工程材学 1.pptVIP

具有这种晶格的金属有铍（Be）、镁（Mg）、锌（Zn）、镉（Cd）等。 * 工 程 材 料 学 绪 论 工程材料按其性能特点分为：结构材料和功能材料 按化学材料分类法对工程材料进行分类 工程材料 金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料 黑色金属材料 有色金属材料 氧化物 陶瓷 非氧化物陶瓷 塑料 橡胶 合成纤维 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 树脂基复合材料 铸铁 钢 面向二十一世纪，新材料的发展趋势如下： 1、继续重视高性能的新型金属材料； 2、结构材料趋向于复合化； 3、低维材料正在扩大应用； 4、非晶（亚稳态）材料日益受到重视； 5、功能材料迅速发展； 6、特殊条件下应用的材料； 7、材料的设计及选用计算机化。 本课程的内容有金属学热处理学金属材料三方面组成，基本要求如下： 1、在金属学方面： 了解金属和合金的组织结构、结晶过程、塑性变形与再结晶以及二元合金的基本理论 2、在热处理方面： 了解钢材的热处理基本原理和工艺，以及热处理工艺在零件加工过程中的地位和作用，以便能根据零件的技术条件正确选定热处理工艺方法，合理按排工艺路线。 3、在金属材料方面 掌握常用的碳钢、合金钢、铝合金、铜合金、轴承合金等金属材料的成分组织性能和用途的基本知识，以便合理选用金属材料。 第一章金属的结构与结晶 一、概念 晶体—其原子呈规则排列的物体。 晶格（点阵）—把表示晶体中原子排列形式的空间子。 晶胞—组成晶格的这种最基本的几何单元。 （二）面心立方晶格（共有14个原子） 其晶胞是由八个原子构成的立方体，但在其立方体的每一面的中心还有一个原子。 具有这种晶格的金属有：铝、铜、镍、铅等。 二、三种常见的金属晶格 （一）体心立方晶格（共有9个原子） 具有这种晶格的金属有：铁、铬、钼、钨、钒等。 其晶胞是由八个原子构成的立方体，并在其立方体的体积中心还有一个原子。 （三）密排六方晶格（共有17个原子） 其晶胞中十二个金属原子分布在六方体的十二个角上，在上下底面的中心各分布一个原子，上下底面之间均匀分布三个原子。 如图1-4所示。 三、金属的实际结构和晶体缺陷 （一）概念： 1、单晶体—晶体的内部晶格位向完全一致。 2、晶粒—外形不规则的小晶体。 3、多晶体—由多晶粒组成的晶体结构。 4、晶界—晶粒与晶粒之间的接触界面。如图1-8 、 1-9所示。 5、亚晶（嵌镶块）—在晶格位向上彼此有微小差别的晶内小区域 （二）晶格缺陷 （3）面缺陷—二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷。 四、金属的结晶 按其几何形式的特点可分为三类： （1）点缺陷—在三维尺度上都很小的，不超过几个原 子直径的缺陷。 最常见的点缺陷是晶格空位和间隙原子。 （2）线缺陷—二维尺度很小而第三维尺度很大的缺 陷（位错）。 凝固—一切物质从液态到固态的转变过程。 结晶—通过凝固能形成晶体结构。 结晶过程—金属从液态转变为固态（晶态）的过程。 一次结晶—把金属从液态转变为固体晶态的过程。 图1-4 液体和晶体在不同温度下的自由能变化 T0 二次结晶（或重结晶）—把金属从一种固体晶态转变为另 一种固体晶态的过程。 T1 T1 1、纯金属结晶的条件 自由能—物质中能够自动向外界释放出多余的或能够对外 作功的这一部分能量。 液态金属要结晶必须过冷。过冷是指液态金属实际冷却到结晶温度以下而暂不结晶的现象。它表明金属在液态和固态之间存在一个自由能差。这个能量差就是促使液体结晶的动力。 2、纯金属的结晶过程 一、晶核的形成和成长过程 二、影响晶核的形成和成长速率的因素 （1）过冷度 （2）未熔杂质的影响 五、金属铸锭的组织 *