工程材料及形成技术基础 第一章.ppt

工程材料及成形技术 一、成绩构成 期末考试（70%） 平时成绩（30％），作业成绩占总成绩的15％，出勤、纪律占总成绩的10％，上课提问占总成绩的5％。 二、考核方式 闭卷，考试时间一般90分钟，6—7个大题，概念，简答，计算等题的类型。 一、工程材料及成形技术的经济地位 工程材料：制造工程结构和机器零件使用的材料。 成形技术:是指机械制造中的各种成形方法和加工过程。 三大支柱（材料、能源和信息）之一。 二、本课程在机械类专业中的地位和作用 设计　　　选材　　　加工 三、本课程的内容和要求 1、材料 2、成形技术的基本原理、基本知识 3、工程应用 四、学习方法 1、概念较多，所以要多学、多记，多复习 2、认真听讲 3、及时预习、复习及完成作业 机械产品生产过程 原材料转变为产品（机器）的全过程（相关作业总和）。 a)离子键 b)共价键 c)金属键 d)分子键 图 1.1 原子结合键的类型 离子键有较强的结合力 因此离子化合物的熔点、沸点、硬度很高，热膨胀系数很小。 大部分盐类、碱类和金属氧化物多数以离子键方式结合，部分陶瓷材料(MgO、Al2O3、ZrO2等)及钢中的一些非金属夹杂物也以此方式结合。 共价键结合极为牢固 共价晶体(如金刚石)具有高的熔点、硬度和强度。 由于全部外层电子束缚于共价键，所以它们不是导体(金刚石是绝缘体，硅、锗是半导体)。 良好的导电性； 良好的导热性； 正的电阻温度系数； 良好的塑性； 不透明性，而吸收了能量被激发的电子回到基态时产生辐射，使金属具有光泽。 并没有价电子的得失、共有或公有化。 它们的结合是依靠分子(或原子)偶极间的作用力。这种相互作用称为分子键，也称为范德华力。 晶体具有低熔点、低沸点、低硬度、易压缩等性质。 例如，石墨； 塑料、橡胶等高分子材料中的链与链间的结合力为范德华力，故它们的硬度比金属低，耐热性差，不具有导电能力。 表1．1 四大类工程材料的原子间结合键及性能特点 理想晶体结构 实际晶体结构 1.晶格 2.常见的金属晶体结构 3.晶面和晶向的表示方法 概念：晶格、晶面、晶向、晶胞、晶格常数 概念：晶格、晶面、晶向、晶胞、晶格常数 根据晶胞的几何形状或自身的对称性，晶体结构分为七大晶系十四种晶格。约有90%以上的金属晶体都具有以下三种晶格形式。 (1)体心立方晶格 (2)面心立方晶格 (3)密排六方晶格 晶格常数：a=b=c 原子半径：r = 每个晶胞含原子数：(1/8)×8+1=2 致密度： K=0.68 α-Fe、Cr、Mo、W、V、Nb、β-Ti、Na、K等。 晶格常数：a=b=c 原子半径： 每个晶胞含原子数：(1/8)×8+(1/2)×6=4 致密度：K=0.74 属于面心立方晶格的金属有：γ-Fe、Cu、Al、Ni、Au、Ag、Pt、 Pb、 β-Co等。 晶格常数：c/a≈1.633 原子半径：1/2a 每个晶胞含原子数：(1/6)×12+(1/2)×2+3=6 致密度：K=0.74 属于密排立方晶格的金属有：Be、Mg、Zn、Cd、α-Co、α-Ti等。 晶面（各种方向的原子面）和晶向（各种方向的原子列） 采用晶面指数(hkl)和晶向指数[uvw]的形式(hkluvw为整数)。晶面族{hkl}和晶向族uvw。 由于不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，因而在同一晶体单晶体的不同晶面和晶向上各种性能也会不同，这种现象就称为各向异性。 晶面指数的确定方法 确立坐标系 以晶格常数为度量单位，求待定晶面在三坐标轴上的截距； 求截距的倒数并最小整数化； 写在括号内即得到晶面指数(hkl) 晶向指数的确定方法 确立坐标系，以晶格常数为度量单位； 过坐标原点作一平行于待求晶向的直线； 求出直线上任一结点空间坐标值，并最小整数化； 写在方括号内即得到晶面指数[uvw] 1．单晶体与多晶体 单晶体： 结晶方位完全一致的晶体称为单晶体。其中所有的晶胞均呈相同的位向，故单晶体具有各向异性。此外，它还有较高的强度、抗蚀性、导电性和其他特性。 多晶体： 实际的金属结构都包含着许多小晶体，晶格相同而位向不同。这种由多晶粒组成的晶体结构称为多晶体。不显示各向异性。（晶粒、晶界） 多晶体晶粒的大小与金属的制造及处理方法有关，在常