第2章材料的结构分解.ppt

刃型位错模型 螺型位错模型 刃型位错和螺型位错 刃位错的形成 电子显微镜下的位错 透射电镜下钛合金中的位错线(黑线) 高分辨率电镜下的刃位错（白点为原子） 电子显微镜下的位错观察 3. 面缺陷—晶界与亚晶界 晶界：是不同位向晶粒的过度部位，宽度为5~10个原子间距，位向差一般为20~40°。 晶界示意图 面缺陷的增加是细晶强化的主要原因 位错密度增加、亚结构细化是加工硬化的主要原因 亚晶粒是组成晶粒的尺寸很小，位向差也很小(10’ ~2 ?)的小晶块。 亚晶粒之间的交界面称亚晶界，可看作位错壁。 亚晶粒 大角度和小角度晶界 位错壁 2.1.6 合金相结构 合金：是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。 组成合金的元素可以是全部是金属，也可是金属与非金属。 组成合金的元素相互作用可形成不同的相。 Al-Cu两相合金 黄铜 相：是指金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。 显微组织：是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 相的种类：分为固溶体和金属化合物两类。 单相合金 两相合金 1. 固溶体 固溶体：合金中其结构与组成元素之一的晶体结构相同的固 相称固溶体。用?、?、?表示. 与固溶体晶体结构相同的元素称溶剂。其它元素称溶质. 固溶体是合金的重要组成相,实际合金多是单相固溶体合金或以固溶体为基的合金。 种类：按溶质原子所处位置分为置换固溶体和间隙固溶体。 置换固溶体 间隙固溶体 ① 置换固溶体 溶质原子占据溶剂晶格某些结点位置所形成的固溶体. 溶质原子呈无序分布的称无序固溶体，呈有序分布的称有序固溶体。 ② 间隙固溶体 溶质原子嵌入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径较小的非金属元素，如 C、N、B等，而溶剂元素一般是过渡族元素。 ③ 固溶体的性能 固溶强化: 随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度增加，塑性、韧性下降—称作固溶强化。 产生固溶强化的原因：溶质原子使晶格发生畸变及对位错的钉扎作用. 与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低。但与金属化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性则要高得多。 固溶强化 溶质溶入 晶格畸变 强度↑ 硬度↑ 塑性↓ 固溶体中大、小溶质原子所引起晶格畸变示意图 2 金属化合物 金属化合物: 合金中其晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同的固相称金属化合物。 特征：金属化合物具有较高的熔点、硬度和脆性，并可用分子式表示其组成。 性能：合金中出现金属化合物,可提高其强度、硬度和耐磨性，但降低塑性。 金属化合物也是合金的重要组成相。 铁碳合金中的Fe3C ① 正常价化合物—符合正常 原子价规律。如Mg2Si。 ② 电子化合物—符合电子浓 度规律。如Cu3Sn。 电子浓度为价电子数与原 子数的比值。 ③ 间隙化合物—由过渡族元 素与C、N、B、H 等小原子半径的非金属元素组成. Al-Mg-Si合金中的Mg2Si Pb基轴承合金中的电子化合物 a. 间隙相：r非/r金?0.59时形成的具有简单晶格结构的间隙化合物。 间隙相具有金属特征和极高的硬度及熔点，非常稳定。部分碳化物和所有氮化物属于间隙相. 金属化合物是导致材料产生弥散强化的原因 b. 具有复杂结构间隙化合物 当r非/r金0.59时形成复杂结构间隙化合物。如FeB、Fe3C、Cr23C6等。 Fe3C 称渗碳体, 是钢中重要组成相，具有复杂斜方晶格. 化合物也可溶入其它元素原子，形成以化合物为基的固溶体。 Fe3C的晶格 钢中的Fe3C LOREM IPSUM DOLOR 考试背 金属键：金属离子通过正离子和自由电子之间的引力而相互结合，这种结合键称为金属键 晶格：为了研究方便，将构成晶体的原子抽象成平衡中心位置的纯粹几何点，称为结点或者是阵点。用一些假象的空间直线将这些点连接起来，构成一个三维的空间格架，称为空间点阵，简称为晶格或点阵。 晶胞：反映晶格特性的最小几何单元来分析晶体中的原子排列规律，这个最小的几何单元称为晶胞。 致密度：晶胞中原子本身所占有的体积与晶胞体积之比称为致密度。 晶体和非晶体：原子在三维空间做有规律的周期性重复排列的物质称为晶体，否则为非晶体。 空位：是指正常晶格结点上出现了空位，空位的产生是由某些能量高的原子通过热振动离开平衡位置引起的。 间隙原子：是指个别晶格间隙中存在的多余原子。间隙原子可以是基体金属原子，也可以是外来原子。 * * * * * * 2.1 金属的晶体结构 2.2 陶瓷的结构 2.3 高分子材料的结构 第2章 材料结构 2.1 金属的晶体结构 1. 晶体与非晶体 晶体是指原子呈规则排列的固体。常