《材料第二章》PPT课件.ppt

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1、第二章　金属与合金的组织结构　　　　　　和二元金相图要求：了解金属的晶体结构理解纯金属的结晶过程掌握纯铁的同素异构转变难点、重点：相图分析§2.1　关于组织结构的一般概述不同的金属与合金具有不同的性能。例如纯铝很软，而钢却很硬。产生这些性能差别的主要原因是由于材料内部有不同的组织和结构。研究金属与合金的内部组织结构以及它们与成分、温度、加工方法等因素的相互关系，对于掌握金属与合金的性能及应用是非常重要的。一、关于材料中组织结构的一般含义从工程材料的角度看，材料的化学成分和内部组织结构是认识和研究材料的理论基础；而

2、材料的性能是材料化学成分和内部组织结构的外在表现，是我们选择材料的重要依据。同时，材料的使用性能又把材料的加工和服役条件相结合。因此，综合考虑工程材料的各种行为，是材料科学和材料工程、机械设计和机械制造共同追求的最终目标。“结构”指的是材料在某一特定条件下内部组织在几何学上的构造或化学的分布。对工程材料的影响来说，小至原子量级，大至宏观组织，结构都起着重要的作用。1.原子结构：原子通常认为是物质的基本组成粒子。2.分子结构：一些小的原子团在空间的排列所形成的不同结构。3.晶体结构：原子在空间呈规则而重复的排列。4.

3、显微组织：工程材料内部组织的物理形象。是化学元素在固态下以各种不同形式结合而形成的。5.宏观组织：与显微组织相似，也是内部组织的形貌，但一般不用显微镜而是借助放大镜或肉眼来观察与分析的组织形貌，属于尺寸较大的组织结构。二、材料中组织结构与性能间的关系一定化学成分的工程材料，要改变原子核内部的结构一般是比较困维的，但固态下原子的电子构型却随着外界条件的变化而明显地在变化，特别是最外层的电子。这些电子及与这有关的电子结构对材料的机械和物理性能有很大的影响。例如在固体中，相邻原子外层电子之间相互作用可以使原子键合在一起。

4、（P18）§2.2金属的晶体结构一、晶体学基本知识1.晶体与非晶体晶体：凡原子作有序、有规则排列的称为晶体。绝大多数金属和合金都属于晶体。非晶体：原子是无规则堆积状态。如：普通玻璃、松香、树脂等。晶体有固定的熔点，且在不同方向上性能不同，即具有各向异性。非晶体无固定的熔点，各个方向上原子聚集密度大致相同，表现出各向同性。2.晶格、晶胞、晶格常数（如图2－1所示）二、金属中常见的晶体结构金属的晶格有各种不同的形式，最常见的有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种。1.体心立方晶格（如图2－2所示）晶格类型晶格特

5、征具有相应晶格的金属性能特点体心立方晶　格晶胞为一个立方体，立方体的每一个顶点和中心各有一个原子，一个晶胞含2个原子，致密度为0.68铬、钨、钒、钼以及在912ºC以下存在的α－Fe等具有相当高的强度2.面心立方晶格（如图2－3所示）晶格类型晶格特征具有相应晶格　的金属性能特点面心立方晶　格在晶胞的八个角上各有一个原子，构成立方体。在立方体的六个面的中心各有一个原子。一个晶胞有4个原子，致密度为0.74铝、铜、镍、以及912ºC以上而低于1394ºC的γ-Fe等具有很好的塑性3.密排六方晶格晶格类型晶格特征具有相应

6、晶格的金　属性能特点密排六方晶　　格在晶胞的十二个角上各有一个原子，构成六方柱体。上下底面中心各有一个原子。晶胞内部还有三个原子。一个晶胞有6个原子，致密度为0.74铍、锌、和α钛材料较脆3．金属晶体的缺陷（1）单晶体与多晶体概念：金属结晶后（2）晶体中的缺陷：（晶体中原子完全为规则排列时，称为理想晶体）§2.3金属的结晶与同素异晶转变一、纯金属的结晶1.冷却曲线与过冷度(如图2－5所示)理论结晶温度：曲线上出现的温度水平线段对应的温度值。用to表示。过冷：金属的实际结晶温度低于其理论结晶温度，这种现象称为过冷。理

7、论结晶温度to与实际结晶温度t1之差Δt=t0–t1）称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度有关。冷却速度越快，则过冷度越大。注：实际金属总是在过冷情况下进行结晶的，所以过冷是金属结晶的一个必要条件.2.纯金属结晶过程　　（如图2－6所示）解释：纯金属结晶时，首先在液态金属中形成细小晶体称晶核，它不断吸附周围原子而长大。同时在液态金属中又会产生新的晶核，直到全部液态金属结晶完毕，最后形成许许多多外表不规则、大小不等的小晶体。因此，液态金属的结晶过程包括晶核的形成和晶核的长大。两个基本环节，1.晶核的形成：当液态金属温度

8、下降到接近结晶温度时，某些局部会有一些原子规则地排列起来，形成极细小的晶体，这些小晶体很不稳定，遇到热流和振动就会立即消失，时聚时散，此起彼伏，当低于理论结晶温度时，稍大一点的细小晶体，有了较好的稳定性，就可能进一步长大成为结晶核心，称为晶核。2.晶核的长大：即液态金属中的原子向晶核表面转移的过程。一般来说由，由于形核时晶体中的顶角、棱边散热条件优于其它部位