第1章1,2节的结构与性能技巧.ppt

第一章 材料的结构与凝固;C60;一、晶体结构的基本概念 ;2、晶格与晶胞;⑵ 晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。;⑷ 晶系： 根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。 90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。 立方晶系：a=b=c，?=?=?=90? 六方晶系：a1=a2=a3? c，?=?=90?，?=120?;⑸ 原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。;二、金属的晶体结构;⑴ 体心立方晶格;体心立方晶格;体心立方晶格的参数;体心立方晶格;⑵ 面心立方晶格;面心立方晶格;面心立方晶格的参数; ;⑶ 密排六方晶格;密排六方晶格的参数;a;3. 晶格的晶面和晶向;1）晶面指数及晶向指数;2)确定晶面指数的步骤如下：;晶向指数的确定方法是：; 三种常见晶格的晶面原子密度和晶向原子密度(1)单位面积晶面上的原子数称晶面原子密度。(2)单位长度晶向上的原子数称晶向原子密度。 ;。;三种常见晶格的密排面和密排方向;体心立方(110)面;面心立方晶格与密排六方晶格密排面的堆垛顺序 密排六方晶格的堆垛顺序为ABABAB… 面心立方晶格的堆垛顺序为ABCABCABC…;面心立方晶格的原子堆垛;2、实际金属的晶体结构;沿晶断口;晶界：晶粒之间的交界面。 晶粒越细小，晶界面积越大。 多晶体：由多晶粒组成的晶体结构。;⑵ 晶体缺陷 晶格的不完整部位称晶体缺陷。 实际金属中存在着大量的晶体缺陷，按形状可分三类，即点、线、面缺陷。;① 点缺陷 空间三维尺寸都很小的缺陷。;a. 空位：晶格中某些缺排原子的空结点。 b. 间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。可以是基体金属原子，也可以是外来原子。;c. 置换原子：取代原来原子位置的外来原子称置换原子。 点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶;空位和间隙原子引起的晶格畸变;② 线缺陷—晶体中的位错 位错：晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移，滑移面上滑移区与未;刃型位错和螺型位错;刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是刃型位错。 半原子面在滑移面以上的称正位错，用“ ┴ ”表示。 半原子面在滑移面以下的称负位错，用“ ┬ ”表示。;位错密度：单位体积内所包含的位错线总长度。 ? = S/V(cm/cm3或1/cm2) 金属的位错密度为104~1012/cm2 位错对性能的影响：金属的塑性变形主要由位错运动引起，（要使变形继续进行，必须增加外力）因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。;电子显微镜下的位错;电子显微镜下的位错观察;③ 面缺陷—晶界与亚晶界 晶界是不同位向晶粒的过度部位，宽度为5~10个原子间距，位向差一般为20~40°。;亚晶粒;晶界的特点： ① 原子排列不规则。 ② 熔点低。 ③ 耐蚀性差。 ④ 易产生内吸附，外来原子易在晶界偏聚。 ⑤ 阻碍位错运动，是强化部位，因而实际使用的金属力求获得细晶粒。 ⑥ 是相变的优先形核部位 ;实际金属中的缺陷对材料力学性能的影响如下：;1.2、合金的晶体结构;所谓相是指金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。（液相和固相） 显微组织实质上是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 固态合金中的相分为固溶体和金属化合物两类。;⑴ 固溶体 合金中其结构与组成元素之一的晶体结构相同的固;① 置换固溶体 溶质原子占据溶剂晶格某些结点位置所形成的固溶体。 溶质原子呈无序分布的称无序固溶体，呈有序分布的称有序固溶体。;② 间隙固溶体 溶质原子嵌入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径较小的非金;③ 固溶体的溶解度 溶质原子在固溶体中的极限浓度。 溶解度有一定限度的固溶体称有限固溶体。 组成元素无限互溶的固溶体称无限固溶体。 组成元素原子半径、电化学特性相近，晶格类型相同的置换固溶体，才有可能形成无限固溶体。 间隙固溶体都是有限固溶体。;④ 固溶体的性能 随溶质含量增加, 固溶体的强度、硬度增加, 塑性、韧性下降—固溶强化。 产生固溶强化的原因是溶质原子使晶格发生畸变及对位错的钉扎作用。;⑵ 金属化合物 合金中其晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同的固相称金属化合物。金属化合物具有较高的熔点、硬度和脆性，并可用分子式表示其组成。;① 正常价化合物—符合正常原子价规律。如Mg2Si ② 电子化合物—符合电子浓度规律。如Cu3Sn。 电子浓度为价电子数与原子数的比值。 ③ 间隙化合物—由过渡族元素与C、N、B、H等小原子半径的非金属元素组成。;a. 间隙相：r非/r金?0.59时形 成的具有