工程材料的组织结构课件.pptVIP

第二章工程材料的组织结构2.1纯金属的晶体结构与结晶2.1.1金属的晶体结构晶体——固定熔点，各向异性如：金刚石、石墨等非晶体——无固定熔点，各向同性如：松香、沥青等

晶体金刚石、NaCl、冰等。非晶体：蜂蜡、玻璃等。液体

1晶体结构的基本概念●晶体结构原子中心位置

晶格结点晶胞

晶胞Zc??bYa?X晶格常数a，b，c

2常见的金属晶体结构（1）体心立方晶格bcc（2）面心立方晶格fcc（3）密排六方晶格hcp

（1）体心立方晶格bcc?-Fe、W、V、Mo等

体心立方晶胞晶格常数：a=b=c；?=?=?=90?Zc致密度：0.68a致密度=Va/Vc，其中Vc:晶胞体积a3a2rbYaVa:原子总体积2?4?r3/3X

（2）面心立方晶格fcc?-Fe、Cu、Ni、Al、Au、Ag等

面心立方晶胞Zc晶格常数：a=b=c；?=?=?=90?bY致密度：0.74aX

（3）密排六方晶格hcp晶格常数:底面边长aC（石墨）、Mg、Zn等底面间距c侧面间角120?侧面与底面夹角90?致密度：0.74

2.1.2实际金属的晶体结构1多晶体结构多晶体：由许多位向不同的晶粒构成的晶体。晶界晶粒

2晶体缺陷类型（1）点缺陷：晶格空位间隙原子（2）线缺陷：位错---刃型位错（3）面缺陷：晶界与亚晶界

（1）点缺陷间隙原子空位如果间隙原子是其它元素就称为异类原子（杂质原子）空位运动

（2）线缺陷——刃位错刃位错刃位错位错密度

（3）面缺陷过度区

亚晶界亚晶界亚晶界是由一系列刃型位错构成的角度特别小的晶界，原子排列不规则，产生晶格畸变面缺陷引起晶格畸变；晶粒越细，则晶界越多，强度和塑性越高。

2.1.1纯金属的结晶结晶：液体--晶体凝固：液体--固体（晶体或非晶体）液体晶体

1金属结晶的基本规律2（1）冷却曲线与过冷度3冷却曲线：热分析实验测绘4理论结晶温度0T5过冷度T

纯金属结晶的条件就是应当有一定的过冷度（克服界面能）?T=T0-TnT冷却曲线TT0理论结晶温度开始结晶温度}?Tnt

冷却速度越大，则过冷度越大。

（2）结晶的一般过程形核和晶核长大的过程形核晶核长大完全结晶液态金属

自发晶核:由液体金属内部原子聚集尺寸超过临界晶核尺寸后形成的结晶核心。非自发晶核:是依附于外来杂质上生成的晶核。自发晶核和非自发晶核同时存在于金属液中，非自发晶核比自发晶核更重要，起优先和主导作用。

两种长大方式——平面生长与树枝状生长。树枝状生长平面生长

2金属结晶后的晶粒大小（1）晶粒大小对金属力学性能的影响（2）晶粒大小的控制形核率N：单位时间内在单位体积中产生的晶核数；长大率G：单位时间内晶核长大的线速度。T越大，形核率N、长大率G越大。

细化晶粒：1提高冷却速度；2变质处理；3附加振动。

2.2合金的晶体结构与结晶2.2.1合金的相结构合金基本概念?合金?组元?合金系?相?组织?组织和相的关系

合金的相结构固溶体置换固溶体间隙固溶体固溶体的性能弥散强化金属化合物（中间相）常见金属化合物：正常价化合物电子化合物间隙化合物

间隙固溶体置换固溶体Z置换原子Z间隙原子YYXX

2.2.2合金的结晶1二元合金相图相图（平衡图、状态图）：平衡条件下，合金的相状态与温度、成份间关系的图形。T,?CL1455150014001300L+?1200110010001083?NiCu10020406080Ni%

铜-镍合金匀晶相图匀晶相图液相线液相区T,?CL纯镍熔点1455150014001300L+?1200110010001083纯铜熔点?固相线NiCu10020406080Ni%固相区液固两相区

匀晶合金的结晶过程LT,?CT,?CLa1400c1300L+?匀晶转变L??120011001000dLb1083??NiCu冷却曲线t?10020406080Ni%匀晶合金与纯金属不同，它没有一个恒定的熔点，而是在液、固相线划定的温区内进行结晶。

不平衡结晶---枝晶偏析成份偏析可采用扩散退火方法消除枝晶偏析。

共晶相图液相线固相线铅-锡合金共晶相图T,?CLL+??固溶线?固溶线L+????+?PbSnSn%

共晶转变分析共晶反应线表示从c点到e点范围的合金，在该温度上都要发生不同程度上的共晶反应。T,?CLL+?L+???cde共晶点表示d点成分的合金冷却到此温度?+?PbSnL??+?e上发生完全的共晶转变。dc

共晶反应要点?共晶转变在恒温下进行。?转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。?存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。?成分在共晶线范围的合金