第2章金屬及合金的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶ppt課件.ppt

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1、第2章金屬及合金的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶2.12.2純金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1學(xué)習(xí)目的:通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解金屬及合金的組織結(jié)構(gòu)，理解和掌握鐵碳合金相圖的內(nèi)容與應(yīng)用本章重點(diǎn)內(nèi)容:1.金屬的結(jié)晶條件、規(guī)律及控制2.鐵碳合金的基本組織3.鐵碳合金相圖的內(nèi)容與意義與應(yīng)用22.1.12.1純金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶非晶體：材料的原子（離子、分子）在三維空間無(wú)規(guī)則排列的物體。如松香、石蠟、玻璃等晶體結(jié)構(gòu)—晶體中原子（離子或分子）規(guī)則排列的方式.晶格：通過(guò)原子結(jié)點(diǎn)的中心劃出許多空間直線所形成的空間格架。第2章金屬的晶體結(jié)構(gòu)純金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶

2、1.晶體結(jié)構(gòu)基本概念2.13晶體：材料的原子（離子、分子）在三維空間呈規(guī)則的周期性排列的物體。如金剛石、水晶、金屬等2常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)（1）體心立方晶格有：鉬（Mo）、鎢、釩、鉻、鈮、α-Fe等（2）面心立方晶格（3）密排六方晶胞有：鋁、銅、鎳、金、銀、γ-Fe等。有：鎂、鎘（Cd）、鋅、鈹（Be）等。2.1.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)4各種晶體由于其晶格類型與晶格常數(shù)不同，故呈現(xiàn)出不同的物理、化學(xué)及力學(xué)性能晶格常數(shù)—晶胞的三個(gè)棱邊的長(zhǎng)度a,b,c晶胞—能反映晶格特征的最小組成單元。第2章2.1.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)晶格類型不同，原子排列的致密度

3、（晶胞中原子所占體積與晶胞體積的比值）也不同。體心立方晶格的致密度為68%，面心立方晶格和密排六方晶格的致密度均為74%。晶格類型發(fā)生變化，將引起金屬體積和性能的變化。第2章52.1.2金屬實(shí)際的晶體結(jié)構(gòu)1.多晶體結(jié)構(gòu)晶粒晶界位向各向同性2.1.2實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)6第2章晶粒晶界2.1.2實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)2.晶體缺陷（1）點(diǎn)缺陷—三維尺度上都很小，不超過(guò)幾個(gè)原子直徑的缺陷。①空位①空位②間隙原子②間隙原子（2）線缺陷—二維尺度很小而第三維尺度很大的缺陷。①刃型位錯(cuò)②螺型位錯(cuò)①刃型位錯(cuò)（3）面缺陷—二維尺度很大而第三維尺度很小的缺陷

4、。①晶界②亞晶界晶界7第2章※金屬晶體缺陷的影響？點(diǎn)缺陷--造成局部晶格畸變,使金屬的電阻率;屈服強(qiáng)度增加,密度發(fā)生變化。線缺陷--形成位錯(cuò)對(duì)金屬的力學(xué)性能影響很大，位錯(cuò)極少時(shí)，金屬?gòu)?qiáng)度很高，位錯(cuò)密度越大，金屬?gòu)?qiáng)度也會(huì)提高。面缺陷--晶界和亞晶界越多，晶粒越細(xì)，金屬?gòu)?qiáng)度越高，2.1.2實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)第2章82.1.3純金屬的結(jié)晶第2章9液態(tài)L→固態(tài)S?????S可以是非晶體。一種原子排列狀態(tài)過(guò)渡為另一種原子規(guī)則排列狀態(tài)（晶態(tài)）的轉(zhuǎn)變過(guò)程。L→S晶態(tài)S→S晶態(tài)（1）冷卻曲線與過(guò)冷度液態(tài)金屬在結(jié)晶時(shí)的溫度——時(shí)間曲線一次結(jié)晶二次結(jié)晶凝

5、固結(jié)晶2.1.3純金屬的結(jié)晶1.金屬結(jié)晶的基本規(guī)律過(guò)冷度——理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)晶溫度之差。ΔT=T0－T1冷卻速度越快，過(guò)冷度越大過(guò)冷—液態(tài)金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象2.1.3純金屬的結(jié)晶第2章10只有當(dāng)液體的過(guò)冷度達(dá)到一定的大小，結(jié)晶過(guò)程才能開(kāi)始進(jìn)行—過(guò)冷是金屬結(jié)晶的必要條件。（2）結(jié)晶的一般過(guò)程2.1.3純金屬的結(jié)晶第2章11①形核——自發(fā)形核非自發(fā)形核②長(zhǎng)大樹(shù)枝狀長(zhǎng)大結(jié)晶過(guò)程2.1.3純金屬的結(jié)晶第2章12平面長(zhǎng)大2.1.3純金屬的結(jié)晶第2章13（1）晶粒度單位面積上的晶粒數(shù)目或晶粒的平均線長(zhǎng)度（或直徑）（3

6、）過(guò)冷度對(duì)形核-長(zhǎng)大的影響過(guò)冷度ΔT提高，N提高、G提高過(guò)冷ΔT太高，N降低、G降低（2）晶粒大小對(duì)力學(xué)性能的影響晶粒越細(xì)，金屬的強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好2.金屬結(jié)晶后的晶粒大小2.1.3純金屬的結(jié)晶第2章14（4）晶粒大小的控制①提高過(guò)冷度②變質(zhì)處理在液態(tài)金屬中加入孕育劑或變質(zhì)劑作為非自發(fā)晶核的核心，以細(xì)化晶粒和改善組織。③振動(dòng)、攪拌等2.2合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶15合金的相結(jié)構(gòu)2.22.2.11.基本概念合金組元合金系相組織第2章(1)合金由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素和非金屬元素組成的具有金屬特性的

7、物質(zhì)普通黃銅：Cu+Zn45鋼:鐵碳合金2.2.1合金的相結(jié)構(gòu)第2章16合金除具備純金屬的基本特性外，還可以擁有純金屬所不能達(dá)到的一系列機(jī)械特性與理化特性,如高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、強(qiáng)磁性、耐蝕性等。(2)組元組元可以是金屬、非金屬或穩(wěn)定化合物組成合金的獨(dú)立的，最基本的單元2.2.1合金的相結(jié)構(gòu)第2章17(3)合金系若干給定組元，以不同配比，配制出的一系列不同成分、不同性能的合金（4）相在固態(tài)下，物質(zhì)可以是單相的，也可以是多相的。鐵在同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)相的變化。純鐵是單相的，而鋼一般是雙相或是多相的。固態(tài)白銅（銅與鎳二元合金

8、）是單相的。合金中有兩類基本相：固溶體和金屬化合物。在物質(zhì)中，凡是成分相同，結(jié)構(gòu)相同并與其他部分以界面分開(kāi)的均勻組成部分，稱為相。2.2.1合金的相結(jié)構(gòu)第2章18（5）組織合金的組織是由數(shù)量、大小、形狀和分布方式不同的各