材料成型技术02第二章+材料的结构、凝固ppt课件.ppt

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1、第二章材料的结构、凝固硅表面原子排列碳表面原子排列2.1金属的晶体结构及结晶金属的晶体结构结晶同素异晶转变一、金属的晶体结构晶体：法国人1784（一）晶格及晶胞1855晶格、晶面、晶向晶胞：晶体的基本结构单元（1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。长程有序，各向异性。（2）非晶体：――――――――――不规则排列。长程无序，各向同性。非晶体：易磁化软磁性材料高强度、硬度、耐磨、耐蚀金属易形成晶体，而玻璃难。晶体与晶格晶格－描述晶体中原子排列规律的空间格架。晶向：空间点阵中各阵点列的方向。晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。（111）、（323）国

2、际上通用米勒指数标定晶向和晶面。<100>、晶胞晶胞－空间点阵中最小的几何单元。（二）常见的晶格类型密排六方晶格密排面1、体心立方CrMoWVα-Fe2、面心立方CuNiAuAgAlγ-Fe塑性好3、密排六方晶格(胞)(H.C.P.晶格)镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。体心立方(BCC）面心立方（FCC）密排六方（HCP)晶体结构与材料性能：（一般规律）面心立方的金属塑性最好，体心立方次之，密排六方的金属较差。二、金属的晶体缺陷空位和间隙原子－－点缺陷位错－－线缺陷晶界－－面缺陷晶体缺陷越多，强度越大晶体缺陷：实际晶体中排列不

3、规则的区域称为晶体缺陷。点缺陷的形成点缺陷的类型杂质原子位错：刃型位错螺旋位错螺型位错晶界奥氏体工业纯铁的晶界晶界亚晶界ABCD3晶体缺陷对晶体性能的影响位错密度很低或者很高时，晶体的强度比较高。点缺陷点缺陷周围晶格发生畸变，材料的屈服强度提高，塑性韧性下降，电阻增加。线缺陷附近的晶格畸变，对强度影响显著。强度的变化与位错密度有关。强度位错密度面缺陷：晶格发生畸变，晶界增多能显著提高材料的强度，也可提高材料的塑性和韧性，但是容易发生高温氧化，高温强度下降，耐腐蚀性能降低。细晶强化：通过细化晶粒而使材料强度提高的方法称为细晶强化。强化材料的方法之一晶粒越小

4、，强度、塑韧性越好(纳米材料强度可提高10倍）1.8%的钢由<500MPa提高到5.5GPa粒大小可用晶粒度来表示，晶粒度号越大晶粒越细。标准晶粒度共分8级三、金属的结晶1、液体金属的结构：存在有序原子集团2、结晶过程：高温液态金属冷凝变为固态晶体的过程包括形核与长大二个阶段3、形核方式自发形核：均质形核由液态金属内部为金属原子自发形成的晶核叫自发晶核。异质形核：非自发形核依附于杂质而形成的晶核叫做非自发晶核。煮开水雪花雨水长大方式：平面生长及枝晶生长枝晶结晶过程(a)(b)(c)(d)(e)(f)形成晶核晶核长大全部结晶3结晶过程：形成晶核和晶核长大奥

5、氏体晶粒度级别晶粒度级别越高，晶粒越细。工业中常用的细晶粒是7-8级，晶粒尺寸为0.02mm左右6、细化晶粒的措施：提高金属结晶时的冷速非晶态金属具有特别高的强度和韧性、优异的软磁性能、高的电阻率、良好的抗蚀性等超高冷速时可以获得变质处理振动电磁搅拌压力加工、热处理T纯金属熔点绝对温度的20%自发形核4、纯金属的结晶过冷现象过冷度*四、同素异晶转变第10min金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。二次结晶、重结晶热处理的基础：钢淬火后强硬度提高，而铜反而降低铁、锡、钛、锰，碳4纯铁的同素异构转变1394ºCg-F

6、e面心立方a-Fe体心立方d-Fe体心立方912ºC同素异构转变：同一种元素在固态下由于温度变化而发生的晶体结构的变化。5锡的同素异晶转变白锡：α-Sn正方晶格，塑性较好灰锡：β-Sn金刚石型结构，性脆。白锡向灰锡转变：体积膨胀27%，脆裂为灰色粉末，即锡疫。发生温度13℃（固态下的相变需要很大的过冷度）拿破仑兵败莫斯科