平衡時,析出固體的成分也為C0,這時的成分分布如圖b所示.對照相圖,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為實際溫度,對比可以看出在界面前沿的液體中的一小區域內,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,這種因成分偏差對應的凝固溫度也不同而造成的附加過冷度稱為成分過冷.成分過冷對凝固過程的影響.不同的固溶體對應的相圖形式不同,不同組元的擴散能力各自不同,加上凝固過程的實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實際溫度梯度較大,在凝固過程中不出現成分過冷現象2成分過冷區較小,界面處的不平衡生長的凸起始終處在領先的狀態,但這個凸起既不會消失,也不能發展到成分過冷區外,凸起和底部的微小成分有一定差別而發展成胞狀組織3中區域的成分過冷可能生成胞狀到樹枝晶的各種過渡組織4成分過冷區較大,凸起發展較長,在凸起上再生新的凸起,就可生成樹枝晶5如果成分過冷區域特別大,得到的成分過冷度也十分大,若達到形核要求的過冷度時,在成分過冷區可能形成新的晶核,新晶核的生長阻礙原晶粒生長,對柱狀晶的發展產生隔斷作用.共晶4二元勻晶相圖.兩組元在液態下無限互溶,固態下有限溶解,一組元溶入另一組元中時都使凝固溫度下降,并發生共晶轉變.如Pb—Sn,Ag—Cu等形成二元合金對應的相圖就是.過程.在TE溫度以上僅是液體的冷卻到達略低于TE的溫度,按L＋α相區分析應為從液體中析出C成分的α相,而按L＋β相區分析應從液體中析出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,兩固相不斷同時析出,即共同結晶,故稱為共晶轉變,直到液體完全消失,結晶過程完成,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.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構的差別,總有一個固相先形核為領先相,設領先相為α,由于α富A組元,其生長時附近液體則富B組元,α的存在和液體中B的富集,β相將附著在α上形核并長大,同理在β相外將附著α的形核長大.此外也有人認為交替形核是以邊緣橋接生長方式來實現的.7生長特點共同生長.兩個相長大時都要排放相應的溶質組元,排出的溶質將阻礙自身的生長,但兩相同時生長時,一相排出的組元正是另一相生長所需要的,所以兩相的生長過程將互相促進,最后是兩相共同攜手長大.由于兩固相的成分是固定的,綜合成分應和液體的成分相同,它們的數量反映在二者的厚度相對比例上.8組織特點.當兩個固相都是金屬性較強相時,共晶體一般生長成層片狀.當兩相的相對數量比相差懸殊時,在界面能的作用下,數量較小的相將收縮為條,棒狀,更少時為纖維狀,甚至為點(球)狀.當有一相或兩相都具有較強的非金屬性時,它們表現出較強的各向異性,不同方向的生長速度不同,并且有特定的角度關系,同時生長過程要求的動態過冷度也有差異,往往有一個相在生長中起主導作用,決定了兩相的分布,共晶體的形態也具有獨特性,這時常見的形態有針狀,骨肋狀,蜘蛛網狀,螺旋狀等.9共晶合金非平衡凝固.1冷卻速度較快,共晶體的形成轉變進行較快,共晶體中兩相的層片間距變小(相對的比例仍舊不變);非共晶部分的轉變同固溶體的非平衡轉變.2偽共晶.在共晶點附近非共晶成分的合金在快速冷卻時,少量初生相的析出未進行就被冷卻到共晶溫度以下,直接發生共晶轉變,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,僅內部兩相的數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,由固溶體析出和偽共晶轉變綜合可知,①初晶的晶粒細化;②初生相內有晶內偏析(可能為枝晶偏析);③共晶體細化且多為偽共晶;④共晶體的數量多于平衡態4,出現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,固溶體凝固未完成,余下的液體成分也到共晶成分附近,發生共晶轉變.這種本不應該有共晶體的材料因冷卻速度過快,發生非平衡轉變而生成的共晶體稱為非平衡共晶.非平衡共晶的數量隨冷卻速度的加快而增加,但總量較少,一般出現在幾個晶粒的交界處5離異共晶凝固形成的共晶體數量較少時,有時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存在,這種見不到共晶形貌的共晶體稱為離異共晶.它可發生在平衡凝固時,而非平衡共晶有時也以離異共晶的形式出現.二元包晶相圖

10形成過程:兩組元在液態下無限互溶,固態下有限溶解,并且發生包晶轉變.成分為P點合金的凝固.在液相區為液體的冷卻,進入兩相區,發生與固溶體凝固相同的凝固轉變,到達P點,液體的成分為C,固體的成分為D.從L+β相區可知也滿足液體和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相和部分液體來實現.β相的生長在液體和α相的交界面處最有利,沿邊界同時消耗液體和α相來長大,形成的β相包圍在α相外圍,將α相與液體分隔開,所以把這種轉變稱為包晶轉變.在略低于TP的溫度下,進一步的生長過程,伴隨A組元從α相穿過β相到達液體界面,液體轉變為β相,同時多余的B組元穿過β相到達α相界面,α相中B組元的減少使部分α相轉變為β相以保證α相要求的成分.即β相長大的過程是A組元穿過β相向液體處擴散,B組元穿過β相向α相處擴散,同時消耗液相和α相.11包晶非平衡轉變組織.包晶轉變過程伴隨組元在β相的固體中擴散遷移,因此包晶轉變進行的非常緩慢,達到上述情況是理想的平衡分析,實際冷卻很難實現.在一般的冷卻條件下,包晶轉變未結束,系統已經到TP以下的溫度,液體將將按L＋β兩相平衡規律直接凝固結晶.P點成分的合金一方面會有部分α相殘留,另一方面β相的成分偏離P點,以這種不平衡的組織保留下來.成分在DP之間的合金,由于包晶轉變的不充分,在α相的晶界處會有液體直接凝固生成的β相存在.成分在PC之間的合金,本來不應該有剩余的α相,由于包晶轉變的不充分,在β相的晶體內部將會有殘留的α相存在.12鐵碳合金相圖1純鐵,1394-1538為體心立方結構,稱為&-fe,912-1394為面心立方結構,稱為r-fe,912°以下為體心立方結構為&-fe它是鐵磁性的.純鐵的塑性韌性好,但強度硬度低,很少用作結構材料.由于純鐵具有高的磁導率,固可用于要求軟磁性的場合.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.理論上熔點為1227.在低溫時略有鐵磁性,在230°以上消失.由于其是介穩定化合物,當條件適當時,它分解出單質狀態的碳稱為石墨.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,體心立方結構.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構，馬氏體體心四方結構

131包晶轉變.在HJB水平線1495°發生包晶反應LB+&H=rJ即在1495度的恒溫下w為0.53%的液相與w為0.09%的&鐵素體發生反應,生成w為0.17%的奧氏體.2共晶反應.ECF線,1148°是共晶反應線.含碳量在E-F（w為2.11%-6.69%）之間的鐵碳合金均要發生共晶轉變Lc=（Re+Fe3C）轉變產物是奧氏體和滲碳體的機械混合物,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.在PSK（727°）發生共析轉變rs=&p+Fe3C共析轉變產物稱為珠光體P表示.從液相中經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,液態具有一定的過冷度,開始凝固,形核長大析出的固體α,在這溫度下可達到液－固平衡,平衡時液體的成分在液相面上某一點,固相成分也應在固相面上的某一點.溫度不斷下降,液體的數量在逐漸減少,固體的數量不斷增加,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.到達和固相面交點溫度tf時,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,組織不發生變化.整個結晶在一溫度范圍內完成,由于有結晶潛熱的放出,在冷卻曲線上凝固時下降平緩,曲線在凝固開始和結束處有明顯的轉折.如果不過分考究轉變過程的內涵,三元勻晶反應的過程與二勻晶反應基本相同.都是進行選分結晶,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,同樣會出現晶內偏析,若晶體以樹枝晶方式長大,便得到枝晶偏析組織.在結晶過程中,也存在成分過冷的影響.第六章擴散與固態相變

1菲克第一定律.菲克第一定律適用于穩態擴散,即在擴散的過程中各處的濃度不因為擴散過程的發生而隨時間的變化而改變,也就是 dc/dt = 0.J為單位時間通過垂直于擴散方向的單位面積的擴散物質的通量dc/dx為溶質原子的濃度梯度.負號表示物質總是從濃度高處向濃度低的方向遷移;比例常數D稱為擴散系數.2菲克第二定律.在一維狀態下非穩態擴散的微分方程,即為菲克第二定律的數學表達式,又稱為擴散第二方程.方程可寫成

3,間隙擴散機制.擴散機制:溶質原子存在晶格的間隙中,如Fe中的C,N,H等元素,擴散過程是間隙原子從所處在的間隙,擠過晶格原子的空隙,到達相鄰的另一個間隙溶質原子從一個間隙到另一個間隙的過程,在間隙中的平衡位置的能量為G1,從晶格原子中擠過去,最高能量達到G2,存在能壘ΔG=G2-G1 4空位擴散機制.在置換固溶體中,由于晶格中存在空位,空位周圍的原子(包括溶劑和溶質原子)由熱運動可能進入空位,即原子利用空位最后達到遷移,當存在濃度梯度(化學位梯度)時,溶質原子 就會發生定向的擴散遷移,這是置換原子擴散的主要方式.擴散進行有兩個要求條件,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入空位也要一定的激活能.5菲克定律局限性.其結論是擴散中物質的流動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,就不應該再出現物質的傳輸,在一般的情況下可以解釋許多現象.在固體材料中,還有些現象與此相矛盾,物質的遷移(擴散)會出現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,此外固體電解質中的帶電離子在電場或磁場的作用下,發生的擴散遷移也不一定是從高濃度處流向低濃度處,這種反向的擴散稱為“上坡擴散”

6影響擴散系數的因素1溫度.無論是間隙機制,還是空位機制,都遵循熱激活規律,溫度提高,能超過能壘的幾率越大,同時晶體的平衡空位濃度也越高,這些都是提高擴散系數的原因.擴散系數與溫度T 成指數關系,在以下

因素中這個影響最為明顯.2材料的成分.原子之間的結合鍵力越強,通常對應材料的熔點也越高,激活能較大,擴散系數較小.材料的成分不同,即組成材料的元素和比例不同,不同原子之間結合鍵能不一樣,成分的變化也影響不同類型結合鍵的相對數量,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晶體結構1原子排列越緊密,晶體結構的致密度越高,激活能較大,擴散系數較小.2晶體結構的對稱性差的材料中,不同方向上擴散系數的差別也大,常見金屬材料的晶體結構較簡單,各方向的差別大多都不明顯3晶體缺陷.點缺陷:主要影響擴散的空位濃度.線缺陷:線缺陷主要形式是位錯,位錯線附近的溶質原子的濃度高于平均值;原子在位錯中沿位錯線的管道擴散比晶體中的擴散快.3面缺陷:本身所處于較高的能力狀態,相應擴散激活能也就較低.4其他因素.1．彈性應力場

可以加速尺寸大的原子向拉應力大處擴散,同樣加速尺寸小的原子向壓應力大處擴散,這種擴散可以松弛應力,但也能把原來的彈性應變部分的轉化為不可恢復的永久變形(塑性變形),這種在應力作用下的擴散過程也是材料以蠕變方式發生塑性變形的基本機制2．其他任何對粒子運動的力也都可能影響擴散,如電磁場對帶電粒子的擴散.7反應擴散的主要特征1在一定的溫度下,擴散過程進行中,成分從高到低逐漸變化,但二元合金中不會形成兩相混合區2．在單相區為常數,擴散過程進行,需存在濃度梯度,物質從高處流向低處3在一定的溫度下,隨著時間的增加,發生反應擴散時,轉折點的濃度不發生變化,而是新相的深度不斷增加4單獨依靠擴散從固體中析出另一新相，8反應擴散實例.利用我們大家熟悉的Fe－C相圖,將純鐵置于850℃滲碳,氣氛能使表明達到的最高溶解的碳量為CS,因為再高將形成碳化物.表面為CS的固溶體為γ相,從表面向內,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,表面達到C1處.從相圖可知它們到達互相平衡,這里形成兩相的分界面,碳的含量就出現了一突變.隨時間的加長,在γ相存在碳的濃度梯度,碳不斷向內擴散,在α－γ相界面碳多余進入到α相,平衡破壞,部分的α得到碳轉變生成γ相,因此在相界面兩邊的成分依然為C2和C1不變,而是相界面向內遷移,即γ相在不斷生長.可見在二元合金的在一定溫下進行擴散過程中,不會出現兩相區

8二元合金擴散不形成兩相混合區.一.1在一定的溫度下相律f = c – p.2擴散過程進行中,系統沒有達到平衡,f > 0.3 C = 2,p < 2 即存在相數 p = 1.二.擴散能夠不斷向內進行,材料內存在連續分布的化學位梯度,如果出現兩相平衡,則此區域內的化學位梯度為０,擴散就不能進行,這將與事實相矛盾 9固態相變的特點.⑴相界面:根據界面上新舊兩相原子在晶體學上匹配程度的不同,可分為共格界面,半共格界面和非共格界面⑵位向關系與慣習面:在許多情況下,金屬固態相變時新相與母相之間往往存在一定的位向關系,而且新相往往在母相一定的晶面上開始形成,這個晶面稱為慣習面通常以母相的晶面指數來表示⑶彈性應變能:金屬固態相變時,因新相和母相的比容不同可能發生體積變化.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生彈性應變和應力,使系統額為地增加了一項彈性應變能⑷過渡相的形成:當穩定的新相與母相的晶體結構差異較大時,母相往往不直接轉變為自由能最低的穩定新相,而是先形成晶體結構或成分與母相比較接近,自由能比母相稍低些的亞穩定的過渡相⑸晶體缺陷的影響:固態晶體中存在著晶界,亞晶界,空位及位錯等各種晶體缺陷,在其周圍點陣發生畸變,儲存有畸變能.一般地說,金屬固態相變時新相晶核總是優先在晶體缺陷處形成⑹原子的擴散由于新相和母相的成分不同,金屬固態相變必須通過某些組織的擴散才行

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

改變的發生.過去相圖中介紹的合金凝固過程是一級相變,熱處理中發生的固態相變也主要是一級相變.二級相變:在臨界點處,這時兩相的化學位,熵S和體積V相同,但等壓熱容量CP,等溫壓縮系數k,等壓熱膨脹系數α可能不相同.當T或P發生變化(偏離臨界點),平衡也被破壞,向吉布斯自由能低的方向發展,這時發生的相變稱為二級相變.所以二級相變過程中無潛熱和體積的改變,一般兩相的成分也相同(成分的變化一般會改變其熵).常見的二級相變有磁性轉變,有序－無序轉變,超導轉變等,大多伴隨材料某種物理性能的變化.原子運動分類,擴散型（非協同型）原子從母相以擴散方式向新相遷移.原子可以改變相鄰關系;轉變的速度由原子擴散遷移速度控制,在固態中進行較慢;轉變過程大多伴隨成分的改變(新舊相成分不相同);轉變產物無固定的形狀,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.協同型（非擴散型）在相變過程中沒有原子的擴散運動,相變前后沒有成分的變化,原子以切變的方式,即相對周圍原子發生有規律的少量的偏移,基本維持原來的相鄰關系,而發生晶體結構的改變,這就是協同型相變.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關系;新舊相的界面有共格關系,轉變要求較大的驅動力來補償共格應變能;轉變速度快,大多不進行到底 12固態相變熱力學1相變驅動力.其指出一切系統都有降低自由能以達到穩定狀態的自發趨勢.若具備引起自由能降低的條件,系統將由高能到低能轉變轉變,稱為自發轉變.金屬固態相變就是自發轉變,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動力,也就是所謂的相變熱力學條件2相變勢壘.要使系統有舊相轉變為新相除了驅動力外,還要克服相變勢壘.所謂相變勢壘是指相變時改組晶格所必須克服的原子間引力.金屬固態相變的熱力學作用:①為相變的發生提供動力2明確相變發生所要克服的勢壘,即激活能.13晶核長大條件和機制.條件:①要求具有合適的過冷度;②有合適的晶核表面結構.長大機制:如果新相晶核與母相之間存在著一定的晶體學位向關系,則生長時此位向關系仍保持不變,以便降低表面能.新相的生長機制也與晶核的界面結構有密切關系,具有共格,半共格或非共格界面的晶核,其長大方式也各不相同,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,新相長大.另一種方式是非共格界面呈臺階狀結構,臺階的高度為一個原子的尺度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原子間距,又稱為無擴散型相變.14固態相變的形核.均勻形核指在均勻單一的母相中形成新相結晶核心的過程.能量條件.所謂能量起伏是指系統中微小體積所具有的能量,短暫偏離其平均成分的現象.條件1 必須過冷,過冷度越大形核驅動力越大2具備與一定過冷度相適應能量起伏和結構起伏.非均勻形核實際金屬結晶時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生形核容易.非均勻形核通常是固態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位錯線上生核.使生核處的位錯線消失,這段位錯線的能量被釋放出作為相變的驅動力.3空位的作用.由于過飽和空位原子促進擴散,空位具有能量,在空位處生核,空位消失相當于增加了相變驅動力

15過飽和固溶體的分解.過飽和固溶體的分解包括形核長大,調幅分解兩種機制.過飽和固溶體的分解也叫時效.經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,將發生脫溶,使合金的強度和硬度顯著提高,稱為沉淀強化或時效強（硬）化 16時效過程的結構變化1）G.P.區形成：時效初期，母相α固溶體（100）面上出現一個原子層厚的Cu原子聚集區，與母相共格，點陣畸變，產生應力場為時效硬化主要因素

2）?//

相形成：G.P.區形成后時效時間延長

或時效溫度提高，形成過渡相3）

?/相形成：隨著時效進行，片狀?//

相周圍共格關系部

分遭到破壞，?//相轉變為新的過渡相?/相4）平衡相形成（即?相的形成）：當?/相長大到一定尺寸后將與α相脫離，成為獨立平衡相。

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,如果溶解時為吸熱過程,當溫度較低時,自由能曲線中部有上凸部分出現,這時單一的固溶體的自由能不是最低,可以分解為結構相同而成分不同兩個相混合物.增幅區外的分解:在實線和虛線之間的區域.成分為CN的合金有分解的熱力學動力,但形核時成分的偏離會造成能量的提高,只有達到一定數量后其自由能才會降低,表明形核時要求一定的臨界尺寸.這種狀態和固溶體中第二相形成相同.增幅區內的分解: 成分在虛線范圍內時,由于自由能曲線為上凸,任何細小的成分的偏離都會使自由能下降,偏離加大自由能降低愈多,可見這時成分的偏離是自發的,不需要外界提供或自身的聚集.18無擴散相變原子不發生隨機走動的相變.常見的無擴散相變:馬氏體相變;鐵磁性相變;馬氏體相變特征1無擴散性.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點陣畸變式轉變（或稱均勻點陣變形）3存在一個無畸變面.直線到界面才稍有轉折,界面上無錯動,直線轉變后仍為直線4)馬氏體內有滑移或孿晶.在發生均勻點陣變形時,產生大的形狀變化,因而有高的應變能,滑移和孿晶都是點陣不變形變:不改變結構,不改變體積,使應變能降低

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下去.原因:維持材料均勻變形的原因是材料發生了加工硬化.已經發生變形處的強度提高,進一步變形困難,即變形要在更大的應力作用下才能進行.下一步的變形發生在未變形或變形相對較小的位置,達到同樣變形后,在更大的應力作用下發生變形.頸縮.試樣將開始發生不均勻的塑性變形,產生了頸縮,即塑性變形集中在一局部區域進行.特點:宏觀表現為外力在下降,工程應力在減小,但頸縮區的材料承受的真實應力依然在上升.極限強度:材料開始發生頸縮時對應的工程應力σb ,這時試樣出現失穩,頸縮真實應力依然在上升,但能承受的總外力在下降.斷裂變形量大至K點,試樣發生斷裂.實質:斷裂的實質原子間承受的力超出最大吸引力,原子間的結合破壞而分離.韌性斷裂:在斷裂前有明顯塑性變形后發生的斷裂叫“韌性斷裂”.在晶體構成的材料中,內部的晶粒都被拉長成為細條狀,斷口呈纖維狀,灰暗無光.脆性斷裂:斷裂前因并未經過明顯塑性變形,故其斷口常具有閃爍的光澤.脆性斷裂可沿晶界發生,斷口也可凹凸不平;脆性斷裂也可穿過各個晶粒發生,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)相對于晶體的另一部分發生的相對滑動.滑移過程說明.在切應力的作用下,先使晶格發生彈性外扭,進一步將使晶格發生滑移.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滑移產生的臺階.作用在晶格上的正應力只能使晶格的距離加大,不能使原子從一個平衡位置移動到另一平衡位置,不能產生塑性變形;正應力達到破壞原子間的吸引力,晶格分離,材料則出現斷裂.材料在正應力作用下,在應力方向雖然不能發生塑性變形,但應力的分解在另一方向就有切應力,可使晶格沿另外的方向上發生滑移.5滑移系對性能的影響.1晶體中滑移系愈多,晶體發生滑移的可能性便愈大,材料的塑性愈好,并且,其中一個滑移面上存在的滑移方向數目比滑移面數目的作用更大.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,故其塑性遠較具有立方晶格的金屬差

6滑移變形的主要特點.1滑移只能在切應力的作用下發生.2滑移常沿晶體中原子密度最大的晶面和晶向發生.這是因為只有在最密晶面之間的面間距最大,原子面之間的結合力最弱,沿最密晶向滑移的步長最小,因此這種滑移所需要的外加切應力最小3滑移時晶體的一部分相對于另一部分沿滑移方向的距離為原子間距的整數倍,滑移的結果會在晶體的表面上造成臺階4滑移的同時必然伴隨有晶體的轉動.滑移時晶體轉動.當外力作用于單晶體試樣上時,它在某些相鄰層晶面上所分解的切應力使晶體發生滑移,而正應力和垂直滑移方向的另一分切應力因滑移錯開組成一力偶,使晶體在滑移的同時向外力方向發生轉動.趨勢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滑移的位錯理論分析.滑移是由于滑移面上的位錯運動而造成的.一刃型位錯在切應力的作用下在滑移面上的運動過程,通過一根位錯從滑移面的一側運動到另一側便造成一個原子間距的滑移.對應于位錯運動,在滑移的過程中,只需要位錯中心上面的兩列原子向右作微量的位移,位錯中心下面的一列原子向左作微量的位移,位錯中心便會發生一個原子間距的右移.由此可見,通過位錯運動方式的滑移,并不需要整個晶體上半部的原子相對于其下半部一起位移,而僅需位錯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力便遠遠小于整體剛性滑移.位錯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.為了使位錯的能量較低,在結構容許的條件下,盡量減小柏氏矢量,原子的密排方向就成為了位錯的柏氏矢量的方向.9位錯的增殖.塑性變形的過程中,盡管位錯移出晶體產生滑移臺階,但位錯的數量(位錯密度)卻在不斷的增加,這是因為在外應力作用下發生塑性變形時位錯會發生增殖.若滑移面上有一段位錯,CD兩點釘住不可滑移,在外力作用下位錯應向右移動,這段位錯將彎曲,擴張,相遇為異號位錯相消,產生一位錯環,內部CD段還存在.反復可生成一系列的位錯環,擴展到晶體外的產生滑移臺階可為柏氏矢量的整數倍.10位錯的交割.不在同一個滑移面上的兩位錯運動的過程中可發生交割.如果位錯AB向下運動掃過位錯CD,由于掃過區間的晶體兩邊發生了柏氏矢量大小的滑移,在位錯CD上產生了EF轉折,EF長度為AB的柏氏矢量,EF位錯的柏氏矢量不發生變化,位錯的性質和原來可能不一樣.若 AB為一個源發出的一批位錯,EF則為多倍長.如果CD為如圖刃位錯,AB上也留下一轉折.轉折的性質不一樣,有的在位錯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動,稱為割階.成為位錯運動的阻礙.11位錯的塞積.位錯運動時,在其前沿如果有障礙就停留不能前進,若同一位錯源不斷產生一系列位錯源源而來,在此將產生塞積.在該處產生大的應力,可能的后果有:①螺位錯可改變滑移面而發生交滑移;②晶界處的應力可能迫使相鄰晶粒中的位錯運動來松弛應力;③無發松弛就有可能在此處造成裂紋.12加工硬化.材料在變形后,強度,硬度顯著提高,而塑性,韌性明顯下降的現象稱為加工硬化.這種加工硬化的作用在拉伸時的應力--應變曲線中可看出,材料屈服后要繼續變形只有不斷增加外力1原因:塑性變形是通過位錯的運動來實現的,位錯運動一旦受阻,塑性變形就難以進行,要繼續進行變形只有增加外力2分析:變形過程中,位錯沿滑移面運動,各種位錯會頻繁相遇,發生一系列復雜的交割作用,出現位錯的纏結等等現象,使位錯的運動受阻,位錯源不斷發出的位錯不能順利地移出晶體,發生位錯地塞積,造成位錯密度的逐漸增大.變形量越大,位錯密度就越大,變形的抗力也越就大.隨著位錯密度的升

高,位錯之間的平均距離減小,它們之間的相互干擾和交互作用進一步增強,強度就大了.13變形的傳遞.當一個晶粒在某一滑移系發生滑移動作,即位錯發生運動,位錯遇到晶界時,由于各個晶粒的位向不同,不能直接從一個晶粒移動到另一晶粒,便塞積起來;加之晶界處的雜質原子也往往較多,增大其晶格畸變,在滑移時位錯運動的阻力較大,難以發生變形,可見晶界的存在可以提高材料的強度.位錯在晶界處的塞積產生了大的應力集中,當應力集中能使相鄰晶粒的位錯源開動,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塞積產生的應力集中得以松弛,原來變形的晶粒可以進一步的變形.變形的協調.多晶體的變形中要保持晶界處的連續性,即晶界處的原子既不能堆積也不能出現空隙或裂縫,晶界兩邊的變形需要達到互相協調.晶界兩邊的晶粒取向不一樣,靠單一的滑移系的動作將不能保證這種協調,為了適應變形協調,不僅要求鄰近晶粒的晶界附近區域有幾個滑移系動作,就是已變形的晶粒自身,除了變形的主滑移系統外,在晶界附近也要有幾個滑移系統同時動作.至少應有5個獨立的滑移系才能協調多晶體的塑性變形.對面心和體心立方金屬,是容易滿足這個變形協調條件的,但對密排六方金屬,由于滑移系一般只有三個,為了實現變形協調,有兩種方式:一種是在晶界附近區域,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;另一種則是產生孿晶變形,孿晶和滑移結合起來,連續地進行變形.15塑性變形過程的不均勻性.在多晶體金屬中,每個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,每個晶粒中不同滑移面和滑移方向上所受的分切應力便不同.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力將較小,較難發生滑移.由此可見,由于多晶體金屬中每個晶粒所取的位向不同,金屬的塑性變形將會在不同晶粒中逐批發生,是個不均勻的塑性變形過程.16晶粒大小對材料強度的影響.材料的塑性變形抗力,不僅與其原子間的結合力有關,而且還與材料的晶粒度有關,即材料的晶粒愈細,材料的強度愈高.因為材料晶粒愈細,晶界總面積愈大,晶界對變形的阻礙作用愈明顯,對塑性變形的抗力也便愈大.效果:塑性材料的晶粒愈細,不僅強度愈高,而且塑性與韌性也較高.原因:因為晶粒愈細,單位體積中晶粒數量便愈多,變形時同樣的形變量便可分散在更多的晶粒中發生,晶粒轉動的阻力小,晶粒間易于協調,產生較均勻的變形,不致造成局部的應力集中,而引起裂紋的過早產生和發展.因而斷裂前便可發生較大的塑性形變量,具有較高的沖擊載荷抗力.意義:所以在工業上通過各種方法(凝固,壓力加工,熱處理)使材料獲得細而均勻的晶粒,使目前提高材料力學性能的有效途徑之一.17孿生變形.孿晶:晶體的一部分相對于一定的晶面(孿生面),沿著一定的方向(孿生方向)發生切變,形成對稱的晶格排列,發生切變部分叫做孿生帶,或簡稱為孿晶.切變部分和未切變部分呈鏡面對稱,對稱面為孿生面.孿生:在外力作用下,以切變生成孿晶而發生塑性變形方式.產生條件:孿生僅在滑移困難時才會發生.一般孿生出現在滑移系很少的晶體結構的材料中(如密排六方晶格金屬);此外在某些容易發生滑移的晶格材料僅在較低溫度或受沖擊時因來不及滑移又有較大的應力作用時才可能產生孿生.特點1在孿晶帶中,每層原子面對于相鄰原子面的移動量都相同,其移動量不是原子間距的整倍,但它們在孿生后各自移動的距離和離孿生面的距離成正比2孿生帶的晶格位向發生了變化,抗腐蝕性和光學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孿生是在切應力作用下產生的,但產生孿生所需要的切應力比滑移要大得多5孿生變形得速度很快,接近于聲速6孿生變形會在周圍得晶格中引起很大得畸變,因此所產生的塑性變形總量不大7孿生對變形的作用另一方面還表現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)的變形不僅與應力有關,而且和應力

作用的時間有關.蠕變過程:整個的蠕變過程可分為三個階段.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.蠕變機理:蠕變過程是一熱激活過程,蠕變現象可看著在應力作用下原子流的擴散.原子的定向流動本身可造成材料的變形.借助原子的擴散會發生位錯的攀移,位錯滑移產生的加工硬化和由位錯攀移產生的高溫回復,這兩個過程的速率相等,便形成了恒定的蠕變速率過程.所有影響自擴散系數的因數均按相同的方式影響蠕變速率.19粘滯性流動在液體狀態下,原子呈無規則排列,沒有固定的形狀,處于可流動的狀態.液體的流動性用黏度來度量,當黏度大到可以維持自己的形狀時,材料就處于固態.在固態下處于非晶態的材料看做是過冷的液體,在外力作用下,非晶態的材料當能克服黏度的阻力時,可以象液體那樣發生流動,自己的形狀和尺寸發生變化,材料的性質未發生改變,為一種塑性變形.變形實例:非晶態材料處于玻璃化溫度Tg上可以發生塑性變形的方式.多晶體材料的晶界滑動

20冷變形對力學性能影響.產生加工硬化:材料在變形后,強度,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加工硬化是強化材料的重要手段,尤其是對于那些不能用熱處理方法強化的金屬材料2加工硬化有利于金屬進行均勻變形.因為金屬已變形部分產生硬化,將使繼續的變形主要在未變形或變形較少的部分發展3加工硬化給金屬的繼續變形造成了困難加速了模具的損耗,在對材料要進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塑性變形對組織和結構的影響.1晶粒變形:隨著外形的改變,內部晶粒的形狀也相應變化.通常晶粒沿變形方向被拉長或壓扁.變形的程度愈大,則晶粒形狀的代表也愈大2晶界模糊:當變形量很大時,晶界變得模糊不清,這是由于位錯移出晶粒在邊界造成的臺階使晶界交錯,同時也進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,材料中的夾雜物也沿變形方向被拉長,形成了纖維組織.纖維組織的出現造成材料在不同方向上表現出不同的力學性能,即產生一定程度的各向異性4亞結構形成:在大量變形之后,由于位錯的運動和交互作用,位錯不均勻分布,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,而內部的位錯密度相對低得多.隨著變形量的增大,產生的亞結構也越細.整個晶粒內部的位錯密度的提高將降低了材料的耐腐蝕性.變形織構:金屬晶粒的取向一般是無規則的隨機排列,盡管每個晶粒有各向異性,所以宏觀性能表現出各向同性.但是當金屬經受大量的一定方向的變形之后,由于晶粒的轉動造成晶粒取向趨于一致,形成了晶體的“擇優取向”,即某一晶面在某個方向出現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構叫做變形織構,它使金屬材料表現出明顯的各向異性.形成原因:滑移塑性變形時伴隨晶粒的轉動,造成各晶粒的滑移面或滑移方向趨于平行外力方向.對工程應用的影響:在大多數情況下是不利的,如有織構的金屬板材沖制筒形零件時,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“制耳”現象;另外在不同方向上變形不同,制成的零件的硬度和壁厚會不均勻,等等.但織構有時也能帶來好處,制造變壓器鐵芯的硅鋼片,利用織構可大大提高變壓器的效率.防止措施:織構形成后很難消除,工業生產中為了避免織構,較大的變形量往往通過幾次變形來完成,并進行中間退火.23殘余內應力指去除外力之后,殘留于材料內部,且自身平衡于材料內部的應力.塑性變形后材料內部的殘余內應力明顯增加,它主要是由于材料在外力作用下內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,會造成平衡于它們之間的宏觀內應力,通常稱為第一類內應力.相鄰晶粒取向不同引起變形不均勻,或晶內不同部位變形不均勻,會造成微觀內應力,為第二類.由于位錯等缺陷的增加,會造成晶格畸變,通常也稱為第三類.經過塑性變形,外力對材料試樣或構件作的功絕大部分在變形過程中轉化成熱而散失,只有少數能量轉化為內應力殘留在材料中,使其內能增加.第三類內應力占絕大部分,是使變形金屬強化的主要原因.會使材料如金屬的耐腐蝕性下降.第一,二類內應力占的比例不大,但當進一步加工會打破原有平衡,引起材料的變形.一般要用退火的辦法將其消除.24回復,性能變化,機制.所謂回復,即在加熱溫度較低時,僅因金屬中的一些點缺陷和位錯的遷移而引起的某些晶內的變化.回復階段一般加熱溫度在0.4Tm以下.回復的組織性能變化1宏觀應力基本去除,微觀應力仍然殘存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力學性能,如硬度和流變應力,覺察不到有明顯的變化4 光學金相組織看不出任何變化,溫度較高發生回復,在電子顯微鏡下可間到晶粒內部組織的變化.(位錯的胞狀組織轉變為亞晶)回復機制,低溫階段:點缺陷的遷移和減少,表現為1空位與間隙原子的相遇而互相中和2空位或間隙原子運動刃位錯處消失,引起位錯的攀移3點缺陷運動到界面處消失.他們都將減少晶體中的點缺陷,力學性能無變化,但物理性能發生回復.較高溫階段:位錯的運動和重新分布,滑移面上異號位錯相遇銷毀,可使位錯密度略有降低.高溫回復:當溫度大于0.3Tm后,位錯可以獲得足夠的能量自身除滑移外還可產生攀移,除異號位錯中和外,還有位錯的組合和重新排列,例如排列成墻明顯降低彈性應變能,變形的晶體發生多邊化,甚至形成亞晶粒.25再結晶.基本過程:形后的金屬材料在加熱到較高溫度時,可以發生晶粒的重新改組.同結晶過程類似,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生過變形的晶體而不斷長大,同時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.這個過程也是一形核和核心長大,稱為再結晶.材料發生了再結晶后,由于全部用新生成的晶粒替換了原發生過塑性變形的晶粒,所以材料經過再結晶后,由冷塑性變形帶來的所有性能變化就全部消失,材料的組織發生了變化,性能完全徹底回到變形前的狀態.26再結晶的轉變不是相變.冷塑性變形后的發生再結晶,晶粒以形核和晶核長大來進行,但再結晶過程不是相變.原因1變化前后的晶粒成分相同,晶體結構并未發生變化,因此它們是屬于同一個相2再結晶不像相變那樣,有轉變的臨界溫度點,即沒有確定的轉變溫度3再結晶過程是不可逆的,相變過程在外界條件變化后可以發生可逆變化4發生再結晶的熱力學驅動力是冷塑性變形晶體的畸變能,也稱儲存能.27再結晶形核機制.1晶界弓出的形核機制.金屬在變形時是不均勻的,若晶界兩邊一個晶粒的位錯密度高,另一個位錯密度低,在加熱時晶界會向位錯密度高的一側突然移動,從位錯高的一側的原子轉移到位錯低的一側,新的排列應為無畸變區,這個區域就是再結晶核心.和結晶形核方式類似,晶界彎曲后,一方面界的彎曲面因面積增加會增加界面能,另一方面形核區中原變形區間有應變能釋放.和液體結晶形核不相同的是如果達不到臨界條件,晶界也會彎曲,到一定程度停止但不會消失。同時位錯低的一邊的原子在晶核處重排列,從原變形狀態改變為無變形狀態,超過一定的區域與原晶粒形成大的取向差,即獨立形成一新晶粒.2他形核機制:在再結晶中的形核還有亞晶合并長大,詳細過程就不分析了,總之核心都是在原有晶粒的邊界或變形較大的地方先產生.核心的長大是變形晶粒晶界附近的原子移動到新的未變形晶粒上,從而可以減少變形應變能,新晶粒不斷長大到相遇,最后全部為新晶粒,再結晶完成.28影響再結晶速度的因數.材料因素:①原子的結合力大,表現為熔點高的材料,再結晶進行較慢;②材料的純度,純凈材料如純金屬,進行較快,而溶入了其他元素,特別是元素易在晶界處存在聚集時,將降低再結晶的速度;③第二相質點的存在,特別是其成彌散分布時,將明顯降低再結晶的速度.工藝因素:①加熱溫度愈高,再結晶速度愈快;②變形量大,彈性畸變能大,再結晶速度也快.當變形量過小,彈性畸變能不能滿足形核的基本要求時,再結晶就不能發生,即能發生再結晶需要一起碼的變形量,稱為臨界變形量δC, 29晶粒長大的動力.晶粒的長大是一自發過程,其驅動力是降低其總界面能.長大過程中,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大的熱力學條件總是滿足的,長大與否還需滿足動力學條件,這就是界面的活動性,溫度是影響界面活動性的最主要因素.晶粒的正常長大.長大后的晶粒大小分布統計結果相同,所以把這種晶粒的均勻長大稱為正常長大.晶粒的非正常長大在長大過程中.般晶粒在正常緩慢長大時,如果有少數晶粒處在特別優越的環境,這些大量吞食周圍晶粒,迅速長大,這種現象稱為晶粒的異常長大.這些優先長大的少數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過程,而稱為“二次再結晶”,但實質并不是靠重新產生新的晶核,而是在一次再結晶后的長大過程中,某些晶粒的環境特殊而產生的優先長大.30晶粒非正常長大預防.再結晶退火時發生晶粒異常長大的條件是1材料的冷變形程度較大,產生了變形織構,再結晶后晶粒取向的遺傳,再結晶組織依然存在擇優取向,這時晶粒取向差小,晶界的界面能較小,正常長大速度較慢,個別較大的晶粒的取向不同,有較大的界面能,長大速度也較快,晶粒優先長大就有了可能2再結晶的加熱溫度較高,再結晶發生快,晶界容易移動又有足夠的時間來進行晶粒長大.故防止材料發生晶粒異常長大的方法就是注意這兩個環節

再結晶后的晶粒尺寸1預先變形量:在臨界變形量以下,材料不發生再結晶,維持原來的晶粒尺寸;在臨界變形量附近,剛能形核,因核心數量很少而再結晶后的尺寸很大,甚至單晶;一般隨著變形量的增加,再結晶后的晶粒尺寸不斷減小;當變形量過大,可能產生明顯織構,在退火溫度高時發生晶粒的異常長大2退火溫度和時間:再結晶剛結束時,材料的晶粒尺寸與退火溫度無明顯的變化,但退火溫度高,完成再結晶用的時間少,長大的時間就長,所以一般規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,保證再結晶充分完成而晶粒不過分長大3雜質:無論是固溶于晶體內的異類原子,還是在材料組織中存在的第二相質點,特別是彌散分布時,都將促進再結晶后的晶粒細化4原始晶粒大小:在其他條件相同時,材料變形前的晶粒尺寸愈細小,晶界面多,有利形核,再結晶后的晶粒也細小5材料變形溫度較高,或再結晶退火前進行較有效的回復處理,因降低了畸變能,可使再結晶后的晶粒變粗.冷熱加工定義.把金屬的塑性變形稱為加工,凡是在其再結晶溫度以上進行加工變形稱為熱加工,反之在其再結晶溫度以下進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行過加熱,鉛的再結晶溫度在 0℃以下,在室溫下進行變形是屬于熱加工,鐵的再結晶溫度為450℃左右,在400℃進行變形仍屬于冷加工

33熱加工的原因.冷態對材料進行塑性變形會產生加工硬化,當材料成形需要較大的變形量時,進行一段變形后,進行一次再結晶退火,再來繼續進行塑性變形,再退火,直到達到需要的變形程度.金屬材料的強度和硬度會隨溫度的上升而下降,塑性會隨溫度的升高而升高,因此在較高的溫度下進行塑性變形,材料的抗力小,變形所用的動力也小,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晶溫度,在變形的同時會發生再結晶,可不產生加工硬化,直接進行大的變形量 34熱加工時的軟化機制.高溫下,塑性變形的同時,發生組織結構的軟化,盡管軟化本身的方式也是屬于回復和再結晶,由于變形硬化和軟化同時發生,軟化有自己的特點:1動態

回復:在熱加工的溫度下,材料可以進行較快回復過程.它不同于靜態回復,材料在變形的同時,一方面變形在增加缺陷,另外以回復方式減少部分缺陷,某些性能因二者的同時作用可達到動態平衡,維持在某一固定的水平2動態再結晶:多晶體材料發生塑性變形,變形是不均勻的,部分區域的變形量超過臨界變形量后,可以以再結晶方式形核,變形量增加,形核的部位也在增加,形成的核心不斷的長大.一邊變形,長大的同時,內部又因變形而增加缺陷硬化,內部的缺陷密度也不同.這些在再結晶中生成長大的晶粒當變形超過一定程度會再次形核長大,如此往而復始.變形速率高,平均硬化程度維持在較高的水平,材料在變形中表現出較高的流變應力3亞動態再結晶:變形過程中形成的再結晶核心或長大未完成的小晶體,在變形過程停止后的繼續長大4靜態回復和靜態再結晶:變形過程停止后,由于在較高的溫度下,這時所發生的回復過程和重新形核并長大的再結晶過程 35熱加工對材料性能的影響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的溫度,終鍛溫度過高,最后會導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在零件上帶來殘余應力,甚至出現開裂2壓力加工可以焊合鑄態材料中的氣孔疏松,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,細化晶粒尺寸;對多相材料,反復的鐓拔,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,表面較易發生氧化現象,盡管有一些精密鍛造工藝,但產品的表面光潔度和尺寸精度不可能達到機械加工能達到的高度5在熱加工時,僅在一個方向上變形,如熱軋,會造成雜質或第二相沿加工方向分布,形成熱加工纖維組織,材料的機械性能具有明顯的各向異性,通常縱向的強度,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,才能保證質量水平.6復相合金中的各相,在熱加工時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,工藝上應注意.

第五篇：初二基礎物理知識點

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，熟悉各種題型對應的公式原理。以下是小編為大家整理歸納的內容，希望能夠幫助到大家。

初二基礎物理知識大全

第一章：走進物理世界

1、物理學史研究光、熱、力、聲、電等形形色色物理現象的規律和物質結構的一門科學

2、觀察和實驗是獲取物理知識的重要來源

3、長度測量的工具是刻度尺，長度的國際基本單位是米，符號是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。它們之間的換算關系是

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

1mm=1 000μn lμm=1 000nm4、長度測量結果的記錄包括準確值、估計值和單位。

5、誤差：測量值和真實值之間的差別叫誤差。誤差產生的原因：①與測量的人有關;②與測量的工具有關。任何測量結果都有誤差，誤差只能盡量減小，不能絕對避免;但錯誤是可以避免的。

減小誤差的方法：①選用更精密的測量工具;②采用更合理的測量方法;

③多次測量取平均值。

6、測量時間的工具是秒表，時間的國際基本單位是秒，符號是s;常用的單位還有小時(h)、分(min)等。它們之間的換算關系是 1h=60minlmin=60s7、科學探究的主要過程是：提出問題、猜想與假設、指定計劃與設計實驗、進行實驗與收集數據、分析與論證、評估、交流與合作

第二章：聲音與環境

1、產生：聲音是由物體的振動產生的，振動停止，聲音就停止;振動發聲的物體叫聲源

2、傳播：聲音的傳播需要介質，真空不能傳播聲音。聲音在介質中是以波的形式傳播;在不同的介質中傳播速度不同，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、聲音的三個特性：

(1)音調：人耳感覺到聲音的高低叫音調;音調的高低跟發聲體振動的頻率有關，頻率越高，音調越高。

(2)響度：人耳感覺到的聲音的強弱，響度的大小跟發聲體振動的幅度有關;振幅越大，響度越大;響度還跟距離發聲體的遠近有關。

(3)音色：又叫音品，不同的發聲體發出聲音的音色不同。

4、頻率的高低決定音調的高低;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。超聲的應用有：超聲波粉碎結石、聲納探測潛艇、魚群，B超檢查內臟器官。

5、樂音與噪聲：

樂音：悅耳動聽、使人愉快的聲音;是物體做規則振動時發出的聲音。

噪聲：使人們感到厭煩、有害身心健康的聲音;是物體做無規則振動時發出的聲音。人們用分貝來劃分dB聲音的強弱的等級。

6、控制噪聲的三個途徑是：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魚群

(2)聲音可以傳遞能量：如某些霧化器利用超聲波產生水霧

8、回聲：聲音在傳播途徑中遇到礙物被返射回去的現象，叫回聲。如回聲比原聲到達人耳晚0.1s以上，人耳能把他們區分開，否則回聲會與原聲混在一起會加強原聲。利用“雙耳效應”可以聽到立體聲。

第三章：光和眼睛

一、光的傳播

1、光在同種均勻介質中沿直線傳播;

2、光的直線傳播的應用：

(1)小孔成像：像的形狀與小孔的形狀無關，像是倒立的實像(樹陰下的光斑是太陽的像)

(2)取直線：激光準直(挖隧道定向);整隊集合;射擊瞄準;

(3)限制視線：坐井觀天(要求會作有水、無水時青蛙視野的光路圖);一葉障目;

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

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)。光速遠遠大于聲速，(如先看見閃電再聽見雷聲，在100m賽跑時聲音傳播的時間不能忽略不計，但光傳播的時間可忽略不計)。

四、光的反射

1、當光射到物體表面時，有一部份光會被物體反射回來，這種現象叫做光的反射。

2、我們看見不發光的物體是因為物體反射的光進入了我們的眼睛。

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

(1)、法線：過光的入射點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系，反射角總是隨入射角的變化而變化而變化，因而只能說反射角等于入射角，不能說成入射角等于反射角。(鏡面旋轉θ，反射光旋轉2θ)

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

4、反射現象中，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(要求會作)：

(1)、確定入(反)射點：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即為入射(反射)點

(2)、根據法線和反射面垂直，作出法線。

(3)、根據反射角等于入射角，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，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，反射光將沿各個方向反射出去;

(3)鏡面反射和漫反射的相同點：都是反射現象，都遵守反射定律;不同點是：反射面不同(一光滑，一粗糙)，一個方向的入射光，鏡面反射的反射光只射向一個方向(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，因為積水發生鏡面反射，地面發生漫反射，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”是發生了鏡面反射)

五、平面鏡成像

1、平面鏡成像的特點：像是虛像，像和物關于鏡面對稱(像和物的大小相等，像和物對應點的連線和鏡面垂直，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，看鏡子中的鐘的時間要看紙張的反面，物體遠離、靠近鏡面像的大小不變，但亦要隨著遠離、靠近鏡面相同的距離，對人是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平面鏡，它可以成像(水中月、鏡中花);對實物的每一點來說，它在水中所成的像點都與物點“等距”，樹木和房屋上各點與水面的距離不同，越接近水面的點，所成像亦距水面越近，無數個點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，與水的深度無關)。

3、平面鏡成虛像的原因：物體射到平面鏡上的光經平面鏡反射后的反射光線沒有會聚二是發散的，這些光線的反向延長線(畫時用虛線)相交成的像，不能呈現在光屏上，只能通過人眼觀察到，故稱為虛像(不是由實際光線會聚而成)

注意：進入眼睛的光并非來自像點，是反射光。要求能用平面鏡成像的規律(像、物關于鏡面對稱)和平面鏡成像的原理(同一物點發出的光線經反射后，反射光的反向延長線交于像點)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，以球的內表面為反射面的叫凹面鏡;

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

七、光的折射

1、光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生偏折。

2、光在同種介質中傳播，當介質不均勻時，光的傳播方向亦會發生變化。

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時，折射光線向法線方向偏折;光從水或其它介質斜射入空氣中時，折射光線遠離法線(要求會畫折射光線、入射光線的光路圖)

3、斜射時，總是空氣中的角大;垂直入射時，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、當光射到兩介質的分界面時，反射、折射同時發生

6、光的折射中光路可逆。

九、光的折射現象及其應用

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

2、人們利用光的折射看見水中物體的像是虛像(折射光線反向延長線的交點)

十、光的色散

1、太陽光通過三棱鏡后，依次被分解成紅、橙、黃綠、藍、靛、紫七種顏色，這種現象叫色散;

2、白光是由各種色光混合而成的復色光;

3、天邊的彩虹是光的色散現象;

4、色光的三原色是：紅、綠、藍;其它色光可由這三種色光混合而成，白光是紅、綠、藍三種色光混合而成的;世界上沒有黑光;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的色光決定(什么顏色透過什么顏色的光);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，現在暗室里用綠光看畫，會看見黑色的馬，黑色的石頭，還有黑色的花在綠色的紙上，看不見草(草、紙都為綠色)

十一、看不見的光

1、太陽光譜：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫這七種色光按順序排列起來就是太陽光譜;

(從左往右其波長逐漸減小;散射逐漸增強;人眼辨別率依次降低)應用傍晚太陽是紅的，晴天天是藍的，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;

(1)一切物體都能發射紅外線，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強(遙控探測)

(3)紅外線的主要性能是熱作用強;(加熱)

3、紫外線：在光譜上位于紫光之外，人眼看不見;

(1)紫外線的主要特性是化學作用強;(消毒、殺菌)

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

(3)熒光作用;(驗鈔)

(4)地球上天然的紫外線來自太陽，臭氧層阻擋紫外線進入地球;

初二基礎物理知識點