机械工程材料 材料的结构PPT教案

1、会计学1机械工程材料机械工程材料 材料的结构材料的结构金属的结构金属的结构晶态晶态非晶态非晶态SiO2的结构的结构第1页/共67页的三维空间的三维空间格架。格架。直线直线的交点（原的交点（原子中心）称子中心）称结点。结点。由结由结点形成的空点形成的空间点的阵列间点的阵列称称空间点阵空间点阵第2页/共67页第3页/共67页立方立方六方六方四方四方菱方菱方正交正交单斜单斜三斜三斜l 晶格常数：晶格常数：晶晶胞个边的尺寸胞个边的尺寸 a、b、c。l各棱间的夹角用各棱间的夹角用 、 、 表示。表示。第4页/共67页l 晶胞原子数：晶胞原子数：一个晶一个晶胞内所包含的原子数目胞内所包含的原子数目。l 配

2、位数：配位数：晶格中与任晶格中与任一原子距离最近且相等一原子距离最近且相等的原子数目。的原子数目。l 致密度：致密度：晶胞中原子晶胞中原子本身所占的体积百分数本身所占的体积百分数。第5页/共67页第6页/共67页第7页/共67页第8页/共67页第9页/共67页第10页/共67页l例二、例二、已知晶向指已知晶向指数为数为110, 画出该画出该晶向。晶向。l找出找出1、1、0坐标点坐标点,连接原点与该点的连接原点与该点的直线即所求晶向。直线即所求晶向。110234第11页/共67页第12页/共67页第13页/共67页)111()111()111()111(:111)110()011()101()0

3、11()101()110(:110)001()010()100(:100 、第14页/共67页（110）（110）（101）（101）（011）（011）XZY第15页/共67页第16页/共67页111111111111:111110011101011101110:110001010100:100 、第17页/共67页第18页/共67页111111111111XZY第19页/共67页 晶向具有方向性，晶向具有方向性， 如如110与与110方方 向相反。向相反。XZY(221)221110110第20页/共67页价电子云价电子云正离子正离子金属键示意图金属键示意图l具有良好的导热性、导电性、延展

4、性及金属光泽。具有良好的导热性、导电性、延展性及金属光泽。l常见纯金属的晶格类型有体心立方常见纯金属的晶格类型有体心立方(bcc)、面心立方、面心立方(fcc)和密排六方和密排六方(hcp)晶格。晶格。第21页/共67页 体体心心立立方方晶晶格格第22页/共67页体心立方晶格体心立方晶格第23页/共67页体心立方晶格的参数体心立方晶格的参数第24页/共67页原子个数：原子个数：2配位数：配位数： 8致密度：致密度：0.68常见金属：常见金属： -Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等等晶格常数：晶格常数：a(a=b=c)ar43 原子半径：原子半径：第25页/共67页 面面心心立立方方晶晶格格第26

5、页/共67页面心立方晶格面心立方晶格第27页/共67页面心立方晶格的参数面心立方晶格的参数第28页/共67页 a42r ：原子半径原子半径原子个数：原子个数：4配位数：配位数： 12致密度：致密度：0.74常见金属：常见金属： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等等晶格常数：晶格常数：a第29页/共67页 密排六方晶格密排六方晶格第30页/共67页密排六方晶格的参数密排六方晶格的参数第31页/共67页a21r ：原子半径原子半径原子个数：原子个数：6配位数：配位数： 12致密度：致密度：0.74常见金属：常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等等晶格常数：晶格常数：底面边长底面边长 a 和高和

6、高 c， c/a=1.633第32页/共67页第33页/共67页密排面密排面数量数量密排方向密排方向数量数量体心立方晶格体心立方晶格11064面心立方晶格面心立方晶格11146密排六方晶格密排六方晶格六方底面六方底面1底面对角线底面对角线3第34页/共67页六方底面六方底面底面对角线底面对角线密排六方晶格密排六方晶格面心立方晶格面心立方晶格体心立方晶格体心立方晶格第35页/共67页体心立方体心立方(110)面面面心立方面心立方(111)面面密排六方底面密排六方底面第36页/共67页第37页/共67页第38页/共67页l变形金属晶粒尺寸约变形金属晶粒尺寸约1100 m，铸造金属可达几，铸造金属可

7、达几mm。纯铁组织纯铁组织晶粒示意图晶粒示意图第39页/共67页铅锭宏观组织铅锭宏观组织第40页/共67页光学金相显示的纯铁晶界光学金相显示的纯铁晶界多晶体示意图多晶体示意图第41页/共67页第42页/共67页l空位空位l间隙原子间隙原子l置换原子置换原子第43页/共67页体心立方的四面体和八面体间隙体心立方的四面体和八面体间隙第44页/共67页空位空位间隙原子间隙原子大置换原子大置换原子小置换原子小置换原子格畸变格畸变。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。第45页/共67页空位和间隙原子引起的晶格畸变空位和间隙原子引起的晶格畸变第46页/共67页刃型位

8、错刃型位错 螺型位错螺型位错滑移区的交界线称作滑移区的交界线称作位错位错。分为。分为刃型位错刃型位错和和螺型位错螺型位错。第47页/共67页刃型位错和螺型位错刃型位错和螺型位错刃位错的形成刃位错的形成第48页/共67页第49页/共67页金属晶须金属晶须退火态退火态(105-108/cm2) 加工硬化态加工硬化态(1011-1012/cm2) 第50页/共67页透射电镜下钛合金中的位错线透射电镜下钛合金中的位错线(黑线黑线)第51页/共67页电子显微镜下的位错观察电子显微镜下的位错观察第52页/共67页第53页/共67页亚晶粒亚晶粒大角度和小角度晶界大角度和小角度晶界位错壁位错壁第54页/共67

9、页显微组织的显示显微组织的显示第55页/共67页Al-Cu两相合金两相合金黄铜黄铜第56页/共67页单相单相合金合金两相两相合金合金第57页/共67页 相称相称固溶体固溶体。习惯以习惯以 、 、 表示表示。l与合金晶体结构相同的元素称与合金晶体结构相同的元素称溶溶剂剂。其它元素称。其它元素称溶质溶质。l固溶体是合金的重要组成相固溶体是合金的重要组成相，实，实际合金多是单相固溶体合金或以际合金多是单相固溶体合金或以固溶体为基的合金。固溶体为基的合金。l按溶质原子所处位置分为按溶质原子所处位置分为置换固置换固溶体溶体和和间隙固溶体间隙固溶体。Cu-Ni置换固溶体置换固溶体Fe-C间隙固溶体间隙固溶

10、体第58页/共67页黄铜置换固溶体组织黄铜置换固溶体组织第59页/共67页 属元素，如属元素，如C、N、B等，而溶剂元素一般等，而溶剂元素一般是过渡族元素。是过渡族元素。l形成间隙固溶体的一形成间隙固溶体的一般规律为般规律为r质质/r剂剂0.59。l间隙固溶体都是无序间隙固溶体都是无序固溶体。固溶体。第60页/共67页Cu-Ni无限固溶体无限固溶体Cu-Zn有限固溶体有限固溶体固溶体固溶体化合物化合物第61页/共67页l与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，塑性、韧与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低。但与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性性低。但与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性则要高得多。和韧性则要高得多。第62页/共67页铁碳合金中的铁碳合金中的Fe3Cl当合金中出现金属化当合金中出现金属化合物时，可提高其强合物时，可提高其强度、硬度和耐磨性，度、硬度和耐磨性，但降低塑性。但降低塑性。l金属化合物也是合金金属化