纯金属的结晶过程过冷度.ppt

第一章 金属的结构与结晶 §1－1 金属的晶体结构 §1－2 纯金属的结晶 §1－3 观察结晶过程（实验） §1－1 金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、金属的晶格类型 三、单晶体与多晶体 四、晶体的缺陷 一、晶体与非晶体 非晶体 气态 液态 固态 晶体 物质 存在状态 结构特点 晶体和非晶体的对比 项目 晶体 非晶体 定义 原子呈有序、有规则排列的物质 原子呈无序、无规则堆积的物质 性能特点 具有规则的几何形状 有一定的熔点，性能呈各向异性 没有规则的几何形状 有固定的熔点，性能呈各向同性 典型物质 石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶 二、金属的晶格类型 晶格类型——金属中原子排列的规律。 晶格——为了清楚地表示晶体中原子排列的规律，将原子简化为一个质点，再用假想的线将它们连接起来，形成一个能反映原子排列规律的空间格架。 晶胞——晶格中能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。 晶格与晶胞 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 三、单晶体与多晶体 晶粒——组成金属的小晶体。 晶界——由晶粒间不规则排列的原子构成。 单晶体和多晶体 四、晶体的缺陷 晶体缺陷——由于各种原因，实际晶体中原子的规律排列受到干扰和破坏，使晶体中的某些原子偏离正常位置，造成原子排列的不完全性。 常见的晶体缺陷 §1－2 纯金属的结晶 *一、纯金属的结晶过程 二、晶粒大小对金属材料的影响 三、同素异构转变 结晶——金属从高温液体状态冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。 结晶潜热——结晶的过程中放出的热量。 一、纯金属的结晶过程 过冷度——理论结晶温度和实际结晶温度（T1）之间存在的温度差（△T= T0－ T1）。金属结晶时，冷却越快，其实际结晶的温度就越低，过冷度△T也就越大。 结晶冷却曲线 金属的结晶过程 二、晶粒大小对金属材料的影响 晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性也愈好。 形核率——单位时间、单位体积所形成的晶核数，用字母N表示。 细化晶粒的方法： （1）增加过冷度 （2）变质处理 （3）振动处理 三、同素异构转变 金属的同素异构转变——在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象。 纯铁的冷却曲线 19世纪末，著名物理家居里在实验室里发现磁石的一个物理特性，就是当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失。后来，人们把这个温度叫 “居里点”。 居里点也称居里温度或磁性转变点 纯铁同素异构转变示意图 §1－3 观察结晶过程（实验） 一、实验目的 1．通过观察透明盐类的结晶过程及组织特征，理解金属的结晶理论。 2．通过观察铸锭表面，建立金属晶体以树枝状形态成长的直观认识。 由于液态金属的结晶过程难以直接观察，而盐类也是晶体物质，其溶液的结晶过程和金属很相似，区别仅在于盐类是在室温下依靠溶剂蒸发使溶液过饱和而结晶，金属则主要依靠过冷，故完全可通过观察透明盐类溶液的结晶过程来了解金属的结晶过程。 二、实验原理 三、实验器材 1. 生物显微镜和放大镜。 2. 接近饱和的氯化铵或硝酸铅水溶液（由实验室预先制好）。 3. 干净玻璃片和吸管。 4. 酒精灯或电吹风。 5. 有枝晶的金属铸件实物。 * * * * * * * * * * * *