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金属学与热处理

;绪论;绪论;由于通常把材料归为金属材料、陶瓷材料和高分子材料等类型；

材料理论的发展范畴：

金属学

陶瓷学

高分子物理学

材料各有特点、也有许多共性和相通之处，将他们的微观特性和宏观规律以统一理论概括——材料科学。;三、什么是金属学

金属学：是研究金属或合金的化学成分、组织、结构及性能之间的相互关系及变化规律的科学。

化学成分：组成物质的基本元素及其含量。

化学成分主要由冶炼和铸造控制，特别是靠冶炼来保证。

化学成分不同，金属材料的性能不同。

例如：铁，铝，金性能各不相同。;高分辩率电镜观察硅晶体内部的原子排列;绪论;绪论;绪论;绪论;绪论;绪论;绪论;绪论;绪论;绪论;绪论;绪论;本课程特点：

大部分概念不是定量的，而是定性的，很少演绎、推理、计算；

对生产实际中的现象要进行归纳分析，找出各种事物和因素之间联系以及它们相互制约的规律，并去解决实际问题；

初学者常认为这门课程内容庞杂，实际上系统性强。

本课程学习方法

多进行归纳和总结；

利用习题深刻理解教学内容，学会分析问题。;;金属及合金的结晶组织对其性能以及随后的加工有很大的影响，而结晶组织的形成与结晶过程密切相关。;第一节金属结晶的现象;第一节金属结晶的现象;第一节金属结晶的现象;第一节金属结晶的现象;第一节金属结晶的现象;第一节金属结晶的现象;第二节金属结晶的热力学条件;状态的吉布斯自由能:G=H-TS(1)

G=U+pV-TS(2)

G的全微分:dG=dU+pdV+Vdp-TdS-SdT(3)

由热力学第一定律:dU=TdS-pdV(4)

(4)带入(3):dG=Vdp-SdT(5)

dp=0,所以

dG=－SdT

(6)

;液、固两相的自由能随温度而变化的曲线斜率不同，则两线必然在某一温度交，此时液相和固相的自由能相等，意谓着两相可以同时共存，既不熔化也不结晶，处于动平衡状态。

交点对??的温度就是理论结晶温度T0。;;第三节金属结晶的结构条件;金属气态、液态和固态的原子排列示意图;在理论结晶温度以上，这些短程有序的原子集团是不稳定的，瞬时出现，瞬时消失，此起彼伏。这种不断变化着的短程有序原子集团称为结构起伏，或称为相起伏。;第三节金属结晶的结构条件;第三节金属结晶的结构条件;第三节金属结晶的结构条件;第四节晶核的形成;第四节晶核的形成;假设晶胚为球体，半径为r，则：;第四节晶核的形成;第四节晶核的形成;第四节晶核的形成;形核功与过冷度的关系:

临界形核功与过冷度的平方成反比,

过冷度增大,临界形核功显著降低,结晶过程容易进行.;第四节晶核的形成;第四节晶核的形成;第四节晶核的形成;第四节晶核的形成;第四节晶核的形成;第四节晶核的形成;(二)形核率

1.过冷度的影响

2.固体杂质结构的影响

3.固体杂质形貌的影响

4.过热度的影响

5.其他因素的影响;小结:金属形核的要点;当液态金属中出现第一批晶核后，金属的结晶过程就开始了。新晶核不断产生，对每一个晶粒来说，晶核出现后，马上就进入长大阶段。;决定晶体长大方式和速度的主要因素是界面结构和固液界面前沿液体中的温度梯度;第五节晶核长大;第五节晶核长大;第五节晶核长大;第五节晶核长大;螺型位错长大机制;第五节晶核长大;第五节晶核长大;固液界面前沿液体中的温度梯度有两种情况：

(一)正温度梯度:液相中的温度随至界面距离的增加而提高的温度分布状况.结晶潜热通过已结晶的固相和型壁散失.

(二)负温度梯度:液相中的温度随至界面距离的增加而降低的温度分布状况.结晶潜热通过过冷液体散失.;第五节晶核长大;第五节晶核长大;第五节晶核长大;五.长大速度;第五节晶核长大;第五节晶核长大;

未加细化剂