第七章制冷空调设备常用材料.doc

第7章 制冷空调设备常用材料1、 材料材料是人类作来制作各种产品的物质，是先于人类存在的，为人类生活和生产的物质基础。2、 人类发展与材料人们按照在使用中占主导地位的材料划分历史：石器时代陶器青铜器铁器钢铁（资本主义大工业时期）合成材料（20世纪）复合材料（20世纪40年代）三、材料科学技术现代文明的支柱之一人与动物的区别：1、制造工具（本质）2、能源的利用 3、信息的传播和保存支撑人类文明大厦的四大支柱技术：材料科学与技术 生物科学与技术 能源科学与技术 信息科学与技术工程材料的分类1、 按来源分为天然材料和人工材料2、 接用途分为功能材料和结构材料3、 按化学性质分为：金属材料 陶瓷材料（离子键和共价键，离子键为主） 高分子材料（共价键、分子键和氢键，共价键为主）。4、 工程材料的常见分类1 无机材料（金属、 金属间化合物、无机非金属材料（ 玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷）2 有机材料（有机天然材料、有机合成高分子材料）3 复合材料 （金属基、陶瓷基、树脂基、金属间化合物基）制冷空调材料金属材料非金属材料黑金属材料有色金属材料铸铁碳钢合金钢铜铝及合金高分子材料陶瓷材料复合材料塑料，橡胶，合成纤维知识与技能（一个过程，两个平台）（1）了解一个过程： 机械制造全过程从选用材料到加工制造（本课程主要特点之一综合性）会制订零件加工工艺路线2)构建两个平台： 1）材料应用技术平台 以材料应用为目标，构建从分类牌号到成分热处理组织性能用途为主线的工程材料应用技术平台 2）制造技术基础平台 以材料成形为目标，构建从铸、锻、焊等毛坯生产到切削加工为主线的制造技术基础平台材料的性能取决于内部的微观结构和组织状态，而微观结构与原子本性，原子结合的类型，原子排列方式有关.金属的晶体结构和组织1、 晶体与非晶体1. 晶体：指原子呈规则、周期性排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。金属的结构晶态非晶态Si2O的结构 非晶体：原子呈无规则堆积，和液体相似，亦称为“过冷液体”或“无定形体”。 在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。2. 区别(a)是否具有周期性、对称性(b)是否长程有序(c)是否有确定的熔点(d)是否各向异性2、 金属的晶体结构1.金属的晶体结构晶体结构描述了晶体中原子（离子、分子）的排列方式。1）理想晶体实际晶体的理想化三维空间无限延续，无边界严格按周期性规划排列，是完整的、无缺陷。原子在其平衡位置静止不动2）理想晶体的晶体学抽象空间规则排列的原子刚球模型晶格（刚球抽象为晶格结点，构成空间格架）晶胞（具有周期性最小组成单元） 立方六方四方菱方正交单斜三斜晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点（即原子中心）称结点。由结点形成的空间的阵列称空间点阵。晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元.3） 晶胞的描述 晶体学参数：a,b,c,晶格常数：a,b,c4)晶系：根据晶胞参数不同， 将晶体分为七种晶系。90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。立方晶系：a=b=c，a=b=g=90六方晶系：a1=a2=a3 c, a=b=90, g=1205）原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原 子间距的一半。6)晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。7)配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的 原子数目。8) 致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。2.三种典型的金属晶体晶胞1）体心立方晶胞BCC Body Centered Cube 晶格常数：a(a=b=c)原子半径： 原子个数：2配位数： 8致密度：0.68常见金属：a-Fe、Cr、 W、Mo、V、Nb等b）面心立方晶胞FCC Face-Centere Cube晶格常数：a原子个数：4配位数： 12致密度：0.74常见金属： g-Fe、Ni、Al、 Cu、Pb等c)密排六方晶胞HCP Hexagonal Close-Packed 晶格常数：底面边长 a 和高 c， c/a=1.633原子个数：6配位数： 12致密度：0.74常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等（d）BCC、FCC、HCP晶胞的重要参数4）密排面和密排方向单位面积晶面上的原子数称晶面原子密度。单位长度晶向上的原子数称晶向原子密度。原子密度最大的晶面或晶向称密排面或密排方向。 三种常见晶格的密排面和密排方向为：体心立方(110)面面心立方(111)面密排六方底面三实际金属的晶体结构 理想晶体+晶体缺陷实际晶体 实际晶体单晶体和多晶体 单晶体：内部晶格位向完全一致，各向同性。 多晶体：由许多位向各不相同的单晶体块组成，各向 异性 1晶体缺陷：实际晶体中存在着偏离（破坏）晶格周期性和规则性的部分 a. 点缺陷晶格结点处或间隙处，产生偏离理想晶体的变化 点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。从而强度、硬度提高，塑性、韧性下降。b.线缺陷(位错)二维尺度很小，另一维尺度很大的原子错排 位错：晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错。有刃型位错和螺型位错两种类型。位错对性能的影响：金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。减少或增加位错密度都可以提高金属的强度。c. 面缺陷一维尺度很小，而二维尺度较大的原子错排区域。四、晶体中的扩散1.扩散原子在晶体中移动距离超过其平均原子间距的迁移现象 扩散热激活过程（以克服晶格约束）2影响扩散的因素(1)温度 原子能量