材料的结构与性能PPT学习教案

1、会计学1材料的结构与性能材料的结构与性能C60物质由原子组成。原子的结合方式和物质由原子组成。原子的结合方式和排列方式决定了物质的性能。排列方式决定了物质的性能。原子、离子、分子之间的结合力称为原子、离子、分子之间的结合力称为结合键结合键。它们的具体组合状态称为。它们的具体组合状态称为结结构构。第1页/共64页金属的结构金属的结构晶态晶态非晶态非晶态SiO2的结构的结构第2页/共64页的三维空间的三维空间格架格架。直线直线的交点（原的交点（原子中心）称子中心）称结点结点。由结由结点形成的空点形成的空间点的阵列间点的阵列称称空间点阵空间点阵第3页/共64页第4页/共64页第5页/共64页立立方方

2、六六方方四四方方菱菱方方正正交交单单斜斜三三斜斜l 晶格常数：晶格常数：晶胞个边的尺晶胞个边的尺寸寸 a、b、c。l各棱间的夹角各棱间的夹角用用 、 、 表示表示。第6页/共64页l 晶胞原子数：晶胞原子数：一个晶一个晶胞内所包含的原子数目胞内所包含的原子数目。l 配位数：配位数：晶格中与任晶格中与任一原子距离最近且相等一原子距离最近且相等的原子数目。的原子数目。l 致密度：致密度：晶胞中原子晶胞中原子本身所占的体积百分数本身所占的体积百分数。第7页/共64页价电子云价电子云正离子正离子金属键示意图金属键示意图l具有良好的导热性、导电性、延展性及金属光泽。具有良好的导热性、导电性、延展性及金属

3、光泽。l常见纯金属的晶格类型有常见纯金属的晶格类型有体心立方体心立方(bcc)、面、面心立方心立方(fcc)和密排六方和密排六方(hcp)晶格。晶格。第8页/共64页第9页/共64页第10页/共64页第11页/共64页原子个数：原子个数：2配位数：配位数： 8致密度：致密度：常见金属：常见金属： -Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等等晶格常数：晶格常数：a(a=b=c)ar43 原子半径：原子半径：第12页/共64页第13页/共64页第14页/共64页第15页/共64页 a42r ：原子半径原子半径原子个数：原子个数：4配位数：配位数： 12致密度：致密度：常见金属：常见金属： -Fe、Ni、A

4、l、Cu、Pb、Au等等晶格常数：晶格常数：a第16页/共64页第17页/共64页第18页/共64页a21r ：原子半径原子半径原子个数：原子个数：6配位数：配位数： 12致密度：致密度：常见金属：常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等等晶格常数：晶格常数：底面边长底面边长 a 和高和高 c， 第19页/共64页第20页/共64页第21页/共64页第22页/共64页第23页/共64页第24页/共64页第25页/共64页第26页/共64页第27页/共64页方向方向第28页/共64页密排面密排面数量数量密排方向密排方向数量数量体心立方晶格体心立方晶格11064面心立方晶格面心立方晶格11146密排

5、六方晶格密排六方晶格六方底面六方底面1底面对角线底面对角线3第29页/共64页六方底面六方底面底面对角线底面对角线密排六方晶格密排六方晶格面心立方晶格面心立方晶格体心立方晶格体心立方晶格第30页/共64页体心立方体心立方(110)面面面心立方面心立方(111)面面密排六方底面密排六方底面第31页/共64页第32页/共64页第33页/共64页l变形金属晶粒尺寸约变形金属晶粒尺寸约1100 m，铸造金属可达几，铸造金属可达几mm。纯铁组织纯铁组织晶粒示意图晶粒示意图第34页/共64页铅锭宏观组织铅锭宏观组织第35页/共64页光学金相显示的纯铁晶界光学金相显示的纯铁晶界多晶体示意图多晶体示意图第36

6、页/共64页第37页/共64页l空位空位l间隙原子间隙原子l置换原子置换原子第38页/共64页体心立方的四面体和八面体间隙体心立方的四面体和八面体间隙第39页/共64页空位空位间隙原子间隙原子大置换原子大置换原子小置换原子小置换原子格畸变格畸变。从而使。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降强度、硬度提高，塑性、韧性下降。第40页/共64页第41页/共64页刃型位错刃型位错 螺型位螺型位错错滑移区的交界线称作滑移区的交界线称作位错位错。分为。分为刃型位错刃型位错和和螺型位错螺型位错。第42页/共64页刃位错的形成刃位错的形成第43页/共64页第44页/共64页金属晶须金属晶须退火态退火态(105

7、-108/cm2) 加工硬化态加工硬化态(1011-1012/cm2) 第45页/共64页透射电镜下钛合金中的位错线透射电镜下钛合金中的位错线(黑线黑线)第46页/共64页第47页/共64页第48页/共64页亚晶粒亚晶粒大角度和小角度晶界大角度和小角度晶界位错壁位错壁第49页/共64页显微组织的显示显微组织的显示第50页/共64页第51页/共64页Al-Cu两相合金两相合金黄铜黄铜第52页/共64页单相单相合金合金两相两相合金合金第53页/共64页 相称相称固溶体固溶体。习惯以习惯以 、 、 表示表示。l与合金晶体结构相同的元素称与合金晶体结构相同的元素称溶剂溶剂。其它元素称。其它元素称溶质溶

8、质。l固溶体是合金的重要组成相固溶体是合金的重要组成相，实际合金多是单相固溶体合金实际合金多是单相固溶体合金或以固溶体为基的合金。或以固溶体为基的合金。l按溶质原子所处位置分为按溶质原子所处位置分为置换置换固溶体固溶体和和间隙固溶体间隙固溶体。Cu-Ni置换固溶体置换固溶体Fe-C间隙固溶体间隙固溶体第54页/共64页黄铜置换固溶体组织黄铜置换固溶体组织第55页/共64页 属元素，如属元素，如C、N、B等，而溶剂元素一般等，而溶剂元素一般是过渡族元素。是过渡族元素。l形成间隙固溶体的一形成间隙固溶体的一般规律为般规律为r质质/r剂剂。l间隙固溶体都是无序间隙固溶体都是无序固溶体。固溶体。第56

9、页/共64页Cu-Ni无限固溶体无限固溶体Cu-Zn有限固溶体有限固溶体固溶体固溶体化合物化合物第57页/共64页l与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，塑性、韧与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低。但与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性性低。但与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性则要高得多。和韧性则要高得多。第58页/共64页铁碳合金中的铁碳合金中的Fe3Cl当合金中出现金属当合金中出现金属化合物时，可提高化合物时，可提高其强度、硬度和耐其强度、硬度和耐磨性，但降低塑性磨性，但降低塑性。l金属化合物也是合金属化合物也是合金的重要组成相。金的重要组成相。第59页/共64页Al-Mg-Si合金中的合金中的Mg2SiPbPb基轴承合金中的电子化合基轴承合金中的电子化合物物第60页/共64页VC的结构的结构第61页/共64页Fe3C的晶格的晶格高温合金中的高温合金中的Cr23C6第62页/共64页1 1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？排列和晶格常数有什么特点？FeFe、FeFe、AlAl、CuCu、NiNi、PbPb、CrCr、V V、MgMg、Z