材料合成与加工工艺课件-晶体结构与结晶.pptVIP

晶体结构与结晶 金属的晶体结构 金属的结晶 小结 第一节 金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、金属的晶体结构 三、实际晶体结构 四、晶体与机械性能的关系 第一节 金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 1.材料分类 晶 体 ：原子按一定规律重复排列 非晶体：原子排列无规律 2.晶体特点 ① 天然规则外形 ② 各向异性——同一性能在不同方向测试，结果不同 ③一定熔点 第一节 金属的晶体结构 二、金属的晶体结构 球体模型 点阵（晶格） 晶胞（晶格常数） 第一节 金属的晶体结构 二、金属的晶体结构 1.体心立方晶格 2.面心立方晶格 3.密排六方晶格 第一节 金属的晶体结构 二、金属的晶体结构 1.体心立方晶格 2.面心立方晶格 3.密排六方晶格 Cr、δ-Fe、α-Fe等 第一节 金属的晶体结构 二、金属的晶体结构 1.体心立方晶格 2.面心立方晶格 3.密排六方晶格 γ-Fe、Al、Cu、Au、Ag等 第一节 金属的晶体结构 二、金属的晶体结构 1.体心立方晶格 2.面心立方晶格 3.密排六方晶格 Mg、Zn、Be、α-Ti等 第一节 金属的晶体结构 三、实际晶体结构 存在原子排列的不规则性——缺陷 包括：点缺陷、线缺陷、面缺陷 第一节 金属的晶体结构 四、晶体结构与机械性能的关系 1.晶格类型不同，性能不同 如塑性：面心立方＞体心立方＞密排六方 2.晶格类型相同，晶格常数不同，性能不同 原子序数 47 29 13 金 属 Ag Cu Al 晶格常数 4.09 3.61 4.05 性能（强度） ──────→ 低 3.晶体内部缺陷↑，强度、硬度↑ 晶体缺陷 → 晶格畸变 → 塑性变形困难 → 强度↑ 第二节 金属的结晶 一、结晶的概念 二、结晶过程 三、晶粒大小对性能的影响 四、细化晶粒的方法 五、同素异构转变 第二节 金属的结晶 一、结晶的概念 1.结晶： 液态 → 固态；固态1 → 固态2 2.冷却曲线： 曲线a：理论结晶冷却曲线 水平线段 —— 结晶阶段 T0 —— 理论结晶温度 曲线b：实际结晶冷却曲线 Tn —— 实际结晶温度 第二节 金属的结晶 一、结晶的概念 1.结晶： 液态 → 固态；固态1 → 固态2 3.过冷与过冷度： 过冷——实际结晶温度低 于理论结晶温度的现象。 过冷度：△T＝T0－Tn 冷速↑，Tn↓， △T↑ 结晶能力↑ 2.冷却曲线： 第二节 金属的结晶 二、结晶过程 1.结晶过程： 液态 → 固态；短程有序 → 有序 T＜T0 时 晶核 ───→ 长大 吸附 周围原子 同 时 新晶核 ─→ 长大 同 时 ………… 第二节 金属的结晶 二、结晶过程 1.结晶过程： 液态 → 固态；短程有序 → 有序 2.结晶规律： 晶核的形成与长大两个基本过程， 它们是交替、同时进行的。 第二节 金属的结晶 三、晶粒大小对性能的影响 1.单晶体与多晶体： 单晶体 —— 各向异性 多晶体 —— 伪各向同性 2.晶粒大小对性能的影响： 常温下，晶粒越细，强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好。 第二节 金属的结晶 四、细化晶粒的方法 1.思路： 控制结晶过程 ①形核数↑ ②长大速度↓ ─→ 细化晶粒 2.方法： ①增加过冷度 ─→ 冷速↑△T↑结晶能力↑形核数↑ ②变质处理 ─→ 难熔颗粒 ─→ 充当晶核 └─→ 阻止晶核长大 ③振动处理 ─→ 振动 ─→ 大晶核破裂 ─→ 细小晶核 第二节 金属的结晶 五、同素异构转变 1.同素异构转变： ——固态下，由一种晶格类型转变 为另一种晶格类型的过程。 L δ-Fe γ-Fe α-Fe 1538℃ 1394℃ 912℃ 体心立方 体心立方 面心立方 脆锡 β白锡 α灰锡 161℃ 13℃ 斜方晶系 体心立方 金刚石型（松散）