第二章金属的晶体结构与结晶ppt课件.ppt

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1、《工程材料与热加工》第二章金属的晶体结构与结晶安徽机电焊接教研室主要内容第一节金属的晶体结构第三节合金的晶体结构第二节纯金属的结晶与同素异晶转变第一节金属的晶体结构内容金属的晶体结构合金的晶体结构实际金属的晶体结构目的掌握晶体结构及其对材料的物理化学性能、力学性能及工艺性能的影响，为后续课程的学习做好理论知识的准备一、晶体的基本知识（一）、晶体与非晶体晶体：原子（或分子）按一定的几何规律作周期性地排列。（二）、晶格、晶胞、晶格常数1、晶格：实际晶体的空间简化格子。简化过程如下图：2、晶胞：能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元。3、晶格常数：棱边长度和棱面夹角来表示晶胞的

2、形状和大小。简化的空间格子（三）、金属中常见晶格1、体心立方晶格(bcc)：如晶胞中实际原子数为8×1／8＋1＝2（个）。1/82、面心立方晶格(fcc)面心立方晶胞中原子数为8×1／8＋6×1／2＝4（个）。面心立方晶格的金属有、等。3、密排六方晶格(hcp)密排六方晶胞中原子数为12×1／6＋2×1／2＋3＝6（个）。密排六方晶格的金属有Mg、Zn。二、实际金属的晶体结构（一）金属材料都是多晶体。单晶体：晶格位向完全一致的晶体。晶粒，亚晶界。亚晶界。晶体晶粒晶界亚晶界亚晶界多晶体示意图（二）、晶体的缺陷缺陷对金属的性能（物理性能、化学性能、机械性能）有很大的影响。分类

3、（根据晶体缺陷的几何形态特征）：点缺陷面缺陷线缺陷晶体的缺陷空位填隙原子置换原子位错晶界1、点缺陷——空位和间隙原子空位和间隙原子晶格畸变强度、硬度和电阻增加金属材料的热处理过程应用2、线缺陷——位错位错密度：指单位体积内，位错线的总长度。位错的存在以及位错密度的变化，对金属的性能如强度、塑性、疲劳等都起着重要影响。如金属材料的塑性变形与位错的移动有关。冷变形加工后金属出现了强度提高的现象（加工硬化），就是由于位错密度的增加所致。刃形位错示意图立体模型平面模型3、面缺陷——晶界和亚晶界晶界结构亚晶界结构第二节纯金属的结晶凝固与结晶的概念结晶的现象与规律同素异晶(构)转变主

4、要内容转炉炼钢金属结晶录像（单击）一、凝固与结晶的概念1.凝固物质由液态转变成固态的过程。2.结晶晶体物质由液态转变成固态的过程。微观上：物质中的原子由近程有序排列向远程有序排列转变的过程。2.金属结晶的结构条件近程有序结构结构起伏结晶远程有序结构二、结晶的现象与规律一）结晶的一般过程1.纯金属结晶时的冷却曲线To时间温度理论冷却曲线实际冷却曲线T1结晶平台(是由结晶潜热导致)2.过冷现象与过冷度过冷现象：T实际

5、时,晶核就形成。晶核形成的形式:自发形核△T=200℃非自发形核△T=20℃2.晶核的长大方式—树枝状长大过程2.晶核的长大方式分解图各种晶体枝晶形状金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶冰的树枝晶3.影响晶核的形核率和晶体长大率的因素过冷度的影响未熔杂质的影响1)过冷度的影响三）细化晶粒的途径1）提高冷却速度V冷△TN2）变质处理3）机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质剂），使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒。变质处理是目前工业生产中广泛使用的方法。晶粒细小二、金属的同素异

6、晶转变纯铁的同素异晶转变反应式:1394°C912°Cbccfccbccδ-Feγ-Feα-Fe纯铁的冷却曲线1394℃1534℃10006008001200温度时间16001500500700900110013001400912℃δ-Feα-Feγ-Fe第三节合金的晶体结构（一）、合金的基本概念组元相组织（二）、合金的相结构固溶体化合物合金的相结构晶格发生畸变示意图固溶体提高金属材料的力学性能方法：弥散强化固溶强化5431课后作业ThankYou!安徽机电职业技术学院