化工设备机械基础第二章 金属材料的基础知识2.1~2.3.ppt

1、第二章与金属材料的基础、非金属相比，固体金属具有良好的导电、导热、延展性(塑性变形能力)和金属光泽等独特性能。这些是金属的独特特征吗？因此能区分金属和非金属吗？思想，不，金属的特性，1。一些非金属制度也可能表示其中的一些特性：石墨导电钻石热传导无机化合物金属光泽；2.各种金属晶体之间这些特征的差异也很大。锑、锰的导电力比银、铜的差近百倍，锑、铬、钒等金属是一种“脆”金属。因此，根据上述一些特性，区分金属和非金属是不够的。以金属键方式组合，赋予金属材料良好的导电、导热：自由电子定向运动(电场作用)导电、(热场作用)热传导等特征。不透明，光泽：自由电子容易吸收可见光，使金属不透明。自由电子在吸收可

2、见光后从低能轨道跳至高能轨道，从高能轨道跳至低能轨道时，发射吸收的可见光能量，产生金属光泽。延性(塑胶变形能力):没有金属键方向和饱和，当金属的两个部分发生相对位移时，结合键不会破坏，可以延伸。1)晶体和非结晶2)金属的晶体结构3)晶面和结晶方向及其显示方法4)金属晶体的特征，第一节金属的晶体结构，晶体：材料的原子(离子，分子)三维空间定期排列。非结晶：原子不规则地堆积在一起，也称为“过冷液体”。郑秀晶钻石、NaCl、冰、郑秀晶和非晶、金属晶体结构、a原子堆叠模型、b空间网格、c网格(郑秀晶网格)、a、b、c形成的空间网络称为空间晶格(也称为晶格)。晶胞为了研究空间网格的排列特征，从网格中拿出

3、反映网格特征的基本单位(通常是平行六面体)作为构成单位，牙齿平行六面体()称为晶胞。金属晶体结构，X，Y，Z，a，b，c，是原子半径晶胞中最近的两个原子(原子密度最高的方向)之间距离(平衡)的一半。与配位晶格和原子相邻的原子的数量称为配位数。(与晶格中的任意原子距离相等，距离最近的原子数)，密度晶胞中原子本身所占的体积与晶胞体积的比例。金属晶体结构，一般金属晶体结构，业界常用的金属大部分都是相对简单的晶体结构，最典型的有三种：(1)体芯立方晶格，(2)面心立方晶格，(3)密排六角晶格，金属晶体结构，这种晶体结构中的纯金属，金属晶体结构，体芯立方体单元，晶格常数：a=b=c；=90，晶胞原子数：

4、原子半径：密度：0.68，这种晶体结构中的纯金属有Fe、Al、Cu、Ag、Pb、Ni等。面心立方晶胞，晶格常数：a=b=c；=90，晶胞原子数：原子半径：密度：0.74，实际晶体：多晶晶体缺陷晶体缺陷：存在于晶体内部的一些原子排列不规则性和不完全微观领域，根据几何尺寸特征，可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类茄子。实际晶体中的缺陷，1，点缺陷，点缺陷的概念晶体中，在X，Y，Z三维方向上，尺寸都是小晶体缺陷。点缺陷的类型空缺；间隙原子(有类似和异质的点)；原子置换(大小)；复合空位。变位原子、空洞、复合空洞、间隙原子、变位原子、实际晶体中的缺陷、2、线缺陷、线缺陷的概念：晶体是一维方向上的尺寸、其

5、他二维方向上的尺寸小晶体缺陷，其主要形式是电势。电势是晶体中的一个或几个原子热，产生某种规则的误行现象。前卫类型：刀片前卫螺钉前卫，实际决策中的缺陷，晶体中前卫密度高时强度高。提高前卫密度是加强金属的重要方法之一。3，表面瑕疵，1。晶系，实际晶体的缺陷，2。晶系、晶系、实际晶体中的缺陷、第二节合金的相结构、合金：一种金属元素和其他一种或多种金属或非金属元素，通过冶炼或烧结等形成的金属性新金属示例：碳钢(铁、碳)；黄铜(铜、锌)；铅青铜(铜、锌、铅)，组件：构成合金的最基本的独立单位。元素可以是纯元素或稳定化合物。Fe(C)合金、Fe、C成分、Fe、Fe3C成分、组织：由单相或多相组成的特定形式

6、的聚合物。纯金属的组织是由一个相组成的。合金的组织可以由一个或多个相组成。相：合金具有相同的化学成分，结构相同的均匀部分称为相，被明确的界面隔开。液相和固相是徐璐其他两种相。一个相位可以有多个粒子，但一个晶粒内只能有相同的相位。产业纯铁，单相铁素体，碳钢，铁素体相，渗碳相，普通陶瓷，晶相，玻璃相，气象学，显微组织：显微镜下看到的相和颗粒的形态，大小，分布。可以认为它是由多种组成的。合金的机械性能不仅取决于化学成分，还取决于组织。阶段是组织的基本组成部分，相同阶段，但如果配置阶段的数量、大小、形式和分布不同，组织也将不同！其他阶段构成其他组织！合金的晶体结构：合金各阶段的晶体结构，简称相结构。合

7、金的相结构一般分为：(1)固溶体置换固溶体、间隙固溶体(2)化合物非金属化合物金属化合物正常值、电子、间隙、间隙化合物、超结构等两个茄子类别。，合金的相结构，固溶体：溶质原子溶于溶剂形成的均匀晶相。合金被确定为固体时，溶质原子分布在溶剂晶格上，是具有溶剂等晶格的相。固溶体和溶剂是相同的晶体结构。固溶体的类型： (根据溶质原子在溶剂晶格中的位置划分)1，间隙固溶体2。固溶体置换，合金的上层结构，1，间隙固溶体：溶质原子是在溶剂晶格的缝隙中形成的固溶体。有限的固溶体，无序的固溶体。合金的相结构，固溶体替换：溶剂晶格的某些节点位置被溶质原子替换的固溶体。变位固溶体可以是有限固溶体，也可以是无限固溶体

8、。P25，合金的上层结构，固溶体的性能，溶液强化：P25固溶体的强度，硬度随着溶质原子浓度的提高而大幅增加，可塑性，韧性稍低的现象。合金的相结构，金属材料的重要强化方法之一，固溶体具有良好的综合机械性能(刚性，塑料韧性的综合)，一般用作合金的机体。2，在金属化合物(中间相)、合金中，溶质含量超过固溶体的溶解度时，除形成固溶体外，还牙齿出现新的相(晶格类型和性质与所有合金元素完全不同)，具有一定的金属性质，被称为碳钢的渗碳体Fe3C等金属化合物。合金的上层结构，金属化合物性能：一般具有复杂的晶格结构，熔点高、坚硬、脆。金属化合物以微小颗粒型均匀分布在固溶体上进一步提高合金的强度和硬度，这种现象称

9、为第二相分散强化。合金中金属化合物的数量、形态、大小、分布等对合金性能有不同的影响。合金的相结构、金属化合物的种类、正常值化合物：等化合物符合正常的原子价定律，是具有固定成分和严格分子表达式的金属化合物。(Mg2si)电子化合物：这种化合物不遵守原子价定律，服从电子浓度定律。晶体结构主要取决于电子浓度。CuZn，合金的相结构，间隙化合物：间隙化合物通常由原子半径大过渡金属元素和原子半径小非金属元素化合物组成。(在非金属元素规则的内置金属元素晶格的间距中)A)非金属原子直径与金属原子直径之比小于0.59时，形成简单晶格的间距化合物称为间距相。(VC，TiC) b)非金属原子直径与金属原子直径之比

10、大于0.59时，不能产生间隙相，形成复杂结构的间隙化合物，在间隙相和复杂结构的间隙化合物的晶体结构不同于任何一组的源，间隙相具有简单的晶体结构。2，性能：间隔固溶体硬度低，塑性好，一般用作基底。间隙和复杂结构的间隙化合物都具有很高的熔点和硬度。(特别是间隔上)通常用作分散强化相。合金的相结构，液体-固体(晶体或非晶)-凝固，液体-晶体-晶体，结晶，晶体，金属的结晶过程，1，液态金属的结构能量起伏和结构起伏。研究局部接近性秩序，第三节纯金属的结晶，第二节结晶过程的宏观现象，液态金属的结晶，最常用、最简单的方法是热分析法。将金属放入钨中，熔化热后切断电源，用热电偶测量液体金属温度和时间的关系曲线。

11、这称为冷却曲线或热分析曲线。请参阅右图。，To，Tn，T，理论结晶温度，起始结晶温度，T=To-Tn，时间，温度，纯金属结晶的条件是恒定过冷(克服界面能量)，金属的结晶过程，3。金属结晶的热力学条件，过冷后，金属的结晶过程，4，金属结晶的微观基本过程，核生长过程，(2)非磁性核(异质核)，液态金属原子，在模具壁或液体中附着在未熔化的相变点表面，形成结晶核的过程称为异质核。金属的结晶过程，2)晶体生长，结晶核形成后立即生长。结晶核生长的本质是液体金属原子堆积在结晶核表面的过程，固体界面向液体移动的过程。金属的结晶过程，两种茄子生长方法：平面生长方法(A)和茄子生长方法(b) P30，茄子生长方法示意图，思考，1。为什么要控制晶粒大小？2 .如何控制粒子大小？控制晶粒大小，加强微观粒子：晶粒细化提高金属机械性能的现象，晶粒大小越小，金属的强度越高，硬度越高，可塑性越高，韧性越好。加强微观粒子：刚性塑料韧性，溶液强化：刚性塑料韧性，弥散强化：刚性塑