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金属材料 金属材料是由化学元素周期表中的金属元素组成的材料。可分为由一种金属元素构成的单质（纯金属）；由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素构成的合金。合金又可分为固溶体和金属间化合物。 在103种元素中，除He,Ne,Ar等6种惰性元素和C、Si、N等16种非金属元素外，其余81种为金属元素。除Hg之外，单质金属在常温下呈现固体形态，外观不透明，具有特殊的金属光泽及良好的导电性和导热性。在力学性质方面，具有较高的强度、刚度、延展性及耐冲击性。 合金是由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素熔合在一起形成的具有金属特性的新物质。合金的性质与组成合金的各个相的性质有关，同时也与这些相在合金中的数量、形状及分布有关。 金属的结构 金属的结构 金属的结构 金属的实际晶体结构 固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低。 实际应用：铂、铑单独做热电偶材料使用，熔点为1450℃，而将铂铑合金做其中的一根热电偶，铂做另一根热电偶，熔点为1700℃，若两根热电偶都用铂铑合金而只是铂铑比例不同，熔点达2000℃以上。 晶体在大于屈服值的切应力?作用下，以ABCD面为滑移面发生滑移。EF是晶体已滑移部分和未滑移部分的交线，犹如砍入晶体的一把刀的刀刃，即刃位错（或棱位错）。 几何特征：位错线与原子滑移方向相垂直；滑移面上部位错线周围原子受压应力作用，原子间距小于正常晶格间距；滑移面下部位错线周围原子受张应力作用，原子间距大于正常晶格间距。 分类：正刃位错， “?” ；负刃位错， “T” 。符号中水平线代表滑移面，垂直线代表半个原子面。 晶体在外加切应力?作用下，沿ABCD面滑移，图中EF线为已滑移区与未滑移区的分界处。由于位错线周围的一组原子面形成了一个连续的螺旋形坡面，故称为螺位错。 几何特征：位错线与原子滑移方向相平行；位错线周围原子的配置是螺旋状的。 分类：有左、右旋之分，分别以符号“?”和“?”表示。其中小圆点代表与该点垂直的位错，旋转箭头表示螺旋的旋转方向。它们之间符合左手、右手螺旋定则。 金属材料的力学性能 4、当载荷超过Fb以后，试样上某部分开始变细，出现了‘‘缩颈”，由于其截面缩小，使继续变形所需载荷下降。5、载荷到达Fk时，试样在缩颈处断裂。 抗拉强度：指金属材料在拉断前所能承受的最大应力，以δb表示。它可按下式计算： 必须指出，伸长率的数值与试样尺寸有关，因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定，以便进行比较如lo =10do时，用 δ10或δ 表示； lo =5do时，用 δ5表示。 4、硬 度 4.1 布氏硬度(HB) 4.2 洛氏硬度(HR) 5、疲劳强度 点缺陷（零维缺陷） Point Defect 缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小。 包括：空位（vacancy） 间隙质点（interstitial particle） 错位原子或离子 外来原子或离子（杂质质点）（foreign particle） 双空位等复合体 点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材料的高温动力学过程等有关。 Now What Do You See? Vacancy Interstitial ? 空位: -结构中存在空位原子。 ? 间隙质点: -原子间存在特殊原子。 发生概率高 发生概率低 点缺陷（零维缺陷） Point Defect 点缺陷（零维缺陷） Point Defect OR 替位合金 （Substitutional alloy） (如： Cu in Ni) 间隙合金 （Interstitial alloy） (如： C in Fe) 线缺陷 　　指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷，即缺陷尺寸在一维方向较长，另外二维方向上很短。如各种位错（dislocation），如图所示。 线缺陷的产生及运动与材料的韧性、脆性密切相关。 线缺陷－刃型位错 线缺陷－刃型位错 G H E F 刃型位错示意图：(a)立体模型;(b)平面图 晶体局部滑移造成的刃型位错 面缺陷－螺型位错 面缺陷－螺型位错 螺型位错示意图:（a）立体模型 ；（b）平面图 C B A D A B C D (a ) (b) 螺型位错示意图 面缺陷 面缺陷又称为二维缺陷，是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷，即缺陷尺寸在二维方向上延伸，在第三维方向上很