机械制造基础-晶体结构介绍.ppt

* * * * * * * * * * * * * （二） 合金的相结构 （1）置换固溶体— 溶质原子占据溶剂晶格结点所形成的固溶体——代位固溶体 （2）间隙固溶体 —— 溶质原子填入溶剂晶格的空隙位置所形成的固溶体。 1.固溶体的分类 例：90％ Cu—10％Ni合金——置换固溶体 C 固溶于α－Fe中形成间隙固溶体——间隙固溶体 间隙固溶体 置换固溶体 按固溶度分类 （1）有限固溶体——溶质原子在固溶体中的浓度有一定的限度，超过这个限度就不再溶解，这个限度称为固溶度。 （2）无限固溶体——溶质原子能以任意比例溶入溶剂，固溶度可达到100%。 固溶体对性能的影响： （1）固溶体强硬度高于组成它的纯金属，塑韧性低于组成它的纯金属; （2）物理性能方面，随着溶质原子的↑，固溶体的电阻率↑，电阻温度系数↓，导热性↓。 固溶体中随着溶质原子的加入，强度、硬度升高，塑性、韧性降低的现象。称之为固溶强化。 ——金属材料的主要强化手段或途径之一 固溶强化的特点： (1) 溶质与溶剂原子相差越大，溶质原子浓度越高，所引起的晶格畸变越大，固溶强化效果越大； (2) 间隙原子的强化效果比置换原子的大。因为间隙原子引起的点阵畸变大。 （3）综合机械性能好。适当控制溶质含量，不仅可以显著提高材料强硬度，而且材料的塑韧性不会明显降低。 相图: 表示合金系中的状态(相)与温度，成分之间关系的图解。又称状态图或平衡图 五、 二元合金相图的建立 相图建立的方法： 热分析法；金相法；膨胀法；电阻法等。 主要是热分析法。 Pb－Sn合金的组织构成 α先共晶+βⅡ +(α+β)共晶 β先共晶+αⅡ +(α+β)共晶 (α+β)共晶 αⅠ+βⅡ βⅠ+αⅡ αⅠ 合金的平衡凝固和组织 I.合金 组织 β+αII 3．III合金 组织：α+β+αII+βII 2． II合金 组织：β+αII * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2015 基本内容： 常见金属的三种晶体结构； 晶体缺陷。 金属的结晶。 单元2. 金属的晶体结构与结晶 重点： 是常见金属三种晶体结构； 难点； 是刃型位错概念。 空间点阵 将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点（阵点）。 晶胞 代表性的基本单元（最小平行六面体） 一、金属理论晶体结构 在晶格中选取能够完全反映晶格特征的最小几何单元，建立晶胞等概念 晶胞：晶格中体积最小，对称性最高的平行六面体，是能代表原子排列形式特征的最小几何单元。 晶胞在三维空间的重复构成点阵 常见 金属的晶体结构 体心立方点阵 面心立方点阵 密排六方点阵 (一)体心立方结构 α－Fe、Cr、V、Mo、W等。 (二)面心立方结构 有铝、铜、铅、金、银、镍、r－Fe（912°－1394°C）等。 (三)密排六方结构 具有这种结构的金属有镁、铍、锌、a－Ti等 二、 实际金属的晶体结构 晶体结构缺陷： 原子排列在局部区域的某些不规则性。 根据缺陷空间几何特征：点缺陷、线缺陷和面缺陷。 结构上：造成晶格畸变。 性能上：强度↑，电阻↑； 影响扩散过程。 实际造成的晶格畸变最大 1.点缺陷 位错线：晶体中已滑移区与未滑移区的边界 ——两维尺寸很小，一维尺寸大的原子不规则排列。 —— 一维缺陷 2.线缺陷 刃型位错： (1)有一额外半原子面； (2)位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道。 金属中各种形态位错 两维尺寸很大,第三向尺寸很小 （1）晶界： 3. 面缺陷 小角度晶界─相邻晶粒的位向差小于10°的晶界。基本上由位错构成。 晶界类型及模型： （3）相界：不同结构的晶粒之间的界面 相界 晶界 三、金属的结晶 金属结晶的微观过程: 金属结晶的宏观现象： (1) 过冷现象 金属的实际开始凝固温度Tn总是低于理论凝固 温度Tm的现象。 (2)过冷度（ Δ T）：理论凝固温度与实际开始凝固温度之差,即Tm-Tn。 (3)结晶过程伴随潜热释放 结晶潜热：液相结晶为固相时释放的热量。 1.金属结晶的现象 2.金属结晶的微观过程: （1）形核 从液体中形成具有一定临界尺寸的小晶体(晶核) 的过程 （2）长大 晶核由小变