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第二章材料学基础知识,第四军医大学口腔医学院口腔材料学教研室,第一节材料的微观结构,一、原子间结合键,二、固体结构,氧化铝单晶,金属是多晶体,晶型转变,亚稳态四方晶型氧化锆单斜晶型氧化锆,应力,奥氏体相(面心立方),镍钛合金晶型转变镍钛合金丝的超弹性,降温受力,升温卸载,弹性模量大刚性强,弹性模量小刚性弱，柔软,马氏体相(体心立方),超弹性：,非晶体,是从一种过冷状态液体中得到的,第二节金属材料基本知识,一、金属的结构（一）纯金属的晶体结构,体心立方结构面心立方结构密排六方结构,（二）合金的晶体结构,固溶体（solidsolution）置换(substitutional)固溶体间隙(interstitial)固溶体,分为固溶体和金属化合物两大类,晶格畸变固溶体的强度、硬度增加，塑性、韧性下降固溶强化。,有序固溶体与无序固溶体,有序固溶体的强度大于无序固溶体,18K金的强度、硬度大于24k金(纯金),2.金属化合物晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同,金属化合物MgCu2晶体结构,二、金属的熔融与凝固熔融:凝固:,（一）金属的凝固两个阶段:形成晶核；晶核长大,金属的冷却速度越快、过冷度越大，结晶速度就越快，所形成的晶粒也越细，金属的强度也越高。,(二)合金的结晶与状态平衡图,a,L1,S1,b,三、合金的特性1.熔点与凝固点合金的熔化温度、凝固温度是一段范围。2.延性、展性、强度延性、展性低于纯金属，强度增高。3.硬度高于纯金属。4.传导性低于纯金属。5.色泽与所组成金属有关。6.腐蚀性加入抗腐蚀元素可提高抗腐蚀性。,四、金属的形变与热处理(一)金属的形变,弹性变形、塑形变形在晶体内的反映,晶间变形:晶粒的移动和转动。,晶内变形晶间变形塑性变形,金属塑性变形,晶内变形,晶间变形:晶粒的移动和转动。,晶界原子排列不规则，晶格严重畸形，阻碍变形晶界越多，强度和硬度越高晶粒越细，强度和硬度越高-细晶强化。,金属的冷加工,热加工:再结晶温度以上的变形冷加工:再结晶温度以下的变形,热加工(热扎锻）,冷加工,反复弯曲铁丝后会出现怎样的情况？,冷加工硬度、强度、弹性增加，延性、展性、抗腐蚀性下降。为什么？原因:冷加工导致晶粒破碎、晶格畸变严重。,为了改善性能，需要热处理。,热处理：通过加热及控制温度变化来改变金属微观结构，进而改变性能的方法。,(二)金属的热处理,热处理的结构变化,热处理方法,退火:加热到临界点以上温度，然后缓慢冷却。随炉冷却-退火，在空气中冷却-正火。目的:硬度，塑性，细化晶粒，使组织、成分均匀，消除残余内应力,五、金属成形方法有哪些成形方法？,（一）铸造一般铸造熔模铸造（失蜡铸造）,（二）锻造对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定形状和尺寸锻件的加工方法。,（三）机械切削,（四）粉末冶金,特点：适合于难熔金属，具有多孔结构。,（五）电铸知道电镀吗？,成型产品,(六)激光选择性快速烧结成型(selectiveLasersintering),六、金属的腐蚀与防腐蚀(一)金属的腐蚀,腐蚀：与周围介质发生化学或电化学反应而破坏的现象。,1.化学腐蚀金属和介质直接反应（化学）使金属损坏。,2.电化学腐蚀金属与电解质溶液接触，形成原电池而发生腐蚀损坏现象。,容易形成电化学腐蚀的情况:(1)不同金属或合金间的接触;(2)金属化学成分、组织结构和物理状态的不均匀性等。如：合金内有两种不同组成的合金相;(3)表面裂纹、铸造缺陷、污物覆盖等，降低该处唾液中氢离子浓度而成为正极。,(二)金属的防腐使金属组织均匀，避免异种金属接触，减少金属内应力，使金属表面光滑无缺陷，加入抗腐蚀元素等。,七、金属的生物效应,有毒金属：主要有铅、镉、汞、锑、铍、铊、铀、碲。有毒金属化合物：六价铬、羰基镍、有机锡化合物、五氧化二钒、水溶性钴盐等。,金属的生物相容性与其腐蚀性有关。,贵金属材料、钛及其合金、锆、钽、铌、不锈钢、钴铬合金等具有优良的生物相容性。,第三节陶瓷材料基本知识,一、陶瓷的概念及分类,54,粉体,坯体,陶瓷,陶瓷的定义：以黏土、长石、石英为主要原料，经过粉碎、混炼、成型、煅烧等制作的产品。,广义陶瓷：用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料。,分类：,普通陶瓷(传统陶瓷)特种陶瓷(精细陶瓷、高技术陶瓷),二、陶瓷的结构,通常由晶相、玻璃相和气相组成,（一）晶相,1.晶相的结合键以离子键或共价键为主的离子晶体,2.晶相的晶体结构,(1)硅酸盐结构:基本结构单元是硅氧四面体硅酸盐晶体结构分为五种：岛状结构、组群状结构、链状结构、层状结构、架状结构,组群状结构,链状结构层状结构,架状结构,（2）氧化物结构,(二)玻璃相,作用：填充晶体之间的空隙，提高材料的致密度；降低烧结温度；阻止晶型转变、抑制晶粒长大。不利影响：降低陶瓷强度和耐热性能。,（三）气孔,能显著降低陶瓷的强度、断裂韧性和半透明性,三、陶瓷的性能特点,1.力学性能（1）高硬度:（2）高弹性模量、高脆性:,（3）低拉伸强度、弯曲强度和较高的压缩强度:（4）优良高温强度和低抗热震性:,2.物理性能和化学性能,（1）热性能：陶瓷的熔点高（2）电性能：（3）化学稳定性：（4）美观性能：3.生物性能,四、陶瓷制品的制备方法,1传统烧结法坯料制备、成型与烧结,烧结：在高温下，陶瓷生坯固体颗粒表面熔化，相互熔结，气孔逐步排除或减少，陶瓷致密度增加,2.玻璃晶化法,通过玻璃析晶制成,第四节高分子材料基本知识一、高分子的基本概念,分子量在10000以上的称作高分子化合物,二、高分子材料的分类,1.橡胶(rubber)室温下弹性模量小(0.11.0MPa)弹性高2.纤维(fibre)弹性模量大，约110GPa3.塑料(plastic)弹性模量介于橡胶和纤维之间，约10100MPa,热塑性(thermoplastic):塑料受热时能塑化和软化，冷却时则凝固成型，温度改变时可以反复变形。聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等都属于这一类。热固性(thermosetting)塑料:受热时塑化和软化，发生化学变化并固化定型，冷却后如再次受热时不再发生塑性变形。,三、高分子的分子结构,四、聚合反应(一)加聚反应,1.自由基聚合(freeradicalpolymerization)反应（1）引发剂:,（2）自由基聚合反应历程,链引发(initia