《工程材料及热成型工艺》课件——2.晶体结构.pptx

2.1纯金属的晶体结构——工程材料及热成型工艺

目录CONTENTS金属晶体的基本概念1金属晶体的常见结构2金属的实际晶体结构3

1金属的晶体结构1.1纯金属的晶体结构1.晶体与非晶体概念固态物质按其原子排列规律的不同可分为晶体与非晶体两大类。晶体晶体——原子(离子、分子)在三维空间呈规则、周期性排列的固体。(如石墨、金刚石、固态金属、结晶盐、水晶、冰等)

1金属的晶体结构1.1纯金属的晶体结构1.晶体与非晶体概念固态物质按其原子排列规律的不同可分为晶体与非晶体两大类。非晶体非晶体——原子(离子、分子)呈无规则排列的固体(如松香、石蜡、玻璃等)

1金属的晶体结构晶格：——晶体中规则排列原子中心相连，构成的空间几何格架晶胞：——能表达晶格特征的最小几何单元晶格常数：a、b、c图2-1晶格与晶胞

2.常见金属的晶格类型：bcc，fcc，hcp体心立方面心立方密排六方

2.常见金属的晶格类型：bcc，fcc，hcp体心立方晶格致密度:K=0.68（68%）铬(Cr)钼(Mo)钨(W)钒(V)铁(α-Fe)……这些金属具有体心立方晶格

2.常见金属的晶格类型：bcc，fcc，hcp面心立方晶格（fcc）致密度:K=0.74（74%）铜(Cu)铁(γ-Fe)铝(Al)镍(Ni)……这些金属具有面心立方晶格

2.常见金属的晶格类型：bcc，fcc，hcp密排六方晶格（hcp）致密度:K=0.74（74%）镁(Mg)锌(Zn)镉(Cd)铍(Be)……这些金属具有密排六方晶格注意比较不同晶格的致密度

3.金属的实际晶体结构-晶体缺陷——实际金属晶体中，总是不可避免地存在原子不规则排列的局部区域，这些区域称为晶体缺陷。晶体缺陷类型点缺陷（空位、间隙原子）线缺陷（位错）面缺陷（晶界、亚晶界）晶体缺陷影响材料的性能：由于晶体缺陷会造成晶格畸变，使变形抗力增大。一般常温使用下的材料，可提高材料的强度、硬度。

3.金属的实际晶体结构-晶体缺陷点缺陷指长、宽、高尺寸都很小的缺陷，常见的点缺陷包括空位、间隙原子和置换原子。原学空位间隙原子置换原子晶格畸变：点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。

3.金属的实际晶体结构-晶体缺陷线缺陷（位错）指在三位空间的两个方向上尺寸都很小的晶体缺陷。刃型位错螺型位错

3.金属的实际晶体结构-晶体缺陷位错对性能的影响：金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。金属塑性变形后，材料中的位错密度增加，使材料强度硬度提高，称“加工硬化”。软的铜块变成硬质的铜凿子强化材料方法之一

3.金属的实际晶体结构-晶体缺陷面缺陷晶界亚晶界细晶强化：常温下，晶界多，则晶粒细，材料强度硬度越高。但晶界熔点低，高温强度硬度低；晶界处易腐蚀、原子易扩散强化材料方法之一

2.2合金的晶体结构——工程材料及热成型工艺宁波职业技术学院

目录CONTENTS合金的基本概念1合金的相结构2

合金的基本概念基本概念：合金、组元、相合金：——由两种或以上元素组成的、具有金属特征的物质例如，工业上广泛应用的钢铁材料就是主要由铁和碳两种元素组成的合金。组元：——组成合金最基本的、独立的单元。分为二元合金、三元合金……如黄铜是由铜和锌组成的二元合金。相：——在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分分开的均匀组成部分叫做相。液态物质为液相，固态物质为固相。

固溶体——固态下合金中的组元间相互溶解形成的均匀相称为固溶体类型置换固溶体间隙固溶体

固溶强化固溶体特性——固溶体综合力学性能较好，常作为结构合金的基体相。——固溶体导致晶格畸变，增大变形阻力，从而提高合金强度和硬度，称固溶强化。强化材料方法之一

金属化合物——合金中各组元发生相互作用形成的具有金属特征、复杂晶体结构的新相金属化合物特性：高的熔点，硬度高，但脆性大。一般作为合金的第二相。少量均匀分布能强化材料，产生“弥散强化”或“第二相强化”。强化材料方法之一例如：渗碳体（Fe3C)

2.3纯金属的结晶——工程材料及热成型工艺宁波职业技术学院

目录CONTENTS纯金属的结晶过程1晶粒大小及其控制2金属的同素异晶转变3

实例导读电子产品使用的材料在北方寒冷的冬天，我们常常会看到漂亮的雪花、冰窗花和雾松。如图2-12所示，它们堪称大自然的杰作。你知道它们是怎样形成的吗?你知道金属是怎样结晶的吗?图2-12自然界中的品体a)雪花b)冰窗