課題金屬結構與結晶

1、課題金屬結構與結晶1第1頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三課題一金屬結構與結晶2第2頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三教學重點 常見的金屬品格類型， 金屬的同素異晶轉變。 教學難點金屬內部結構對金屬性能的影響，金屬的同素異晶轉變現象。本課題重點與難點3第3頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 固態(tài)物質按其原子（或分子）的聚集狀態(tài)不同分為晶體與非晶體。非晶體的原子是無規(guī)則雜亂地堆積的，沒有固定的熔點，各向同性。晶體的原子是按一定的幾何形狀作有規(guī)律的排列，有固定的熔點，各向異性。2.1.1 純金屬的結構1、晶體與非晶體 2、常見的金屬

2、晶格類型 用于描述原子在晶體中規(guī)律排列方式的空間格子稱為晶格。晶格中直線的交點稱為結點。晶格中能代表原子排列規(guī)律的基本幾何單元稱為晶胞。常見的金屬晶格類型：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。4第4頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 晶胞是一個立方體，立方體的八個頂角和立方體中心各有一個原子。2.1.1 純金屬的結構體心立方晶格：5第5頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 晶胞是一個立方體，立方體的八個頂角和六個面中心各有一個原子。 2.1.1 純金屬的結構面心立方晶格 ：6第6頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 晶胞是一個

3、正六棱柱體，在柱體的各個角和上下底面中央各有一個原子，在頂面和底面的中間還有三個原子。 2.1.1 純金屬的結構密排六方晶格：7第7頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 1）多晶體結構 2.1.1 純金屬的結構3、金屬的實際晶體結構 晶體內部的晶格位向（即原子排列方向）完全一致的晶體稱為單晶體。 由許多小晶體組成的晶體稱為多晶體，這些小晶體稱為晶粒。晶粒與晶粒之間的界面稱為晶界。 雖然每個晶粒具有各向異性，但不同方向的金屬性能是很多位向不同晶粒的平均性能，故多晶體材料表現為各向同性。 8第8頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 2）晶體缺陷 2.1.1

4、純金屬的結構 晶體中原子規(guī)律排列受到破壞的某些區(qū)域，稱為晶體缺陷。晶體缺陷按其幾何特征分為 晶體缺陷產生晶格畸變，會使金屬的強度和硬度有所提高。 點缺陷線缺陷面缺陷9第9頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 1、純金屬的冷卻曲線和過冷現象 2.1.2 純金屬的結晶 金屬由液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程稱為結晶。純金屬的結晶是在固定的溫度下進行的。右圖為純金屬的冷卻曲線。理論結晶溫度：t0實際結晶溫度：t1過冷度：tt0t1。過冷是金屬結晶的必要條件。10第10頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 2、純金屬的結晶過程 2.1.2 純金屬的結晶 純金屬的結晶過程

5、是一個不斷形成晶核和晶核不斷長大的過程。 3、金屬晶粒大小及細化方法 結晶后，得到多晶體金屬。一般，晶粒越細小，強度、硬度越高，塑性、韌性也越好。 工業(yè)生產中常采用以下方法來細化晶粒，從而提高金屬的力學性能： 1）增加過冷度 2）變質處理 3）附加振動11第11頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 4、金屬的同素異晶轉變 2.1.2 純金屬的結晶 在固態(tài)下，隨溫度的變化，其晶格類型會發(fā)生轉變，這種現象稱為金屬的同素異晶轉變。純鐵的同素異晶轉變可用下式表示： 金屬的同素異晶轉變是通過原子的重新排列來完成的，實質上是一個重結晶過程。有一定的轉變溫度；轉變時需要過冷；有潛熱釋放；

6、轉變過程也是通過形核和晶核長大來完成的。 12第12頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 1、合金的基本概念2.1.3 合金的結構與結晶 1）合金 合金就是由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質。 2）組元 組成合金獨立的、最基本的物質稱為組元，簡稱元。合金的組元通常是純元素，也可以是穩(wěn)定化合物。 3）合金系 由二個或二個以上的組元按不同比例配制的一系列不同成分的合金，稱為一個合金系，簡稱系。 13第13頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三2.1.3 合金的結構與結晶4）相 合金中凡是結構、成分和性能相同并且與其它部分有界面分開的均勻組成部分稱為相。5）組織 組織是指用肉眼或借助顯微鏡能觀察到的具有某種形態(tài)特征的合金組成物。其實質是一種或多種相按一定的方式相互結合所構成的整體的總稱。它直接決定合金的性能。 14第14頁，共15頁，2022年，5月20日，8點35分，星期三 2、合金的結構 2.1.3 合金的結構與結晶根據合金中各組元之間的相互作用不同，可分為 1）