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(shí)）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(diǎn)】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。【難點(diǎn)】實(shí)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(diǎn)陣中的結(jié)點(diǎn)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(diǎn)陣中的結(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的平面。晶向：點(diǎn)陣中的結(jié)點(diǎn)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(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）：把原子（離子或分子）抽象為規(guī)則排列于空間的幾何點(diǎn)，稱為陣點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)。點(diǎn)陣：陣點(diǎn)（或結(jié)點(diǎn)）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(gè)原子構(gòu)成的立方體，并且在立方體的體中心還有一個(gè)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(gè)原子構(gòu)成的立方體，但在立方體的每個(gè)面上還各有一個(gè)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(gè)原子構(gòu)成的簡單六方晶體，且在上下兩個(gè)六方面心還各有一個(gè)原子，而且簡單六方體中心還有3個(gè)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(shí)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(xì)，但過冷度過大，對晶粒細(xì)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(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)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。空位、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(diǎn)缺陷。圖2-15點(diǎn)缺陷示意圖位錯(cuò)可認(rèn)為是晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的位錯(cuò)局部滑移而造成?；撇糠峙c未滑移部分的交界線即為位錯(cuò)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