2.金属材料课件

第二种复合材料矩阵材料，2 .金属材料、2.1金属材料特性和结构、2.2普通金属和合金特性和用途、母料是中国目前发现的最重的青铜。私募股权含铜84.77%，锡11.64，铅27.9%。充分显示了商代青铜器铸造业的生产规模和技术水平。青铜时代，玛发飞燕(铜奔马，东汉青铜)，1969年，在甘肃武威出土。中国雕塑历史不朽的作品。1984年，定为中国旅游标识图形。2002年，布什送了“马特莱普利翁”的仿制品，作为礼物。秦岭铜车马严格按照实际车马的二分之一制作。形状漂亮，比例适当，装饰华丽，工艺精美，外形大，因此很多专家称其为“青铜王冠”。铁器时代铁耙一个时代西汉农具，1996年我国钢铁产量超过1亿吨，转变为世界第一大国。这是纪念钢铁产量突破1亿吨的邮票。波音767大型飞机由约70%的铝及其合金组成。20世纪，铝和铝合金应用，21世纪金属材料-钛和钛合金，可用作人工骨的钛合金，广泛金属材料的应用，物理和化学特性，2.1金属材料特性和结构，热处理，6，金属光泽(光学特性)，常温下，大部分是固体(不含汞)。大部分是电和热的优秀导体。延展性，密度高，熔点高。2.1.1金属材料的物理和化学性质，1，金属共有的物理性质，优良，好，金，银，银，铜，铁，锌，铝，19.311.310.58.927.867.142.70， 导热系数最高的金属 具有最高熔点的金属 密度最大的金属 密度最小的金属 铝、钙、银、铁、铬、汞、钨、锂、锇、2.1.2金属材料根据载荷形式，分为拉伸强度、压缩强度和弯曲强度等。通常使用拉伸强度作为默认强度值。1，拉伸试验和拉伸曲线，拉伸试验机，op段：比例弹性变形阶段；Pe段：比例弹性变形阶段；平台体或齿形(s段):屈服阶段；Sb段：均匀塑性变形阶段，强化阶段。点b:形成“颈部收缩”。Bk段：非均匀变形阶段，承载下降并通过k点中断。金属可以通过外力分割变形过程：2.1.2金属材料的机械性能，弹性变形：金属的组织和性质不会发生任何明显的永久性变化。弹性-塑性变形：随着外部载荷能量的增加，金属内的特定面之间发生不可逆相对滑动。破坏：电位开始的微裂纹是由额外的负载能量引起的，这种额外负载能量可以破坏金属原子间耦合的自发生长。2.1.2金属材料的机械性能，工程中常用金属材料的强度指标：拉伸强度(b)，拉伸条件下材料可承受的最大应力值是设计和材料选择的主要标准之一，是工程技术的主要强度指标。范例的原始剖面面积(mm2)、降伏强度(s)、2.1.2金属材料的机械性质，以及开始产生材料电阻大的塑胶变形的应力。样品的原始截面面积(mm2)，2.1.2金属材料的机械性质，弹性阶段：-挂钩弹性规律，由外力引起的塑料3360材料的永久变形，不破坏的能力。(塑料变形能力)，典型塑料标准：拉伸时断裂和截面收缩率，2.1.2金属材料的机械性能，1)确保材料具有良好的成型性；2)受外力变形时具有强化作用。1、由于相同材料用不同长度的样品测量的切割伸长值不同，必须显示样品大小比率。2，截面收缩率，固体材料抵抗将更坚硬的物体推进内部的能力。最常用的经度指标包括布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA-C)和维氏硬度HV。布氏硬度和洛氏硬度测试原理和使用范围不相同。2.1.2金属材料的机械性能，洛氏硬度HRC可用于非常高硬度的材料，最常用于钢零件的热处理质量检查，维氏硬度适用于各种软、硬金属，尤其是非常薄的零件、渗碳、氮化工件。操作不容易，效率低，不能用于批量生产。布氏硬度测试法一般用于测试各种硬度不高的钢、铸铁、有色金属等，也用于测试淬火或回火但硬度不高的钢。零件发生疲劳破坏是突然的，没有事先通知，此时发生疲劳破坏的应力比拉伸强度小得多或比屈服强度小得多，因此非常危险。冲击韧性：金属材料的抗冲击载荷不损伤的能力。常用的指标是冲击韧性(Ak)。疲劳强度：金属材料在抵抗交变载荷的作用下不被破坏的能力。常用指标有疲劳强度(-1)。2.1.2金属材料的机械性能，提高材料疲劳极限的方法，1，尽量使用零件以避免设计侧角、槽口和剖面突变，从而防止应力集中和由此产生的疲劳裂纹。2、材料方面通常需要精细化颗粒，以减少材料内部存在的夹杂物和由于热量处理不当而产生的缺陷。松散、气孔和表面氧化等。3、在加工方面，必须降低零件表面粗糙度值。4、在零件表面强化方面，可以使用化学热处理、表面淬火、喷丸处理和表面涂层等在零件表面产生压缩应力，以抵消或减少表面拉伸应力导致疲劳裂纹的可能性。2.1.2金属材料的机械性能，2.1.2金属材料的机械性能，摘要：金属材料的机械性能是外力表示的机械性能，在实际生产中应用相当广泛。蠕变强度：在恒温下经过一定时间后残余变形达到一定值时的应力值。永久强度：在一定温度下经过一定时间后产生的断裂的应力值。高温强度：蠕变强度和耐久性强度、焊缝性、压力可加工性、铸造、热处理、工序中金属材料具有和表示的特性。主要表现为2.1.3金属材料的工艺性能、切削性能、2.1.3金属材料的工艺性能、铸造性能、铸造成型工艺中金属材料的性能：主要表现为液态金属的流动性、凝固过程中收缩和分离倾向、气体吸收和去除等。好铸造：铸造形式，结构复杂，形状明确，反坏铸造！压力加工性能，2.1.3金属材料的工艺特性，在高低温条件下确定金属材料的塑性变形能力：填充模具所需的固体流动性对模具壁的摩擦阻力，对氧化皮的阻力很强，冷变形时变形硬化倾向不均匀变形趋势等焊接性能，2.1.3金属材料的工艺特性，金属材料获得良好焊接接头的容易程度； 可焊焊接合金成分的变化吸入和氧化内部应力和冷热裂纹倾向热影响区域的组织变化和粒子增长趋势等，切削性能，2.1.3金属材料的工艺性能，主要是切削速度，切削表面光泽程度，刀具寿命和切削功耗，热处理性能，2.1.3金属材料的工艺性能，金属材料获得加热和冷却所需性能的能力，2.1.4金属材料如果有特定的熔点和凝固点，性能就会向各向异性倾斜。非晶：原子排列无序地移动，没有特定的熔点和凝固点，性能趋于各向同性。2.1.4金属材料的组织结构，基本概念，2.1.4金属材料的组织结构，晶格：将晶体的原子连接到几何点，平行线连接后的三维框架。细胞系：在晶格内全面反映原子排列规律的最小单位。，金属晶体的类型，(1)体中心立方晶格，(2)面中心立方晶格，(3)致密六边形晶格，2.1.4金属材料的组织结构，各向异性，晶体内部原子有规则的排列，但不同位方向的原子排列密度不同的原子间的结合力不同，使单晶在不同的晶体学方向，固定熔点、金属晶体和非晶质的两个主要区别是金属的熔化是原子(离子)在晶体结构中按顺序从排列向无序转变的过程，在转换过程中吸收热量，消除耦合的熔化热。这时液体-固体状态可以在一段时间内在相同的平衡温度下共存。(熔点)，金属的实际晶体结构，2.1.4金属材料的组织结构，许多晶体是由不同的小晶粒组成的多晶。单晶的各个部分可以分为完全一致的晶体，多晶多晶多晶的聚合物，实际晶体中存在的晶体缺陷，缺陷几何：点缺陷、线缺陷、表面缺陷、点缺陷晶体空白、间隙原子线缺陷电位表面缺陷晶系、子晶系、在实际晶体结构中存在的晶体另外，在不占据正常晶格位置的情况下，晶格间隙之间的原子可能会出现在称为间隔原子的单独空白空间中。(1)，点缺陷晶格空位和间隙原子，2.1.4金属材料的组织结构导致空位和间隙原子的存在使晶体扭曲，改变诸如强度、硬度和电阻增加等晶体特性。晶体的空隙和间隙原子在一定温度下具有一定平衡浓度的空隙和间隙原子、空隙和间隙原子的运动是原子在金属中扩散的主要方式，对金属材料的热处理过程非常重要。(2)线缺陷：两个方向的尺寸都短，一个方向的尺寸长的缺陷。叶片电位：叶片电位如图所示。2.1.4金属材料的组织结构，螺旋电位：螺旋电位图。2.1.4金属材料的组织结构、电位的存在和电位密度的变化对金属的特性(如强度、塑料、疲劳等)有重要影响。金属材料的塑性变形与位错的迁移有关。冷变形加工后金属出现强度增加现象(加工硬化)，是由于位错密度的增加。(3)面缺陷，面缺陷是在两个方向大小较大，在第三个方向大小较小，以面形式分布的缺陷。表面缺陷主要表示金属的晶界和表面。2.1.4金属材料的组织结构，晶粒和粒子之间的接触界面称为晶界，晶界的主要特征是：由于原子的不规则排列，妨碍金属的塑性变形，晶界越多，效果越明显。显然，晶粒越精细，晶界的总面积就越大，金属的强度和硬度也越高。因此，常温下使用的金属材料通常努力得到小模。在晶界，原子的能量高，杂质(通常是熔点低的杂质)多，因此熔点低，有时在加热到金属熔点之前，晶界先熔化。在晶界，原子的能量很高，很容易满足固体相变所需能量的起伏，因此新的相位往往在旧的晶界形成核。晶粒越小，晶界越多，新阶段的成核速度越高。由于晶界有更多的空隙，原子沿晶界扩散的速度更快。晶界电阻高，容易腐蚀。2.1.4金属材料的组织结构，简单地说，实际金属的晶体结构不是理想的完整，而是各种晶体缺陷，这些缺陷是不断移动的变化，金属的许多重要变化过程是随着晶体缺陷的移动而进行的，金属的许多性能也与晶体缺陷密切相关。2.1.4金属材料的组织结构，2.1.5金属材料的结晶过程，结晶的概念，凝固，结晶，金属从液体变为固体(晶体)的过程。，结晶是指从原子的不规则排列的液体转换到原子的规则排列的晶体状态的过程。(近序到远序)，近序结构，结构波动，结晶，远序结构，T0:平衡结晶温度(理论结晶温度)T1:纯金属的实际结晶温度，纯金属结晶时的冷却曲线，过度冷却是结晶的必要条件。过冷：t=t0t1，为什么？2.1.5金属材料的结晶过程，金属结晶的热力学条件，液体和晶体的结构不同，因此在同一温度下自由能不同，液体和固体自由能曲线相交的温度是理论结晶温度。温度低于理论结晶温度时，液体的自由能比固体高，因此液体发生固态，即结晶，结晶的动力是液体和固体上的自由能差 f， f越大，结晶就越容易。过冷 t越大， f越大。固体金属的自由能必须小于特定温度下液态金属的自由能，结晶才能自动实现。2.1.5金属材料的结晶过程，金属结晶的一般规律与非金属的结晶规律一样，分为两个阶段。结晶核形成结晶核生长金属在液体冷却过程中先生成不稳定的原子排列小组(结晶胚胎)，随着温度的降低形成稳定的结晶核，形成结晶核的初期，原子排列规则，但随着晶核的生长，角的热条件优于其他部位，因此优先生长。也就是说，进行“树突生长”，先种茄子，然后种茄子，过冷度越大，树突生长的特性就越明显。2.1.5金属材料的结晶过程，在金属的实际结晶过程中，结晶开始时结晶数量少，结晶速度慢；随着温度的降低，结晶核大量形成和生长，结晶速度加快。随着晶体生长，相互碰撞，结晶速度减慢。在结晶过程中，晶体的生长相互抵触，彼此有局限性，因此最终的结晶具有不规则的形状，产生各种缺陷。2.1.5金属材料的结晶过程、粒度及其控制，粒度对金属的机械性能、物理性能和化学性能有很大影响。微细颗粒组织中的金属强度高，塑性和韧性好，耐腐蚀性好。软磁材料纯铁的颗粒越粗，磁导率和磁滞损耗越低。金属结晶后，粒子大小由成核速度N结晶成核数(mm3.s)和生长率G(mm/s)，金属的同种异晶转化概论金属根据固体状态下温度的变化而变化晶体结构的现象决定。金属的等规转换的意义可以通过热处理，通过加热、保温、冷却来改变材料的组织，从而达到改善材料特性的目的。2.1.5金属材料的结晶过程，2.1.6金属材料的合金相结构，合金阶段的基本概念，合金：两种以上元素冶炼后获得的新材料仍然是具有金属特性的新材料。成分：构成合金的基本物质。相：结构相同，成分相似，界面与其他部分分开的部分。单相合金：固体下的固体合金。多相合金：在固体状态下由两个或两个以上固体组成的合金。相变：在特定条件下，一个相可以是另一个阶段。固体合金的相结构可分为固溶体和金属化合物两类。2.1.6金属材料的合金相结构、固溶体、溶质元素的原子溶于其他元素或化合物的溶剂晶格中，原始溶剂的晶格类型形成的合金相保持不变。保持原晶体结构的元素溶剂失去原晶体结构的元素溶质，2.1.6金属材料的合金相结构，固溶体分类，溶剂的溶质位置：替代和间隙固溶体，溶质的溶剂排列：有序和无序固溶体，溶剂的溶质溶解度：有限溶解和无限可溶性固溶体，固溶体的特性，2，溶质原子溶解导致固溶体晶格畸变