工程材料及机械制造基础.doc

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1、第二章金属的晶体结构（1）、晶体结构的基本概念：1、金属的晶体结构：金属材料内部的原子排列的规律，决定着材料的显微组织特性和材料的宏观性能。2、晶格：用于描述原子在晶体中排列规律的三维空间集合点阵。3、晶胞：晶格中存在能够代表晶格特征的最小集几何单元。4、晶格参数：用来描述晶胞大小与形状的几何参数，包括晶胞的三个棱边长度a、b、c和三个棱边夹角A、B、R，共六个参数。5、晶格常数：决定晶胞大小的三个棱长。（2）、金属中常见的晶格：1、体心立方晶格2、面心立方晶格3、密排六方晶格（3）、晶格的致密度：1、致密度：每个

2、晶胞中原子所占的总体积与晶胞的体积之比。（4）、晶粒与亚晶粒：1、晶粒：晶格位向基本一致的区域，并有边界与邻区分开就称为一个晶粒。2、晶界：晶粒之间原子排列不规则的区域。3、晶粒大小决定因素：出取决于金属种类外，主要取决于结晶条件和热处理工艺。4、“为无向性”（5）、晶体缺陷：1、凡是原子排列不规则的区域都是晶体缺陷。2、点缺陷：以一个点为中心，在它的周围造成原子排列不规则，产生晶格畸变和内应力的晶体缺陷。主要有间隙原子、置换原子、晶格空位三种。a、正畸变：大直径原子置换引起晶格局部“撑开”现象。b、负畸变：小直径

3、原子置换引起晶格局部“靠拢”现象。c、点缺陷处于不断变化和运动之中，位置随时在变。是原子扩散的一种主要方式，也是金属在固态下“相变”和化学热处理工艺的基础。3、线缺陷：主要是指各种形式的位错。a、位错：晶体中某一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。b、刃形位错，位错线，正负刃形位错。c、位错密度：单位体积内位错线的长度。塑性变形中，位错密度大幅增加。退火可使位错密度降到最低值，淬火可使位错密度有所增加。d、金属材料受外力作用能够产生宏观塑性变形的实质，主要都是位错在微观上运动结果。4、面缺陷：晶界和亚晶界。a、面

4、缺陷是有一定厚度的原子排列不规则的过渡带，其厚度取决于晶格位向差的大小及晶体的纯度。晶格位向差愈小、纯度越高、面缺陷越薄、反之越厚。（6）、合金基本概念：1、合金：一种金属元素与另外一种或多种金属或非金属元素，通过熔炼或烧结等方法所形成的具有金属性质的新金属材料。2、组元：组成合金的最基本的、能独立存在的物质，简称元。组成合金的各个化学元素及稳定的化合物都是组员。合金中有几种组元就称之为几元合金。3、合金系：有相同组元，而成分比例不同的一系列合金。15/154.、相：凡是化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分

5、隔开来的一个均匀区域。一个相中可以有多个晶粒，但是一个晶粒之中只能是同一个相。5、显微组织：在显微镜下看到的相和晶粒的形态、大小和分布。6、相组成物：合金显微组织中的基本相。7、组织组成物：由基本相组成的单相组织和共晶体等基本组织。8、基本组织：由一个单独的相构成的单相组织和由两个以上的相按一定比例组成的机械混合物，如：共析体，共晶体等。（7）、合金相结构：1、固溶体：合金结晶成固态时，含量少的组元（溶质）原子分布在含量多的组元（溶剂）晶格中形成一种与溶剂有相同晶格的相，称为固溶体。a、固溶体与溶剂有相同晶格结构。

6、b、固溶体分类：（a）、间隙固溶体、置换固溶体（b）、有序固溶体、无序固溶体（c）、有限固溶体、无限固溶体c、间隙固溶体都是有限固溶体，无限固溶体都是置换固溶体，有序固溶体都是置换固溶体。d、影响固溶体溶解度的主要因素：原子直径因素、负电性因素、电子浓度因素、晶体结构因素、温度因素。e、固溶强化：通常把溶入元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。f、强化方法：固溶强化、细晶强化、第二弥散强化、热处理相变强化、加工硬化等。（8）、金属化合物：1、在合金中，当溶质组元的质量分数超过固溶体的溶解度将会产生新相。这一

7、新相可能是以另一组元为溶剂的另一种固溶体。2、金属化合物：具有金属性质的化合物。3、第二相弥散强化：在合金中，金属化合物若以细小的粒状均匀分布在固溶体相的基体上会使合金的强度、硬度进一步提高的现象。第三章金属的结晶与二元合金相图（1）、铸态组织：1、铸态组织：结晶之后得到的金属材料的显微组织。2、铸态组织决定着铸态材料的使用性能和加工工艺性能。（2）、金属结晶温度与过冷现象：1、液态金属的冷却过程可以用热分析法测出冷却曲线。2、过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。金属的结晶都是在达到一定的过冷度后才进行的，这种

8、现象称为过冷现象。3、过冷度大小主要取决于金属液的冷却速度和金属液中杂质的含量。冷却速度越大，金属纯度越高，过冷度越大。4、结晶条件：动力学条件（自由能差或是过冷度）、热力学条件（足够的温度）、结构条件。（3）、金属的结晶：1、过程包括成核和长大，两过程同时进行。2、成核：均匀成核（自由成核）、非均匀成核。a、均匀成核（自发成核）：在均匀的液态母相中自发地形