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滨 州 职 业 学 院 BinZhou Vocational College 机 械 制 造 基 础 认识结晶和相图 Microsoft Office PowerPoint 演示文稿 与市场共舞、助群雁起飞 机械工程学院 郭强 《机械制造基础》教学课件 　教学目标 教学目标 1、知识目标：熟悉金属和合金的晶体结构、晶体缺陷及合金相结构 2、能力目标：掌握金属与合金晶体结构。 3、教育目标：从对日常金属与合金晶体结构重要作用的了解，激发学生自我学习的能力和热情，让学生在合作学习中学会交流、相互评价，提高学生的合作意识与能力。 教学重点与难点 教学重点与难点 教学重点： 金属与合金晶体结构 教学难点： 金属与合金晶体结构 教学关键： 通过对生活中或电影等录像中典型材料使用、事故案例的观察，结合检索分析，查阅参考文献等，确保本部分内容的具体实施。 为什么要研究金属与合金的晶体结构（why） 我们需要考虑的问题 什么是金属与合金的晶体结构（what） 研究合金相图的意义（why） 金属与合金的晶体结构 金属材料力学性能 任务：认识晶体结构及合金相 通过工程案例、图片、动画等展示，增强对金属合金晶体结构及合金相的感性认识。 一：金属与合金的晶体结构 金属与合金的晶体结构 1、晶体的基本概念 (1)晶体 固态物质 晶体：原子在三维空间排列有规律,有熔点,各向异性。 非晶体：原子是杂乱无章的堆积在一起无规则可循。 晶体有一定的熔点，且性能呈各向异性，而非晶体与此相反。 在自然界中，除普通玻璃、松香、石蜡等少数物质以外， 包括金属和合金在内的绝大多数固体都是晶体 (2)晶格、晶胞、晶格常数 用于描述原子在晶体中排列规则的三维空间几何点阵称为晶格。 在晶格中就存在一个能够代表晶格特征的最小几何单元，称之为晶胞。 描述晶胞大小与形状的几何参数称为晶格常数。 金属与合金的晶体结构 金属与合金的晶体结构 2、常见金属的晶体结构 (1）体心立方晶格 体心立方晶胞如图所示。在晶胞的八个角上各有一个金属 原子，构成立方体。在立方体的中心还有一个原子，所以 叫作体心立方晶格。属于这类晶格的金属有铬、钒、钨、 钼和α-铁等。 2）面心立方晶格 面心立方晶格如图所示。在晶胞的八个角上各有一个原子， 构成立方体。在立方体的六个面的中心各有一个原子，所以 叫做面心立方晶格。属于这类晶格的金属有铝、铜、镍、铅 和r-铁等。 金属与合金的晶体结构 金属与合金的晶体结构 3）密排六方晶格 密排六方晶格如图所示。 在晶胞的十二个角上各有一个原 子，构成六方柱体。上下底面中心各有一个原子。晶胞内部 还有三个原子，所以叫做密排六方晶格。属于这类晶格金属 有铍、镁、锌、α-钛和β-铬等。 3.金属的实际晶体结构 (1)单晶体与多晶体的概念 单晶体：晶体内部的晶格位向是完全一致。 多晶体：由多晶粒组成的晶体结构。晶粒与晶粒 之间的界面称为晶界。 晶粒 晶界 金属与合金的晶体结构 (2)晶体中的缺陷 1）点缺陷 最常见的点缺陷是空位和间隙原子，如下图所示。因为这些点缺陷的存在，会使其周围的晶格发生畸变，引起性能的变化。 晶格空位和间 隙原子的运动 是金属中原子 扩散的主要方 式之一，这对 热处理过程起 着重要的作用。 金属与合金的晶体结构 2）线缺陷 晶体中的线缺陷通常是各种类型的位错。所谓位错就是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象。这种错排有许多类型，其中比较简单的一种形式就是刃型位错，如下图所示。 位错线的密度可用单位体积 内位错线的总长度表示。位 错密度愈大，塑性变形抗力 愈大。因此，目前通过塑性 变形，提高位错密度，是强 化金属的有效途径之一。 金属与合金的晶体结构 金属与合金的晶体结构 3）面缺陷 面缺陷即晶界和亚晶界。 晶界：晶粒之间原子无规则排列的过渡层,又称大角度晶界。 亚晶界：晶粒内部亚组织之间的边界，一系列刃型位错所形成的小角度晶界。 晶界和亚晶界处表现出有较高的强度和硬度。 晶粒越细小晶界和亚晶界越多，它对塑性变形的阻碍作用就越大， 金属的强度、硬度越高。 金属与合金的晶体结构 4、纯金属的结晶 (1)纯金属的冷却曲线和冷却现象 金属由液态转变为固态晶体的现象叫做结晶。 实际的结晶过程。因为实际结晶温度T1总是低于理论结晶温度Tm，理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。即T0－T1＝△T。 （2）、金属的结晶过程 晶核的形成和晶核的