材料组织与性能总复习.ppt

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1、材料的结构组织与性能总复习材料的结构材料的性能材料的组织1、材料的概念及三大传统材料材料的定义；金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料2、材料的性能分类使用性能工艺性能：工艺性能是指材料在各种加工和处理中所应具备的性能，如铸造性能、锻造性能、切削性能、焊接性能和热处理性能等材料的性能物理性能、化学性能、力学性能3、材料的力学性能材料的力学性能（Mechanicalproperty）是指材料在外加载荷作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速度）联合作用下所表现出来的行为。强度指标σb、σs、σ0.2、σ-1；塑性

2、指标δ、ψ韧性指标ak、KIC硬度指标HRC金属材料的力学性质决定与材料的化学成分、组织结构、冶金质量、残余应力及表面和内部缺陷等内在因素，也决定与载荷性质（静载荷、冲击载荷、交变载荷）、应力状态（拉、压、弯、扭、剪等）、温度和环境介质等外在因素。4、应力应变曲线应力F/A应变（ΔL/L0）σbσkσsσeeskb应力－应变曲线ΔL均匀变形非均匀变形5、金属的键结构金属的原子结构特征是最外层电子少，易于脱落，而形成自由电子（freeelectron）自由电子可以在金属中移动而形成所谓的电子云（cloudofelec

3、trons）。电子云带有负电，另一方面失去电子的金属原子带有正电而成为阳离子，因此，电子云和阳离子之间所作用的引力和离子相互间及电子相互间的斥力之间形成平衡而发生结合。这种结合叫做金属键（metallicbond）。金属晶体因为有自由电子的存在，其导电性、导热性好，并且结合力的方向性小，原子会尽量高密度排列，富于延展性，强度的变化范围大。⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕..................自由电子金属阳离

4、子6、金属的晶体结构一晶体结构的基本概念金属在固态下通常都是晶体。晶体指其内部原子（分子或离子）在三维空间作有规则的周期性重复排列的物体。晶体结构（crystalstructure）金属的许多特性都与晶体中原子（分子或离子）的排列方式有关，因此分析金属的晶体结构是研究金属材料的一个重要方面。三种常见的晶体结构面心立方结构（face-centeredcubic，简写为“fcc”）体心立方结构（body-centeredcubic，简写为“bcc”）密排六方结构（hexagonalclosed-packed，简写为“h

5、cp”），7、单晶体与多晶体圖2.10各晶粒位向示意圖晶粒晶界实际工程金属均是多晶体8、实际金属中的晶体缺陷(1)点缺陷（pointdefect）其特征是三个方向上的尺寸都很小，相当于原子的尺寸，例如空穴（vacancy）、填隙型原子（interstitialatom）、置换型原子（substationatom）等；(2)线缺陷（linedefect）其特征是在两个方向上的尺寸很小，另一个方向上的尺寸相对很大。属于这一类缺陷的主要是位错（dislocation）；(3)面缺陷（interfacialdefect）其

6、特征是在一个方向上的尺寸很小，另两个方向上的尺寸相对很大，例如晶界、亚晶界（subgrainboundary）等。填隙型原子置換型原子空穴圖2.11晶體中的點缺陷9、金属的塑性变形单晶体的塑性变形1、滑移在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面（滑移面（slipplane））的一定晶向（滑移方向（slipdirection））相对于另一部分发生滑动的现象称为滑移。滑移主要发生在原子排列最紧密或较紧密的晶面上，并沿着这些晶面上原子排列最紧密的方向进行。滑移系:晶体中每个滑移面和该面上的一个滑移方向组成系统。晶体中的滑

7、移系越多，意味着其延展性越好滑移（slip）孪生（twinning)金属的塑性变形方式注：实际金属的滑移过程就是位错运动的过程，因此凡是阻碍位错运动的因素都阻碍滑移的进行，从而使金属的塑性下降，强度升高；2、塑性变形的方式之二：孪生4’3211’2’3’4孪晶带孪晶面孪晶面圖4.6孪晶示意图（1）加工硬化；（2）纤维组织和织构；（3）残余内应力。原始状态（等轴晶；无加工硬化；无内应力；无织构）冷塑性变形回复再结晶TK再结晶温度加热10、金属冷变形和加热后组织结构的变化11、金属的热加工如前所述，冷塑性变形引起的加工

8、硬化，可以通过加热发生再结晶来加以消除。如果金属在再结晶温度以上进行压力加工，那么塑性变形所引起的加工硬化就可以立即被再结晶过程所消除。在再结晶温度以上的加工称为热加工，在再结晶温度以下的加工称为冷加工。在热加工过程中，金属内部同时进行着加工硬化和再结晶软化这两个相反的过程，不过此时的再结晶是在加工的同时发生的，称为动态再结晶，它与上一节介绍的冷加工后退火时