合金的晶体结构与结晶.ppt

第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属与合金的晶体结构
内容:
金属的晶体结构
合金的晶体结构
实际金属的晶体结构
目的:
掌握晶体结构及其对材料的物理化学性能、力学性能及工艺性能的影响，为后续课程的子的运动，是金属中原子扩散的主要方式，对金属材料的热处理过程极为重要。
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
2、线缺陷——位错
线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。较简单的一种是“刃型位错”.
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
刃位错的形成
刃位错滑移_立体图
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
地毯挪动
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
3、面缺陷——晶界和亚晶界
实际金属材料是多晶体材料，则在晶体内部存在着大量的晶界和亚晶界。晶界和亚晶界实际上是一个原子排列不规则的区域，该处晶体的晶格处于畸变状态，能量高于晶粒内部，在常温下强度和硬度较高，在高温下则较低，晶界容易被腐蚀等。
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
四、合金的相结构
由于组元间相互作用不同，固态合金的相结构可分为固溶体和金属化合物两大类。
1、固溶体
合金在固态下，组元间能够互相溶解而形成的均匀相称为固溶体。
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
不管溶质原子处于溶剂原子的间隙中或者代替了溶剂原子都会使固溶体的晶格发生畸变，使塑性变形抗力增大，结果使金属材料的强度、硬度增高。这种通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度升高的现象，称为固溶强化。
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
固溶强化是提高金属材料力学性能的重要途径之一。实践表明，适当控制固溶体中的溶质含量，可以在显著提高金属材料的强度、硬度的同时，仍能保持良好的塑性和韧性。因此，对综合力学性能要求较高的结构材料，都是以固溶体为基体的合金。
2、金属化合物
金属化合物的晶格类型与形成化合物各组元的晶格类型完全不同，一般可用化学分子式表示。钢中渗碳体（Fe3C）是由铁原子和碳原子所组成的金属化合物，它具有复杂的晶格形式。
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
金属化合物的性能不同于任一组元，其溶点一般较高、硬而脆。当它呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，将使合金的强度、硬度和耐磨性明显提高，这一现象称为弥散强化。金属化合物在合金中常作为强化相存在，它是许多合金钢、有色金属和硬质合金的重要组成相。
绝大多数合金的组织都是固溶体与少量金属化合物组成的混合物，其性质取决于固溶体与金属化合物的数量、大小、形态和分布状况。
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
总结
1、金属的晶格有体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构，由于致密度的不同，从一种晶格到另一种的变化会引起体积的变化。
2、合金的相结构有固溶体和化合物。弥散强化和固溶强化可以提高金属材料的力学性能，所以，合金化是提高金属性能的方法之一。
3、实际金属是由很多晶粒组成，金属内部存在着点缺陷、位错、晶界和亚晶界。点缺陷对金属材料的热处理过程极为重要。位错的存在以及位错密度的变化，对金属的性能如强度、塑性、疲劳等都起着重要影响。金属冷变形加工后的加工硬化，就是由于位错密度的增加所致。点缺陷、晶界和亚晶界也与材料的力学性能有关。
第一节 金属与合金的晶体结构
themegallery
凝固与结晶的概念
结晶的现象与规律
同素异晶(构)转变
第二节 纯金属的结晶
themegallery
一、 凝固与结晶的概念

物质由液态转变成固态的过程。

晶体物质由液态转变成固态的过程。
物质中的原子由近程有序排列向远程有序排列的过程。
第二节 纯金属的结晶
themegallery
To
二、 结晶的现象与规律
一）.结晶的一般过程

温度
理论冷却曲线
实际冷却曲线
T1
结晶平台
第二节 纯金属的结晶
时间
themegallery
2. 过冷现象与过冷度
过冷现象 金属的实际结晶温度T1低于理论结晶温度T0的现象。
过冷度 金属实际