机械工程材料 第二章 金属材料的基础知识课件.ppt

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1、第二章工程材料的基础知识对材料的认识：宏观；微观。材料结构--------微观认识。如：晶体结构[重点掌握]1.有关晶体结构的基本概念：金属键，晶面，晶向，晶体，晶格，晶粒，单晶体，三种常见的金属晶格。实际晶体的缺陷；2.合金相结构的基本类型：固溶体、化合物及混合物，以及这些合金相结构的结构特点与性能特点。13.金属的结晶、结晶过程、晶核的形成，长大规律及其影响因素；4.二元合金相图的基本概念：相、组织、组元、相图、合金、合金系等；5.二元合金相图的分析方法，熟悉几种最基本的二元合金相图；6.杠杆定律及其应用；7.纯铁的同素异

2、构转变；28.铁碳合金的基本组织；铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的结构和性能特点及显微组织形貌；9.铁碳合金相图中各点、线、区的含义，了解成份、温度、组织、相之间的关系和变化规律，根据相图，分析各种典型成份的铁碳合金的结晶过程；10.铁碳合金的成份、组织与性能之间的关系；铁碳相图的应用。3[一般要求]1.晶格的致密度，晶体的各向异性；2.金属中的扩散。3.复习并进一步熟悉强度，塑性等机械性能指标4.形成稳定化合物的相图；5.合金相图与性能的关系；6.各类特殊性能铸铁的成分，组织，性能特点和应用；7.白口铁的组织与性能4

3、[教学内容]§2.1金属的晶体结构和组织§2.2合金的相结构§2.3纯金属的结晶§2.4合金的结晶§2.5铁碳合金相图5§2.1金属的晶体结构和组织1.晶体与非晶体3.实际金属的晶体结构4.晶体中的扩散2.金属的晶体结构6一、晶体与非晶体1.晶体：指原子呈规则、周期性排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。非晶体：原子呈无规则堆积，和液体相似，亦称为“过冷液体”或“无定形体”。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。2.区别(a)是否具有周期性、对称性；(b)是否长程有序(c)是否有确定的熔点；(d)是否各向异

4、性7金属的结构晶态非晶态SiO2的结构8二、金属的晶体结构1.金属的晶体结构晶体结构描述了晶体中原子（离子、分子）的排列方式。1）理想晶体——实际晶体的理想化·三维空间无限延续，无边界·严格按周期性规划排列，是完整的、无缺陷。·原子在其平衡位置静止不动92）理想晶体的晶体学抽象空间规则排列的原子→刚球模型→晶格（刚球抽象为晶格结点，构成空间格架）→晶胞（具有周期性最小组成单元）10晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点（即原子中心）称结点。由结点形成的空间的阵列称空间点阵。晶胞：能代表晶格原子排列

5、规律的最小几何单元。113）晶胞的描述晶体学参数：a,b,c,α,β,γ晶格常数：a,b,c4)晶系：根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。立方晶系：a=b=c，===90六方晶系：a1=a2=a3c,==90,=120125）原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。它与晶格常数有一定的关系。同一种金属原子处于不同类型的晶格中时，原子的半径是不一样的。6)晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。7)配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。配位数

6、越大，原子排列的致密度越高。138)致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。即式中K——晶格的致密度；V原——原子的体积，其值为（r为该原子半径）；n——晶胞实际包含的原子数；V晶——晶胞的体积。142.三种典型的金属晶体晶胞1）体心立方晶胞BCCBodyCenteredCube晶格常数：a(a=b=c)原子半径：原子个数：8×1/8+1=2配位数：8致密度：常见金属：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等15b）面心立方晶胞FCCFace-CentereCube晶格常数：a原子半径原子个数：8×1/8+6×1/2=4配位数：1

7、2致密度：0.74常见金属：-Fe、Ni、Al、Cu、Pb等16c)密排六方晶胞HCPHexagonalClose-Packed晶格常数：底面边长a和高c，c/a=1.633原子半径原子个数：12×1/6+2×1/2+3=6配位数：12致密度：0.74常见金属：Mg、Zn、Be、Cd等17（d）BCC、FCC、HCP晶胞的重要参数晶胞晶体学参数原子半径晶胞原子数配位数致密度BCCa=b=c,α=β=γ=90o2868%FCCa=b=c,α=β=γ=90041274%HCPa=b≠c,c/a=1.633,α=β=90o,γ=1

8、20oa/261274%183、立方晶系晶面、晶向表示方法晶体中各方位上的原子面称晶面各方向上的原子列称晶向1）晶面指数晶面的符号称晶面指数。其确定步骤为：⑴确定原点，建立坐标系，求出所求晶面在三个坐标轴上的截距。⑵取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加圆括弧，形式为（h