第二章 材料的结构、凝固-PPT课件

1、第二章第二章 材料的结构、材料的结构、凝固凝固晶体与晶格晶格描述晶体中原子排列规律的空间格架。 晶格、晶面、晶向 晶胞：晶体的根本结构单元晶向：空间点阵中各阵点列的方向。 晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。 111、323国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。 、 晶胞晶胞空间点阵中最小的几何单元。二常见的晶格类型二常见的晶格类型密排六方晶格密排面密排六方晶格密排面 1、体心立方、体心立方CrMoWV-Fe2、面心立方、面心立方CuNiAuAgAl-Fe塑性好塑性好3、密排六方晶格、密排六方晶格(胞胞)(H.C.P.晶格晶格)镁镁(Mg)、镉、镉(Cd)、锌、锌(Zn)、铍、铍(Be)等。等

2、。晶体结构与材料性能：晶体结构与材料性能： 一般规律面心立方的金属塑性最好，体心立一般规律面心立方的金属塑性最好，体心立方次之，密排六方的金属较差。方次之，密排六方的金属较差。l空位和间隙原子点缺陷l位错线缺陷l晶界面缺陷l晶体缺陷越多，强度越高晶体缺陷：实际晶体中排列不规那么的区域称为晶晶体缺陷：实际晶体中排列不规那么的区域称为晶体缺陷。体缺陷。点缺陷的形成点缺陷的类型杂质原子位错：刃型位错螺旋位错螺型位错晶界奥氏体工业纯铁的晶界晶界晶界亚晶界亚晶界ABCD3 晶体缺陷对晶体性能的影响晶体缺陷对晶体性能的影响位错密度很低或者很位错密度很低或者很高时，晶体的强度比高时，晶体的强度比较高。较高。

3、点缺陷点缺陷点缺陷周围晶格发生畸变，材料的屈服强点缺陷周围晶格发生畸变，材料的屈服强度提高，塑性韧性下降，电阻增加。度提高，塑性韧性下降，电阻增加。线缺陷线缺陷附近的晶格畸变，对强度影响显著。强度的变附近的晶格畸变，对强度影响显著。强度的变化与化与位错密度位错密度有关。有关。强度强度位错密度位错密度面缺陷面缺陷：晶格发生畸变，晶界增多能显著提高材料的强度，也晶格发生畸变，晶界增多能显著提高材料的强度，也可提高材料的塑性和韧性，但是容易发生高温氧化，高温强度可提高材料的塑性和韧性，但是容易发生高温氧化，高温强度下降，耐腐蚀性能降低。下降，耐腐蚀性能降低。细晶强化细晶强化：通过细化晶粒而使材料强度

4、提高的方法称为细晶强化。通过细化晶粒而使材料强度提高的方法称为细晶强化。强化材料的方法之一强化材料的方法之一晶粒越小，强度、晶粒越小，强度、塑韧性越好塑韧性越好(纳米纳米材料强度可提高材料强度可提高10倍倍1.8%的钢的钢由由500MPa提高提高到到粒大小可用晶粒度来表示，晶粒度号越大晶粒越细。标准晶粒度共分标准晶粒度共分8级级 1、液体金属的结构：存在有序原子集团2、结晶过程：高温液态金属冷凝变为固态晶体的过程包括形核与长大二个阶段3、形核方式自发形核：均质形核自发形核：均质形核 由液态金属内部为金属由液态金属内部为金属原子自发形成的晶核叫自发晶核。原子自发形成的晶核叫自发晶核。 异质形核：

5、非自发形核异质形核：非自发形核 依附于杂质而形成的晶核叫做非自发晶核。煮开水 雪花 雨水枝晶(a)(b)(c)(d)(e)(f)形成晶核晶核长大全部结晶3结晶过程：形成晶核和晶核长大结晶过程：形成晶核和晶核长大奥氏体晶粒度级别晶粒度级别晶粒度级别越高，晶粒越细。工业中常用的细晶粒是晶粒度级别越高，晶粒越细。工业中常用的细晶粒是7-8级，晶级，晶粒尺寸为粒尺寸为0.02mm左右左右6、细化晶粒的措施：l提高金属结晶时的冷速提高金属结晶时的冷速 非晶态金属具有特别高的强度和韧性、优非晶态金属具有特别高的强度和韧性、优异的软磁性能、高的电阻率、良好的抗蚀性异的软磁性能、高的电阻率、良好的抗蚀性等等

6、超高冷速时可以获得l变质处理变质处理l振动振动 电磁搅拌电磁搅拌 l压力加工、热处理压力加工、热处理 T纯金属熔点绝对温纯金属熔点绝对温度的度的20%自发形核自发形核4、纯金属的结晶过冷现象过冷现象 过冷度过冷度l金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。二次结晶、重结晶l热处理的根底：钢淬火后强硬度提高，而铜反而降低l铁、锡、钛、锰，碳4纯铁的同素异构转变纯铁的同素异构转变1394Cg-g-Fe面心立方面心立方a-a-Fe体心立方体心立方d-d-Fe体心立方体心立方912C同素异构转变：同素异构转变：同一种元素同一种元素在在固态下固态下由于温度变化而发生的由于温度变化而发生的晶体晶体结