《金属材料与热处理(第八版)》-课件 第一章 金属的结构与结晶.pptxVIP

项目

晶体

非晶体

定义

原子呈有序、规则排列的物质

原子呈无序、无规则堆积的物质

性能特点

其有规则的几何形状

有一定的熔点，性能呈各向异性(在各方向上表现出不同的性能)

没有规则的几何形状

没有固定的熔点，性能呈各向同性(在各方向上表现出相同的性能)

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

第一章金属的结构与结晶

§1-1金属的晶体结构

一、晶体与非晶体

晶体与非晶体的对比

二、金属的晶格类型

金属的晶格类型是指金属中原子排列的规律。

晶格是由许多形状、大小相同的小几何单元重复堆积

而成的。我们把其中能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元称为晶胞。

a)b)

晶格和晶胞示意图

a)晶格b)晶胞

金属中原子的排列情况

名称

结构特点

品胞示意图

典型金属

体心立方晶格

品胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体的中心

原子排列模型品胞品胞原子个数

鸭(W)、钼(Mo)钒(V)、纪(Nh)、钽

(T)、铬(G)及a-铁(a-Fe)等

心立方晶格

品胞是一个立方体。原子位于立方体的八个顶点和六个面的中心

原子排列模型品胞品胞原子个数

金(Aa)。银(Ag)。

铜(Cu)。铝(AI)。铅(Ph)、镍(N)及y-铁(y-Fe)等

密排六方晶格

品胞是一个正六棱柱，原子除排列于柱体的每个预点和上。下两个底面的中心外。正六校柱的中心还有三个原子

镁(Mg)。镀(Be)镉(Cd)、锌(Zn)等

原子排列模型品胞品胞原子个数

绝大多数(约占85%)金属属于三种简单晶格类型。

常见的三种金属晶格类型

三、单晶体与多晶体

只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体。

多晶体是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的

小晶体组成的，小晶体称为晶粒，晶粒间交界的地方称为晶界。

单晶体多晶体

类型

名称

缺陷示意图

说明

对性能的影响①

点缺陷

间隙

原子

间隙原子

空位

原子

置代原子

点缺陷是指晶体在三维方向上尺寸很小，不超过几个原子直径的缺陷。常见的点缺陷有间隙原子、空位原子和置代原子

在宏观上.使材料的强度、硬度和电阻增加，同时使处于缺陷处的原子易于移动

空位

原子

置代

原子

线缺陷

刃位错

刃位错

线缺陷是指晶体某一平面中呈线状分布的缺陷，它的具体形式为位错。最常见的位错为刃位错

在位错周围，由于

错排品格产生较严重的

畸变，所以内应力较大。位错很容易在晶体中移动，位错的存在在宏观上表现为使金属材料的塑性变形更加容易

四、晶体的缺陷

常见的晶体缺陷及影响

类型

名称

缺陷示意图

说明

对性能的影响①

面缺陷

界亚晶界

面缺陷是指在品体的空间中分布着的较大的缺陷。常见的面缺陷有金属品体中的晶界和亚品界

品界处的原子排列

极不规则，造成晶格畸

变而处于不稳定状态，

高温下晶界处的原子极

易扩散。而在常温下，

晶界使金属的塑性变形

阻力增大

在宏观上表现为晶界较品粒内部具有更高

的强度和硬度。因此。晶界越多，金属材料的力学性能越好

①金属的性能主要包括物理性能、化学性能、工艺性能和力学性能等，这里主要指材料在受到外力作用时表现出

的强度、硬度等力学性能的改变。

续表

§1-2纯金属的结晶

结晶是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。

*一、纯金属的结晶过程

液体液体+固体固体

0-结晶时的冷却曲线及过冷度示意图

理论结晶温度曲线实际结晶温度曲线

结晶完毕

开始结晶

T₀

A7

T

T

2

金属的结晶过程由晶核的产生(形核)和生成枝晶(长大)两个基本过程组成，并且这两个过程是同时进行的。

散热方向

金属结晶过程示意图

由两个晶核长大的枝晶相互接触

形核—

长大一

相对增长较慢，则结晶后的晶粒越细，因而在生产中一般通过提高形核率并控制晶粒长大速率的方法来细化晶粒。

二、晶粒大小对金属材料的影响

从图中不难看出，形核率越高，长大速率

核率、长大速率与过冷度的关系