《金属材料导论》课件.pptVIP

**********************金属材料导论金属材料是现代工业中广泛应用的关键基础材料,拥有独特的物理和化学性质。本课程旨在全面介绍金属的结构、性能及其在工程应用中的重要地位。课程概述课程概况本课程将系统地介绍金属材料的基本知识,包括材料的组成、结构和性能特点。应用领域金属材料广泛应用于工程、机械、电子等各个领域,是工业发展的基础。学习目标通过本课程的学习,学生将掌握金属材料的基本特性和应用知识,为后续专业学习打下基础。金属材料的分类1按化学成分分类包括纯金属、合金等,根据元素组成不同而分。2按结构形态分类包括晶体金属、非晶态金属等,根据原子排列不同而分。3按性能特点分类包括结构用金属、电磁用金属等,根据实际应用而分。4按加工方式分类包括铸造金属、锻造金属等,根据成型过程不同而分。金属结构的基本概念金属材料的结构基本单元是金属原子。金属原子有规律地排列形成晶体结构,这种有序排列赋予金属其独特的化学和物理性能。金属晶体结构包括面心立方、体心立方和十六面体等基本结构类型,决定了金属的性能特点。金属材料的微观结构由晶粒、晶界、缺陷等组成,这些微观结构直接影响材料的强度、塑性、导电性等重要性能。了解金属材料的基本结构特点,对于设计和优化金属材料的性能至关重要。晶体结构金属材料由大量有序排列的金属原子构成。这种有序排列的原子在三维空间形成重复性的周期性结构,称为晶体结构。晶体结构的种类包括面心立方、体心立方和十二面体等,具有不同的原子排列方式和晶格参数。晶体结构决定了金属材料的许多基本性质,如机械性能、电导率、热导率等。了解晶体结构是理解金属材料性能的基础。晶粒微观结构金属材料由众多微小的晶体结构组成,这些晶体被称为晶粒。晶粒的大小、形状和取向会直接影响金属的性能。细小均匀的晶粒有利于提高金属的强度和韧性。金属的机械加工、热处理等工艺都能改变晶粒的微观结构。无规则排列的金属原子金属材料由许多紧密排列的金属原子组成。与其他材料不同,金属原子呈现出无规则的排列方式,没有固定的几何结构。这种无序排列使得金属材料具有良好的导电性和热传导性,同时也赋予了金属特有的可塑性和延展性。金属原子之间通过自由电子的共享和迁移形成金属键,这种键合方式使得金属能够在加载作用下发生塑性变形,同时也决定了金属良好的电子传导能力。了解金属原子的无规则排列和金属键的特性,有助于认识金属材料的独特性质。金属的化学性质高活性金属原子具有较强的化学活性,容易失去外层电子形成带正电荷的离子,这是金属材料的重要化学性质之一。与氧气反应大多数金属在常温下会与空气中的氧气发生氧化反应,形成金属氧化物,这会影响金属的性能。与酸反应大多数金属都能与酸发生化学反应,产生氢气和相应的金属盐,这是金属的另一重要化学性质。化合物形成金属元素能够与其他元素形成各种化合物,如金属氧化物、金属碳化物等,赋予金属各种独特的性能。金属原子间的键合方式金属键金属原子间通过自由电子共享形成金属键,使金属具有良好的导电性和导热性。共价键某些金属与非金属形成共价键,例如硅与锗,这种材料具有半导体特性。离子键金属与非金属也可以形成离子键,如钠与氯形成氯化钠,这类物质通常具有高熔点。配位键过渡金属可以形成配位键,配位化合物具有特殊的结构和性能。金属的电子结构原子电子层级金属原子的电子会分布在不同的量子层级上,形成稳定的电子结构。价电子金属原子的价电子是最外层的电子,在金属性质形成中起关键作用。电子配置金属原子的电子会根据量子力学规律填满不同的轨道,形成稳定的电子配置。金属中的导电性金属具有高的电子自由度,电子在金属原子间可以自由移动,这就是金属具有良好导电性的原因。金属原子的电子云发生重叠,形成了连续的价带,使得电子可以在整个金属物质内部自由移动,从而产生电流。从表中可以看出,银和铜具有最高的电导率,是最常用的导电金属材料。金属的磁性2.2特磁性铁的相对磁导率为2.2万1K磁导率铁的磁导率约为1千高斯/奥斯特20居里温度铁的居里温度约为20摄氏度金属材料具有一定的磁性,这是由于金属原子中未配对的电子自旋导致的。铁、镍和钴是三种具有强磁性的金属。铁的相对磁导率最高,可达2.2万,是最常用的磁性金属。金属的磁性和原子结构、温度等因素有关。金属的热膨胀热膨胀系数金属材料的热膨胀系数通常较高,体现了金属原子间键合力较弱。常见金属的热膨胀系数范围为10^-5至10^-6/℃。导致原因加热使金属原子振动幅度增大,键合力减弱,原子间平衡距离增大,从而引起体积膨胀。高温下,金属结构更加无序,热膨胀效应更加明显。影响因素金