機(jī)械工程材料 材料的結(jié)構(gòu)PPT教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料 材料的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)金屬的結(jié)構(gòu)金屬的結(jié)構(gòu)晶態(tài)晶態(tài)非晶態(tài)非晶態(tài)SiO2的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)第1頁/共67頁的三維空間的三維空間格架。格架。直線直線的交點(diǎn)（原的交點(diǎn)（原子中心）稱子中心）稱結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)。由結(jié)由結(jié)點(diǎn)形成的空點(diǎn)形成的空間點(diǎn)的陣列間點(diǎn)的陣列稱稱空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣第2頁/共67頁第3頁/共67頁立方立方六方六方四方四方菱方菱方正交正交單斜單斜三斜三斜l 晶格常數(shù)：晶格常數(shù)：晶晶胞個(gè)邊的尺寸胞個(gè)邊的尺寸 a、b、c。l各棱間的夾角用各棱間的夾角用 、 、 表示。表示。第4頁/共67頁l 晶胞原子數(shù)：晶胞原子數(shù)：一個(gè)晶一個(gè)晶胞內(nèi)所包含的原子數(shù)目胞內(nèi)所包含的原子數(shù)目。l 配

2、位數(shù)：配位數(shù)：晶格中與任晶格中與任一原子距離最近且相等一原子距離最近且相等的原子數(shù)目。的原子數(shù)目。l 致密度：致密度：晶胞中原子晶胞中原子本身所占的體積百分?jǐn)?shù)本身所占的體積百分?jǐn)?shù)。第5頁/共67頁第6頁/共67頁第7頁/共67頁第8頁/共67頁第9頁/共67頁第10頁/共67頁l例二、例二、已知晶向指已知晶向指數(shù)為數(shù)為110, 畫出該畫出該晶向。晶向。l找出找出1、1、0坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn),連接原點(diǎn)與該點(diǎn)的連接原點(diǎn)與該點(diǎn)的直線即所求晶向。直線即所求晶向。110234第11頁/共67頁第12頁/共67頁第13頁/共67頁)111()111()111()111(:111)110()011()101()0

3、11()101()110(:110)001()010()100(:100 、第14頁/共67頁（110）（110）（101）（101）（011）（011）XZY第15頁/共67頁第16頁/共67頁111111111111:111110011101011101110:110001010100:100 、第17頁/共67頁第18頁/共67頁111111111111XZY第19頁/共67頁 晶向具有方向性，晶向具有方向性， 如如110與與110方方 向相反。向相反。XZY(221)221110110第20頁/共67頁價(jià)電子云價(jià)電子云正離子正離子金屬鍵示意圖金屬鍵示意圖l具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、延展

4、性及金屬光澤。具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、延展性及金屬光澤。l常見純金屬的晶格類型有體心立方常見純金屬的晶格類型有體心立方(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頁/共67頁 體體心心立立方方晶晶格格第22頁/共67頁體心立方晶格體心立方晶格第23頁/共67頁體心立方晶格的參數(shù)體心立方晶格的參數(shù)第24頁/共67頁原子個(gè)數(shù)：原子個(gè)數(shù)：2配位數(shù)：配位數(shù)： 8致密度：致密度：0.68常見金屬：常見金屬： -Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等等晶格常數(shù)：晶格常數(shù)：a(a=b=c)ar43 原子半徑：原子半徑：第25頁/共67頁 面面心心立立方方晶晶格格第26

5、頁/共67頁面心立方晶格面心立方晶格第27頁/共67頁面心立方晶格的參數(shù)面心立方晶格的參數(shù)第28頁/共67頁 a42r ：原子半徑原子半徑原子個(gè)數(shù)：原子個(gè)數(shù)：4配位數(shù)：配位數(shù)： 12致密度：致密度：0.74常見金屬：常見金屬： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等等晶格常數(shù)：晶格常數(shù)：a第29頁/共67頁 密排六方晶格密排六方晶格第30頁/共67頁密排六方晶格的參數(shù)密排六方晶格的參數(shù)第31頁/共67頁a21r ：原子半徑原子半徑原子個(gè)數(shù)：原子個(gè)數(shù)：6配位數(shù)：配位數(shù)： 12致密度：致密度：0.74常見金屬：常見金屬： Mg、Zn、 Be、Cd等等晶格常數(shù)：晶格常數(shù)：底面邊長底面邊長 a 和高和

6、高 c， c/a=1.633第32頁/共67頁第33頁/共67頁密排面密排面數(shù)量數(shù)量密排方向密排方向數(shù)量數(shù)量體心立方晶格體心立方晶格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底面對角線底面對角線3第34頁/共67頁六方底面六方底面底面對角線底面對角線密排六方晶格密排六方晶格面心立方晶格面心立方晶格體心立方晶格體心立方晶格第35頁/共67頁體心立方體心立方(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頁/共67頁第37頁/共67頁第38頁/共67頁l變形金屬晶粒尺寸約變形金屬晶粒尺寸約1100 m，鑄造金屬可達(dá)幾，鑄造金屬可

7、達(dá)幾mm。純鐵組織純鐵組織晶粒示意圖晶粒示意圖第39頁/共67頁鉛錠宏觀組織鉛錠宏觀組織第40頁/共67頁光學(xué)金相顯示的純鐵晶界光學(xué)金相顯示的純鐵晶界多晶體示意圖多晶體示意圖第41頁/共67頁第42頁/共67頁l空位空位l間隙原子間隙原子l置換原子置換原子第43頁/共67頁體心立方的四面體和八面體間隙體心立方的四面體和八面體間隙第44頁/共67頁空位空位間隙原子間隙原子大置換原子大置換原子小置換原子小置換原子格畸變格畸變。從而使強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降。從而使強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降。第45頁/共67頁空位和間隙原子引起的晶格畸變空位和間隙原子引起的晶格畸變第46頁/共67頁刃型位

8、錯(cuò)刃型位錯(cuò) 螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)滑移區(qū)的交界線稱作滑移區(qū)的交界線稱作位錯(cuò)位錯(cuò)。分為。分為刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)和和螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)。第47頁/共67頁刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)刃位錯(cuò)的形成刃位錯(cuò)的形成第48頁/共67頁第49頁/共67頁金屬晶須金屬晶須退火態(tài)退火態(tài)(105-108/cm2) 加工硬化態(tài)加工硬化態(tài)(1011-1012/cm2) 第50頁/共67頁透射電鏡下鈦合金中的位錯(cuò)線透射電鏡下鈦合金中的位錯(cuò)線(黑線黑線)第51頁/共67頁電子顯微鏡下的位錯(cuò)觀察電子顯微鏡下的位錯(cuò)觀察第52頁/共67頁第53頁/共67頁亞晶粒亞晶粒大角度和小角度晶界大角度和小角度晶界位錯(cuò)壁位錯(cuò)壁第54頁/共67

9、頁顯微組織的顯示顯微組織的顯示第55頁/共67頁Al-Cu兩相合金兩相合金黃銅黃銅第56頁/共67頁單相單相合金合金兩相兩相合金合金第57頁/共67頁 相稱相稱固溶體固溶體。習(xí)慣以習(xí)慣以 、 、 表示表示。l與合金晶體結(jié)構(gòu)相同的元素稱與合金晶體結(jié)構(gòu)相同的元素稱溶溶劑劑。其它元素稱。其它元素稱溶質(zhì)溶質(zhì)。l固溶體是合金的重要組成相固溶體是合金的重要組成相，實(shí)，實(shí)際合金多是單相固溶體合金或以際合金多是單相固溶體合金或以固溶體為基的合金。固溶體為基的合金。l按溶質(zhì)原子所處位置分為按溶質(zhì)原子所處位置分為置換固置換固溶體溶體和和間隙固溶體間隙固溶體。Cu-Ni置換固溶體置換固溶體Fe-C間隙固溶體間隙固溶

10、體第58頁/共67頁黃銅置換固溶體組織黃銅置換固溶體組織第59頁/共67頁 屬元素，如屬元素，如C、N、B等，而溶劑元素一般等，而溶劑元素一般是過渡族元素。是過渡族元素。l形成間隙固溶體的一形成間隙固溶體的一般規(guī)律為般規(guī)律為r質(zhì)質(zhì)/r劑劑0.59。l間隙固溶體都是無序間隙固溶體都是無序固溶體。固溶體。第60頁/共67頁Cu-Ni無限固溶體無限固溶體Cu-Zn有限固溶體有限固溶體固溶體固溶體化合物化合物第61頁/共67頁l與純金屬相比，固溶體的強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌與純金屬相比，固溶體的強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌性低。但與化合物相比，其硬度要低得多，而塑性性低。但與化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韌性則要高得多。和韌性則要高得多。第62頁/共67頁鐵碳合金中的鐵碳合金中的Fe3Cl當(dāng)合金中出現(xiàn)金屬化當(dāng)合金中出現(xiàn)金屬化合物時(shí)，可提高其強(qiáng)合物時(shí)，可提高其強(qiáng)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金屬化合物也是合金金屬化