清华大学工程材料课程多媒体教案展示纯金属的结晶市公开课获奖课件_第1页
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文档简介

1、“十二五”国家级规划教材工程材料第5版配套课件展示之一第1页第1页第2章 金属材料组织和性能控制 第2页第2页2.1 纯金属结晶第2章 金属材料组织和性能控制第3页第3页2.1.1 纯金属结晶 金属材料要通过液态和固态加工过程。 钢材通过冶炼、注锭、铸造、轧制、机加工和热处理等工艺过程。 金属浇注、冷却后，液态金属转变为固态金属，取得一定形状铸锭或铸件。第4页第4页 液态金属：金属原子作不规则运动。在小范围内，原子会出现规则排列，称短程有序。 短程有序原子集团瞬时出现瞬时消失。液态金属结构 金属从液态到固体晶态转变称为一次结晶。简称金属结晶。 固态金属：通常属于晶体材料，金属原子规则排列，叫长

2、程有序。固态金属结构 第5页第5页 一、纯金属结晶条件纯金属（纯铜）冷却曲线 纯铜冷却曲线中： T0为纯铜熔点(理论结晶温度), Tn为开始结晶温度。 bc段：温度低于理论结晶温度, 称为过冷。过冷度：理论结晶温度T0与开始结晶温度Tn之差。 用T 表示： T =T0- Tn 冷却速度越大, 则开始结晶温度越低, 过冷度也就越大。 de段 正在结晶，恒温结晶。液态原子无序状态转变为有序状态时放出结晶潜热，保持温度不变。第6页第6页自发转变能量条件 自然界一切自发转变过程，总是由一个较高能量状态趋向于能量最低稳定状态。 在一定温度条件下，只有引起体系自由能（即能够对外作功那部分能量）减少过程才干

3、自发进行。第7页第7页液态金属结晶条件：液态金属要结晶，温度必须低于理论结晶温度T0，要有一定过冷度T ，使金属在液态和固态之间存在自由能差F 。液态金属结晶动力：F 液态金属和固态金属自由能-温度关系曲线T0：交点相应温度，为理论结晶温度。第8页第8页 二、纯金属结晶过程包括两个基本过程：形核、长大第9页第9页 1、形核 液态金属内部生成一些极小晶体作为结晶关键。生成关键叫做晶核。 (1) 自发形核 (2) 非自发形核老师提醒 实际金属结晶时，以非自发形核为主。晶核形成、晶体长大时晶体表面能增长是金属结晶阻力。第10页第10页 2、晶体长大晶体长大有两种方式: (1)平面长大冷却速度较慢时，晶体表面向前平行推移长大。不同晶面垂直方向上长大速度不同。 沿密排面垂直方向上长大速度最慢。 晶体取得表面为密排面规则形状。平面长大规则形状晶体第11页第11页 (2)树枝状长大冷却速度较快时，晶体棱角和棱边散热快，长大较快，成为晶枝。 优先形成晶枝称一次晶轴，在一次晶轴侧面生出新晶枝，即二次晶轴。其后又生成三次晶轴、四次晶轴

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