第一章 金属的结晶构造和结晶过程.ppt

1、第二节金属的结晶构造和结晶过程，金属和合金的结晶构造和其结晶过程，基本概念，金属：合金：金属元素体组成。 例如，Cu、Al、Mg、Zn以某金属元素体为主，加入其他金属(或非金属)元素体而构成，例如，Fe C铁元素碳合金(钢、铸铁元素)、Cu Zn铜压铸锌合金(黄铜)、1、第一节金属的晶体结构、1、晶体和非晶质体、1、晶体：原子在三度空间内周期性地规则排列很长的路程很有秩序，很有各向异性现象。 有固定熔点。 2、非晶质体：原子在三度空间内不规则排列。 漫长的路程是无秩序的，各向同性的。 没有固定熔点。 3、在自然段中，除少数物质(如普通的玻璃、松香、残奥鳍等)为非晶质外，大部分都是结晶，如金属、

2、合金、硅酸盐，很多无机化合物和有机化合物，甚至植物纤维也是结晶。、金属晶体模型、二、晶格、单位晶格、光栅常数、名词术语、结晶非晶质晶格单位晶格的光栅常数、原子无序排列、描述原子的排列规则的空间格子、构成晶格的最基本的单位、单位晶格的棱线的长度、结晶中的原子排列、假定空间的几何晶格的骨架、二、晶格， 单位晶格、光栅常数、二、晶格、单位晶格、光栅常数、单位晶格：将空间格子中代表原子的排列规则的最小的几何单位称为单位晶格，是构成空间格子的最基本的单位。 表示单位格子表示方法的三条边的长度a、b、c及其角度。 二、晶格、单位晶格、光栅常数、晶面：晶格中的由原子构成的平面。 晶体取向：原子构成的方向。三

3、、金属常见的三种晶格类型、常见的金属晶格类型、体心立方晶格Mn、Mo、w、Cr、v、Fe、Fe等，在体心立方晶格、体心立方晶格的晶格中，有8个原子位于立方形的角，有1个原子位于立方形的中心，角上有8个原子接近中心原子。 体心立方晶格的特征：光栅常数： a=b=c，=90、体心立方晶格、原子数、每单位晶格中实际占有的原子数。 在(分析时必须认真考虑各原子的空间情况)体心立方晶格中，由于各角的原子在晶格中云同步上属于8个相邻的晶格，所以各角的原子属于一个晶格只有1/8，中心的原子完全属于该晶格。 因此，一个体心立方晶格中包含的原子数为2个。体心立方晶格、原子半径、单位晶格中最近的两个原子间距的一半

4、。 由于体心立方晶格中包含的原子最接近的方向是体对折角线，因此原子半径与光栅常数a的关系为：体心立方晶格、致密度、晶格中包含的原子所占的体积与其晶格体积之比称为致密度(也称为密列系数)。 致密度越大，原子的排列越紧密。 关于体心立方晶格的致密度，晶格(或晶格)的68%的体积被原子占据，其馀为空隙。 面心立方晶格、面心立方晶格Cu、Ag、Pb、Ni、Fe等面心立方晶格、金属原子分布在立方形的8个角和6个面的中心。 面的中心的原子，接近那个面的四犄角旮旯的原子。 面心立方晶格特征： a=b=c、=90、面心立方晶格、原子个数、4、原子半径、致密度、0.74(74% )、六方晶格、六方晶格Mg、Zn

5、、Be、Cd等，六方晶格，12个金属原子分布于六方体的十二个角，在上下底面的中心各分布一个原子，在上下底面之间均匀分布3个原子。 六方晶格的特征：光栅常数：用底面的正六角形的边的长度a与两底面间的距离c来表示，两相邻侧面间的角度为120，侧面与底面间的角度为9.0。六方晶格、原子数、6、原子半径、致密度、0.74(74% )、R=a/2、第二节金属的结晶、一、金属的冷却曲线和过蒸发制冷现象、金属的结晶、冷却曲线(热分析法)、(液态金属变化为固体金属的过程)、一、金属的冷却曲线和过蒸发制冷现象、Tm是理论结晶温度T1为实际的结晶温度、纯金属的结晶冷却曲线、 二、金属的结晶过程、形核和生长、特征、

6、二、金属的结晶过程、核生长向有利于散热的方向树枝状生长。 核在理论结晶温度以下，液体中的几个原子的小集团自发聚集成为结晶的核。术语二、金属结晶过程、晶粒大小及其控制、细粒强化的基本原理v形核、v生长、细粒强化的方法增大过蒸发制冷度t (中、小型零配件)形核率，v生长变质处理形核率振动、搅拌结晶v生长、形核率、金属晶体粒细、力学性能好，三、金属同位素异晶转变， 金属在固体下随温度发生晶格型转变，特征：相变在固体下在一定温度发生晶格型变化，1 538，l，912，体心，1 394，面心，Fe，Fe，3，金属的同位素异晶转变，纯铁元素的同位素异晶转变曲线，3，金属的同位素异晶保持一定的转变温度金属同

7、位素的结晶转变有很大的过蒸发制冷倾向。 金属同位素的晶体转变伴随体积的变化，金属容易引起大的内应力。 金属的同位素异晶转变为其热处理提供了基础，钢能够进行多种热处理，是因为铁元素是固体，会引起同位素异晶转变。 四、实际金属的晶体结构，单晶和多晶体，四、实际金属的晶体结构，如果晶体中所有原子的排列方位一致，则该晶体称为单晶，即单晶由一个晶粒组成。 单晶只能用电子行业广泛使用的硅和锗单晶等特殊方法制造。 实际的金属是由很多单晶组成的多晶体，每个单晶称为一个晶粒，其边界称为晶界。 单晶具有各向异性现象，而多晶体具有各向同性。第三节合金的基本金相组织结构、一、合金的相结构、合金：两种以上的金属和金属，

8、或金属和非金属以一定方法合成的具有金属特性的物质。 构成元素体：构成合金的最基本的物质。 可以是元素体，也可以是化合物。 (例如，一元、二元、三元合金合金系：规定的合金以不同的比例合成的一系列不同的成分合金的总称。 例如Fe-C、Fe-Cr等。 相：合金中结构相同，成分和性能均匀的构成部分。 一、合金的相结构、组织：由不同的形态、大小、数量和分布相组成的综合体。 例如单相、两相、多相合金。 金属及其组织一般只能在显微镜下看见，所以称为显微镜组织。 一、合金的相结构、相的分类：合金中的相按结构分为固态溶液和金属化合物。 固态溶液：与有晶体结构的元素体相同的相。 金属化合物：构成元素体间形成的新相

9、，其结构与任何构成元素体都不同。 一、合金的相结构、固态溶液、合金的构成元素体是指固体相互熔化形成单一均匀的物质，合金的构成元素体熔化形成与组成元素体之一相同结构的固相。 与固态溶液晶格相同的尤针织面料是溶剂，一般合金中含有较多的另一组是溶质，含量少。 固态溶液用、等符号表示。 a、b组的元素体组成的固态溶液也可以表示为A(B )，a是溶剂，b是溶质。 例如，一般显示铜压铸锌合金中的亚金属铅溶入铜而形成的固态溶液，也可以表示为Cu(Zn )。一、合金的相结构、取代固态溶液溶质原子取代溶剂原子间隙固态溶液溶质原子溶于溶剂晶格的间隙中、一、合金的相结构、间隙固态溶液、取代固态溶液、特征、一、合金的

10、相结构、溶质原子对晶格应变的影响的示意图、一、合金的相结构、金属化合物、合金的各组元素体以一定的整数比化合的固体物质、特征、一、 合金相结构渗碳体(Fe3C )晶格结构的示意图，一、合金相结构，金属化合物的特性力学性能：金属化合物一般具有复杂的晶体结构，熔点高，高硬度，低塑性，硬，脆。 合金中出现金属化合物，通常可以提高合金的强度、硬度、耐磨损性。 金属化合物是工具钢、高速钢等钢中的重要组成相。 物化性能：具有电、磁、声性质等，可以用于半导体材料、形状记忆材料、储氢材料等。 一、合金相结构、机械混合物、各组元素体以固体混合形式存在，特征为二、二元合金相图、合金相图为一种图形，用于表示合金在不同

11、成分、温度下的组织状态及其相互关系(也称为状态图或平衡图)，开发了新的材料，并进行了合金熔化、铸造、冲压加工和热处理二、二元合金相图、二元合金相图的制作、金相法膨胀法电阻法热分析法(以Cu-Ni系相图为例): 调制一系列成分不同的Cu-Ni合金，测定上述合金的冷却曲线，在以各合金的限制点为温度为纵轴、以成分为横轴的图中，连接各限制点时，表示Cu-Ni合金相图、二、二元合金相图、均二、得到二元合金相图、均匀相图，其特征是液态、固态都无限相容： Cu-Ni、Cu-Au、Au-Ag、Fe-Cr等、a、b ab :液相线、ab :固相线、l、l、s， L :液相区、S :固相区、L S:液固共存区、二、二元合金相图、l、均匀结晶相图结晶过程分析：冷却曲线结晶过程、二、二元合金相图、共晶相图：液状无限相互溶解、有共晶转变形成共晶组织相图的分析：点、线、区结晶过程：冷却曲线、组织转变、二、二元合金相图分析：点、线、区、点：线：区：二、二元合金相