项目三金属材料基础知识课件_任务一、二、三.pptVIP

项目三 金属材料基础知识 项目描述 通过学习金属及其合金的固态结构和结晶过程、二元相图等理论，确定金属材料组成、内部组织结构与机械性能之间的内在联系，为进一步研究热处理打下基础。 课题一 3.1 金属及其合金的固态结构 任务描述： 金属材料品种繁多，各种材料的性能与其组成、组织结构等密切相关。金属材料的性能包括使用性能和加工工艺性能。使用性能是材料在使用条件下表现的性能，加工工艺性能是材料在冷热加工过程中表现的性能；使用性能包括物理性能、化学性能及机械性能，加工工艺性能包括锻造性能、铸造性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。了解金属及其合金的结构有利于确定金属材料组成与机械性能之间的内在联系。金属在固态下通常都是晶体，且金属性能与晶体结构密切相关，故研究金属首先必须掌握其晶体结构。 3.1.1金属的固态结构 一 晶体与非晶体 内部质点在三维空间按一定的规律周期性地排列称为晶体。? 内部质点是散乱排列的称为非晶体。 晶体与非晶体的区别 晶体有固定的熔点，如铁的熔点15380C；铜的熔点10830C。而非晶体没有固定的熔点。 晶体还具有各项异性，即在不同方向上具有不同的性能；非晶体在各个方向上的原子密度大致相同，其性能表现为各向同性，即在任何方向上都具有相同的性能。 晶体内部原子是按一定的几何规律排列的。这种表示原子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格。 二 纯金属晶体 定义： 金属晶体是由按一定规律紧密堆积在一起的金属阳离子和自由电子构成的。 特点： 金属晶体内金属阳离子的半径越小，所带电荷越多，则金属阳离子与自由电子间的作用越强，金属阳离子的堆积起越紧密，对金属的硬度、熔点起决定作用。自由电子的运动，则决定金属的光泽、传导性和可塑性。 三 常见的纯金属晶格 1体心立方晶格 体心立方晶格的晶胞是一个立方体，立方体的八个顶角和立方体的中心各有一个原子。 四 表征原子排列紧密程度的指标 1配位数 配位数是指晶格中任一个原子周围最近邻接且等距离的原子数。 （1）体心立方晶格的配位数 在体心立方晶胞中，8个顶角上的原子与体心位置上的原子等距且紧邻，故它的配位数为8。 五 金属的实际结构和晶体缺陷 1 金属的实际结构 固态金属是由许多晶粒组成的，对于理想的完整晶体，在晶粒内部原子按一定的规律排列。 在金属晶体中，原子并非静止不动的，而是以其平衡位置为中心不停地进行热振动。虽然在一定的温度下原子热振动的平均能量是相等的，但是每个原子的能量却不相等，而且经常变化，此起彼伏。在任何瞬间，总有一些原子的能量大到足以克服周围原子对它的束缚作用，从而脱离其原来的平衡位置而迁移到别处，结果在原来的位置上出现了空位。如果离开平衡位置的原子迁移到晶体点阵的间隙中，还会同时形成间隙原子。 　　 晶体中的空位和间隙原子不是固定不动的，而是不断的产生、消失，不停地运动、变化。这使金属晶体在成分和结构上存在一定程度上的不稳定现象。 3.1.2合金的固态结构 一 合金的常用术语 1组元 组成合金的最简单、最基本、能独立存在的物质叫做组元，或简称为元。 2合金系 有两个或两个以上组元按不同的比例配制的一系列不同成分的合金，也可以说是所研究的组元结合体，称为合金系，简称系。 3相 相是指合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。 二 固态合金的相结构 制造合金的方法很多，但应用最广的是熔炼法。用熔炼法制造合金时，需要得到具有某种化学成分均匀一致的合金溶液，把合金溶液的温度降至略低于其熔点温度便开始结晶。合金的结晶过程与纯金属一样，也是通过形核和长大来完成，但合金的结晶过程比纯金属复杂，由于从液态过渡到固态时，各组元间相互作用（溶解、化合及机械混合）不同，合金中可形成不同的合金相结构和合金组织；另一方面，合金的结晶通常是在一定的温度范围内进行。固态合金的相按晶格结构的基本属性可分为两类：固溶体和金属化合物。 课题二 金属及其合金的结晶 任务描述： 大部分金属构件（少数是粉末冶金）都是经过熔炼和铸造工序而形成，它们都要经历由液态转变为固态的凝固过程，由于金属是晶体，我们把这一凝固过程也称为结晶过程。金属由液态结晶时所形成的铸态组织与各种性能有密切的关系，同时对铸件的应用或随后的各种加工与热处理工艺都有很大影响。掌握金属结晶过程的基本规律对提高铸件的质量、改善金属构件