金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶-教案

-PAGE6-《金屬材料與熱處理》教案【復(fù)習(xí)提問】1.何謂金屬的力學(xué)性能？金屬的力學(xué)性能包括哪些？2.何謂金屬的工藝性能？主要包括哪些內(nèi)容？【新課】（2課時）第二章金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶【基本要求】1.了解金屬的晶體結(jié)構(gòu)；2.掌握純金屬的結(jié)晶過程；【重點】1.有關(guān)金屬結(jié)構(gòu)的基本概念：晶面、晶向、晶體、晶格、單晶體、多晶體，金屬晶格的三種常見類型。2.金屬結(jié)晶的基本過程。3.晶粒的概念及晶粒大小對金屬性能的影響?！倦y點】實際金屬的晶體缺陷及其對金屬性能的影響（選講）?！?-1金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體與非晶體晶體：所謂晶體是指其原子（離子或分子）在空間呈規(guī)則排列的物體。（晶體內(nèi)的原子之所以在空間是規(guī)則排列，主要是由于各原子之間的相互吸引力與排斥力相平衡的結(jié)果。）原子在空間呈規(guī)則排列的固體物質(zhì)稱為“晶體”。非晶體：在物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無序堆積狀態(tài)的（如普通玻璃、松香、樹脂等）。非晶體的原子則是無規(guī)律、無次序地堆積在一起的。二、晶體結(jié)構(gòu)的概念1．晶格和晶胞晶格：把點陣中的結(jié)點假想用一系列平行直線連接起來構(gòu)成空間格子稱為晶格。晶胞：構(gòu)成晶格的最基本單元。

晶格中各種方位的原子面稱為“晶面”，構(gòu)成晶格的最基本幾何單元稱為“晶胞”。2．晶面和晶向晶面：點陣中的結(jié)點所構(gòu)成的平面。晶向：點陣中的結(jié)點所組成的直線。由于晶體中原子排列的規(guī)律性，可以用晶胞來描述其排列特征。（陣點（結(jié)點）：把原子（離子或分子）抽象為規(guī)則排列于空間的幾何點，稱為陣點或結(jié)點。點陣：陣點（或結(jié)點）在空間的排列方式稱晶體晶體晶格晶胞晶面晶向圖2-1、2-2晶體規(guī)則排列示意圖三、金屬晶格的類型（一）體心立方晶格體心立方晶格的晶胞是由八個原子構(gòu)成的立方體，并且在立方體的體中心還有一個原子。屬于這種晶格的金屬有：鉻Cr、釩V、鎢W、鉬Mo、及α-鐵α-Fe圖2-5體心立方晶格（二）面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是由八個原子構(gòu)成的立方體，但在立方體的每個面上還各有一個原子。屬于這種晶格的金屬有：Al、Cu、Ni、Pb（γ－Fe）等圖2-6面心立方晶格（三）密排六方晶格由12個原子構(gòu)成的簡單六方晶體，且在上下兩個六方面心還各有一個原子，而且簡單六方體中心還有3個原子。屬于這種晶格的金屬有鈹（Be）、Mg、Zn、鎘（Cd）等。圖2-7密排六方晶格§2-2純金屬的結(jié)晶結(jié)晶的基本概念：一切物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程稱為凝固，如凝固后形成晶體結(jié)構(gòu)，則稱為結(jié)晶。金屬在固態(tài)下通常都是晶體，所以金屬自液態(tài)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，稱為金屬的結(jié)晶。一、純金屬的冷卻曲線及過冷度實際結(jié)晶溫度的測定：（冷卻曲線）圖2-14過冷度對晶粒大小的影響過冷度大，ΔF大，結(jié)晶驅(qū)動力大，形核率和長大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N與G的比值，晶粒變細，但過冷度過大，對晶粒細化不利，結(jié)晶發(fā)生困難。見圖2-14。2）變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些合金，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒，這種處理方法即為變質(zhì)處理。3）振動處理：四、金屬晶體結(jié)構(gòu)的缺陷晶體缺陷：晶體中出現(xiàn)的各種不規(guī)則的原子堆積現(xiàn)象?？瘴?、間隙原子和置代原子晶體中的空位、間隙原子、雜質(zhì)原子都是點缺陷。圖2-15點缺陷示意圖位錯可認為是晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的位錯局部滑移而造成?；撇糠峙c未滑移部分的交界線即為位錯線。圖2-16線缺陷示意圖晶界和亞晶界圖2-17面缺陷示意圖【小結(jié)】學(xué)生總結(jié)本次課的內(nèi)容【作業(yè)】P25/1、2、4、6【鞏固】1.何謂晶體？何謂非晶體？2.何謂晶格和晶胞？3.金屬晶格的常見類型有哪幾種？說出各自的晶胞特征。課后反饋：本章內(nèi)容新的名詞概念多，而且很抽象，這對初