polymers金属材料陶瓷材料.PPT

本章架構 2.1 前言 2.2 材料規格分類 2.3 金屬結晶結構 2.4 金屬的相 2.5 塑性變形 2.6 應變硬化 2.7 再結晶 2.8 金屬之熱作與冷作 2.9 材料之物理性質 2.10 鋼之熱處理 2.11 鋼之表面硬化法 2.13 金屬防腐蝕處理 2.14 金屬被覆 2.15 金屬護貝 2.1 前言 2.2 材料規格分類 結合鍵的形式 金屬（metal）、陶瓷（cera mics）、聚合體（polymers） 金屬材料、陶瓷材料、聚合體、複合材料（composites）、半導體材料（semiconductor） 金屬結合(鍵)：這一類的元素是金屬，通常有很好的導電性與熱傳導性。三種最常見的金屬結晶構造：a.面心立方體：每一角與每一面均有一原子(鋁、銀、銅、鎳)﹔b.體心立方體：每一角及中心均有一原子(鉻、鉬、鎢)﹔c.六方密格子：各角及上下面均有一個原子外中間層加三個原子(鈷、鎂、鈦)。圖４－１４為三種最常見的金屬結晶構造。 離子結合(鍵)：金屬氧化物歸於這種類型的材料，稱為陶瓷材料。這種材料的結構通常較金屬的構造鬆散，密度較金屬小。離子結合的金屬氧化物也較金屬易脆，雖然有些陶瓷材料在高溫時有塑性，一般而言，它們都是很硬易脆的材料。圖４－１５為常見的二種陶瓷結晶構造。 複合材料：此種材料在車體與運動器材的應用中可取代了金屬，擁有質輕強度大的特性，這種材料至少以兩種材料組合而成。例如玻璃或碳纖維散於高分子材料中，所生成的材料比高分子的強度好而又較玻璃或碳纖維的韌性好。 2.2 材料規格分類 2.2.1 金屬 一般分： 　鐵金屬：純鐵、鑄鐵、鋼。 　非鐵金屬：金、銀、銅、錫、鉛、鋅、鋁…等。 2.2.2 工業用金屬材料 2.2.1 金屬 固體狀態時，構成結體 具有良好傳熱及導電性 良好的塑性變形能力 不透明並具有特殊的金屬光澤 比重大 2.2.2 工業用金屬材料 2.2.2.1 純金屬材料 2.2.2.2 合金材料 2.2.2.3 輕（重）金屬材料：鈉、鋰外比重皆大於1，大於1而小於4之金屬為輕金屬，如鋁、鎂，大於4為重金屬，如鐵、銅、錳、鉛 純金屬材料 普通金屬（Fe、Cu） 合金金屬（Mn、W…） 貴金屬（Au、Ag…） 合金材料 鋼鐵：碳鐵、合金鋼 銅合金：黃銅、青銅 鋁合金+鎂合金：輕合金 鎳合金：白銅 鋅、鉛、錫合金：白合金、鉛字合金 鈦合金 重金屬材料（1/4） 重金屬材料（2/4） 依化學成分分類 工業用純鐵（C0.025%） 碳鋼 合金鋼 鑄鐵（2%=C=4%，1%=Si=3%） 依應用性能分類 鑄鐵類（普通鑄鐵、強韌鑄鐵、合金鑄鐵） 鋼類（普通鋼、特殊鋼） 重（輕）金屬材料（3/4） 重金屬材料（4/4） 2.3 金屬結晶結構 2.3.1 體心立方格子（body-centered cubic lattice, BCC） 2.3.2 面心立方格子(face-centered cubic lattice, FCC) 2.3.3 六方密格子(hexagonal close-packed lattice, HCP) 金屬結晶結構 體心立方格子 面心立方格子 六方密格子 2.4 金屬的相 2.4.1 金屬固熔體 熔融狀態完全熔解成均勻單相之合金，凝固後成為均勻之單相固體，此狀態之固體稱為固熔體（solid solution） 2.4.2 金屬間化合物 金屬凝固時，成分金屬間以簡單的整數比結合而成。其結晶構造非常複雜，無塑性變形能力，極硬脆、熔點高、性質與非金屬相近 2.4.1 金屬固熔體 2.4.1.1 置換式固熔體(substitutional solid solution) ：若一加入的新原子可取代原熔劑金屬的原子之合金，稱之 2.4.1.2 插入式固熔體(interstitial solid solution) ：熔質原子插入熔劑原子之結晶格子間所成之固融體 置換式固熔體 又稱取代式固熔體 插入式固熔體 熔質原子插入熔劑原子之結晶格子間所成之固熔體。 塑性變形 塑性變形(plastically deformation)是金屬的一大特性，其改變了金屬內部的結構，也使金屬的性質改變。當材料拉伸超出其彈性範圍，就造成無法復原的變形，當外力除去時材料無法回復至其原來狀況，此變形就是塑性變形，也就是永久變形。 應變硬化 金屬材料的受力產生塑性變形後硬度增加，稱為應變硬化(strain hardening) 2.7 再結晶 再結晶(recrystalization)是由原來變形晶體長出新晶體之過程。在較高的溫度持續較久的時間，在晶界形成新的結晶，此過程稱為再結晶。 金屬之熱作與冷作 2.9 材料之物理性質 2.9.1 密度 2.9.2 比熱