机械工程材料与热处理第2章 金属学基础知识ppt课件.ppt

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1、晶体与非晶体晶体：固态下分子或原子呈规则排列的聚集状态特征：整齐规则的几何外形固定熔点你是否可以列举生活中的晶体呢？盐、味精、砂糖、碱牙齿、骨骼泥土、砂石金属制品松香、琥珀、玻璃非晶体辨别：X技术进行结构分析晶胞常数：a、b、c、α、β、γ晶格常数：a、b、c简单立方晶胞：a＝b＝cα＝β＝γ＝90℃晶体晶格（空间格架）晶胞一、晶体结构纯金属的晶体结构取向相同的晶胞构成晶粒纯金属的晶体结构二、典型晶格类型体心立方晶格（bcc）面心立方晶格（fcc）密排六方晶格（hcp）金属中常见晶格类型的基本参数a＝b＝cα＝β＝γ＝90℃a＝b＝

2、cα＝β＝γ＝90℃a＝bc/a＝1.633α＝β＝90℃γ＝120℃0.680.740.7481212α-Fe、Mo、W、V、Cr、β-Tiγ-Fe、Al、Cu、Ni、Au、AgMg、Zn、Be、Ca、α-Ti反映原子排列紧密程度三、单晶体的各向异性纯金属的晶体结构结论：同一晶格内不同晶面（晶向)上原子分布不同不同晶格类型、同一名称晶面（晶向）上原子分布不同每一晶面（晶向）对应一晶面族（晶向族），其面间距（原子排列紧密程度）不同∴单晶体具有各向异性实际金属多为多晶体单晶体多晶体四、实际金属晶体结构及晶体缺陷实际金属材料是由许多粒状

3、单晶体组成的——晶粒晶粒大小（d：平均直径）——晶粒尺寸每一晶粒内部晶格位向基本一致每个晶粒有许多亚晶粒组成实际金属性能是各晶粒性能平均值（各向同性）纯金属的晶体结构点缺陷——空位、间隙原子、置代原子晶体缺陷物质扩散的原因特征：①在位错线方向尺寸大②位错线周围产生晶格畸变金属实际结构及晶体缺陷刃型位错螺型位错线缺陷——位错晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象内部滑移造成面缺陷——晶界、亚晶界金属实际结构及晶体缺陷特征：①属面接触②产生晶格畸变亚晶界晶界细化晶粒可增加面缺陷，提高强度金属实际结构及晶体缺陷晶界处位错密度高

4、，使其局部σH对实际金属来说，晶体缺陷越多（尤其位错）σHδ（ψ）ak晶体缺陷对性能的影响案例天然钻石和合成钻石部是由碳原子构成的，并且是按照相同的晶体点阵排列，所以它们具有相同的物理性质。仅有的特徵是显微结构和原子尺度的晶体点阵中的不规则性，也就是晶体缺陷。天然钻石是在地表以下200公里的深度在极端的高温（约1500°C）和高压（约50000大气压）的条件下生长的。但人们已经可以在实验室的环境下创造同样的条件来生产合成钻石金属的结晶结晶的概念:液体-->固态晶体结晶的过冷现象过冷度：T=T0-Tn结晶的必要条件：有过冷度！一、冷

5、却曲线与过冷度金属的结晶实际结晶温度Tn：V冷TnT纯度TnT影响过冷度的因素金属的结晶晶体液体结晶液态金属形核晶核长大完全结晶条件适宜T长大晶核晶粒二、纯金属的结晶晶胚形核方式金属的结晶自发形核（均质形核）非自发形核（非均质形核）在结晶过程中，晶核完全是由液体中瞬时短程有序的原子团形成依靠液体中存在的固体杂质或容器壁形核在实际结晶过程中，两者同时存在的，但以非自发形核方式发生结晶更为普遍水蒸气在高空受冷凝结，以灰尘为晶核形成雪花金属的结晶枝晶长大（实际金属）平面长大（小体积液体）晶体生长方式过冷度小时易发生晶核棱角处的散热条

6、件好、生长快，先形成枝干，而枝干间最后被填充金属的结晶形核率（N）长大速度（G）孕育期（τ）——金属液体达到结晶温度后实际结晶前需要等待的时间N、G越大，结晶越快结晶温度越低，T越大，τ越短与结晶有关的概念金属的结晶晶粒度的概念晶粒大小对性能的影响结晶时细化晶粒的方法增加过冷度进行变质处理增加液体的流动——表示晶粒大小程度的物理量三、晶粒大小及其控制晶粒小、晶粒多塑性、韧性硬度、强度金属的结晶1——表面细晶粒层（激冷层）2——柱状晶粒层3——中心等轴晶粒四、金属铸锭组织细小铸锭是将熔化的金属倒入永久的或可以重复使用的铸模中制造出来

7、的。凝固之后，这些锭（或棒料、板坯或方坯，根据容器而定）被进一步机械加工成多种新的形状四、金属铸锭组织静态铸锭是单纯将熔化的金属倒入永久的铸模中凝固后，将铸锭从铸模中抽出，铸模可以再次使用（钢的生产）半连续铸锭工艺在铝工业中用于制造大多数的铸造合金，由这些合金加工出棒料、薄板、板条和板材的形状。在这一工艺中，熔化的铝被传送到一个由水冷却的永久铸模中，在铸模的长活塞上装有活动底座。在铸模表面进一步凝固而形成一层坚硬的“皮”之后，活塞向下运动，更多的金属连续填入容器中。最后，活塞运动至全长，过程停止。连续铸锭是将熔化的金属被送到一个永久

8、铸模中，铸造开始时与半连续铸造极为相似。然而，该过程不是在一定时间后停止，凝固的铸锭被连续剪成或切成一定长度并且在铸造过程中被运走合金的晶体结构一、合金基本概念以一种金属元素为主导，必须具有金属特性合金冶炼、烧结、喷涂…组成合金的最基