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《金属材料基础》PPT课件目录金属材料的概述金属的晶体结构与性质金属的塑性变形与强化金属材料的腐蚀与防护金属材料的生产与应用01金属材料的概述金属材料的定义与分类金属材料的定义金属材料是指以金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。金属材料的分类根据组成、结构、性能和用途的不同,金属材料可分为纯金属、合金、金属间化合物、特种金属材料等。金属材料的特性与用途金属材料的特性金属材料具有高强度、良好的塑性和韧性、耐腐蚀、导电和导热性好等特性。金属材料的用途金属材料广泛应用于建筑、交通、能源、航空航天、电子等领域,支撑着人类社会的进步和发展。金属材料的发展历程古代金属材料未来金属材料人类最早使用的金属材料是铜和铁,随着生产力和科技的发展,逐渐发现了金、银、锡等金属。未来金属材料的发展将更加注重环保、可持续发展和智能化,如可降解金属、智能金属材料等。现代金属材料随着科技的不断进步,新型金属材料不断涌现,如钛合金、镍基合金等,广泛应用于航空航天、能源等领域。02金属的晶体结构与性质金属的晶体结构晶体结构晶体结构对性质的影响金属的同素异构转变金属的晶体结构是指金属原子在三维空间中的排列方式,包括面心立方、体心立方和密排六方等结构。金属的晶体结构决定了其物理和化学性质,如熔点、导热性、导电性和延展性等。有些金属在一定条件下会发生同素异构转变,即晶体结构发生改变,从而引起金属性质的变化。金属的晶体缺陷点缺陷线缺陷指晶体中原子排列不规整的区域,如空位、间隙原子等。指晶体中的裂纹或位错,由于原子层之间的相对滑移而产生的。面缺陷晶体缺陷对金属性能的影响指晶体中的晶界,由于晶体的不同晶粒之间的相互接触而形成。晶体缺陷会影响金属的强度、韧性、导热性和导电性等性质。金属的力学性质弹性金属在受到外力作用时发生形变,当外力去除后能够恢复原状的性质。塑性金属在受到外力作用时发生形变,但当外力去除后不能恢复原状的性质。强度金属抵抗外力作用而不发生断裂的能力。硬度金属抵抗外部压力或刻划的能力。金属的热学性质热膨胀与热收缩金属在加热时膨胀,在冷却时收缩的性质。热稳定性导热性金属传导热量的能力,与金属的晶格结构和电子散射有关。金属在高温下保持稳定的能力,与金属的熔点和抗氧化性有关。金属的电学性质导电性01金属传导电流的能力,与金属内部的自由电子数量和迁移率有关。电导率02金属的导电能力与其电阻率的倒数,是衡量金属导电性能的重要参数。超导电性03在极低温度下,某些金属的电阻率突然降为零的性质,具有超导电性的金属可以用于制造超导材料和超导磁体等。03金属的塑性变形与强化金属的塑性变形010203塑性变形定义塑性变形分类塑性变形特点金属在受到外力作用时,发生的不可逆的形状变化。根据外力性质,可分为拉伸、压缩、弯曲、剪切等类型。在塑性变形过程中,金属的晶体结构、内应力、物理和机械性能发生变化。金属的强化机制固溶强化通过溶入适量的合金元素,使金属的晶格产生畸变,从而提高金属的强度和硬度。细晶强化通过细化金属的晶粒度,减少晶体缺陷,从而提高金属的强度和韧性。相变强化利用金属在不同温度下的相变,产生新的晶体结构,从而提高金属的强度和韧性。金属的加工硬化加工硬化原因由于晶体内部位错密度的增加和晶格畸变程度的增大,导致金属的强度和硬度提高。加工硬化定义金属在塑性变形过程中,随着变形程度的增加,其强度和硬度逐渐提高,而塑性和韧性逐渐降低的现象。加工硬化应用加工硬化是金属强化的一种重要手段,广泛应用于各种金属制品的生产和加工过程中。04金属材料的腐蚀与防护金属的腐蚀类型全面腐蚀金属表面均匀地发生腐蚀,导致金属的全面损失。局部腐蚀金属表面某一区域发生腐蚀,如点蚀、缝隙腐蚀等。应力腐蚀金属在特定环境与应力共同作用下发生的腐蚀。金属的腐蚀机理电化学腐蚀1金属与电解质溶液接触,形成原电池,发生氧化还原反应。化学腐蚀2金属与干燥气体或非电解质溶液发生化学反应。微生物腐蚀3由微生物活动引起的金属腐蚀。金属的防腐蚀方法电化学保护通过改变金属的电位来防止腐蚀,如阴极保护和阳极保护。涂层保护在金属表面涂覆防腐蚀涂层,如油漆、塑料等。环境控制通过改变环境条件来降低腐蚀速率,如控制湿度、温度等。05金属材料的生产与应用金属材料的生产工艺炼铁工艺炼钢工艺铸造工艺轧制工艺通过高炉、平炉或直接还原法将铁矿石还原成生铁的过程。在生铁的基础上,通过氧化或真空脱碳等方法去除杂质,得到钢的过程。将熔融的金属浇注到模具中,冷却凝固后得到铸件的过程。通过轧机将金属坯料轧制成所需形状和尺寸的加工方法。金属材料的应用领域建筑领域机械制造领域用于建造房屋、桥梁、道路等基础设施。用于制造各种机械设备、汽车、船舶等。电子电器领域航空航天领域用于制造电子产品、电器设备等。用于制造飞机、火箭、卫星等高技术产品。金属材料的发展趋势
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