工程材料及机械制造基础I()幻灯片.ppt

3.间隙化合物 这是一种以原子直径较大的过渡族金属与原子直径很小的非金属原子组成的化合物。非金属原子有规则的嵌人金属元素晶格的间隙中，所以称为间隙化合物。 它可分为两类： (1) 间隙相 当非金属原子直径与金属原子直径比值小于0. 59时，形成简单晶格的间隙化合物，称间隙相。 (2)复杂结构的间隙化合物 当非金属原子直径与金属原子直径之比大于0. 59则不能产生间隙相，而产生复杂晶格结构的间隙化合物。 第三章 金属的结晶与二元合金相图 金属由液态冷凝成固态的过程是一种结晶过程 结晶就是指晶体材料的凝固 结晶之后得到的金属材料显微组织称为铸态组织。铸态的显微组织决定着铸态材料的使用性能和加工工艺性能。 第一节 金属结晶的基础知识 一、金属结晶的温度与过冷现象 过冷度（ΔT）：理论结晶温度与实际结晶温度之差 对于纯金属其过冷度ΔT=Tm-T1，。金属的结晶都是在达到一定过冷度后才进行的，这种现象称过冷现象。 自由能差是金属结晶的动力学条件 当动力学条件与热力学条件都得到保证金属就会顺利地结晶。两者缺一不可。 二、金属的结晶 （一）金属结晶的一般过程 金属结晶的过程包括成核和长大两个基本过程，而且，这两个过程同时进行。 （二）晶核的形成 分为均匀（自发）成核和非均匀成核。 均匀成核（自发成核）：在均匀的液态母相中自发地形成新相晶核的过程叫。 临界晶核半径 式中σ—新固相界面单位面积的界面能； Tm—金属的熔点（热力学温度）； L—单位体积的熔化潜热； △T—过冷度（热力学温度）。 第二章 金属的晶体结构 金属的晶体结构指的是金属材料内部的原子排列的规律。它决定着材料的显微组织特性和材料的宏观性能。 第一节 纯金属的晶体结构 一、晶体结构的基本知识 （一）基本概念 1.晶格：用于描述原子在晶体中排列规律的三维空间几何点阵 2.晶胞：代表晶格特征的最小几何单元体 3.晶格参数与晶格常数 在晶体学中，用来描述晶胞大小与形状的几何参数称为晶格参数。包括晶胞的三个棱边长度a、b、c和三个棱边夹角α、β、γ共六个参数。其中决定晶胞大小的三个棱长又称为晶格常数。 （二）金属中常见的晶格 法国晶体学家布喇菲曾用数学方法计算出晶体有十四种空间点阵，可分为七大晶系。可构成几乎是无数种具体的晶体结构。对于金属材料多属于立方晶系和六方（角）晶系。在金属材料中最常见的晶格只有三种。 1.体心立方晶格BCC Body-Centered Cube 体心立方晶格属于立方晶系。 体心立方晶格金属：α铬、钨、钼、钒、α铁、β钛、铌等。 晶格参数：a=b=c; α=β=γ=900。 立方体八个角上各有一个原子，体心处有一个原子。每个体心立方晶胞中原子个数为两个，即1/8×8+1=2个。 2.面心立方晶格FCC Face-Centered Cube 面心立方晶格也属于立方晶系。 面心立方晶格金属：γ铁、铝、铜、镍、金、银、铂、铑、γ锰、铅等。 晶格参数：a=b=c；α=β=γ=900。 在晶胞的八个角上各有一个原子，立方体的六个面的面心各有一个原子。每个面心立方晶胞中有四个原子，即1/8×8+1/2×6=4个。 3.密排六方晶格HCP Hexagonal Close-Packed 密排六方晶格属于六方（角）晶系。 属于密排六方的常用金属有：镁、锌、铍、α钛、镉等。 晶格参数：a=b≠c；α=β=900；γ=1200。 在六棱柱晶胞十二个角上各有一个原子，两个端面内各有一个原子，晶胞内部有三个原子。每个密排六方晶胞中有六个原子，即1/6×12+1/2×2+3=6个。 （三）晶格的致密度 定义：每个晶胞中原子所占的总体积与晶胞的体积之比。 经过计算可知：体心立方晶格的致密度为0.68；面心立方晶格和密排六方晶格的致密度都是0.74。晶格致密度也称作晶格密积因数。 BCC、FCC、HCP晶胞的重要参数 晶面指数和晶向指数 （四）晶面指数和晶向指数 1.晶面指数的确定方法 1)以晶胞的三个棱边为坐标轴(X轴、Y轴、Z轴），坐标原点可以选在结点上，但不便选在待标定的晶面上。 2)以晶胞的棱长a、b、c为相应坐标轴的度量单位。测量出待标定晶面对坐标轴的截距例如：某晶面的截距分别为∞、2、-1。； 3)取各截距的倒数，并按比例化为最小整数。上述的截距倒数是1/∞, 1/2, -1/1，化为最小整数为0, 1、-2。 4)将这三个最小整数依次写在圆括号内，数之间不用标点隔开，负号改写在相应数字的顶部。即（0 1 ）就是这个待定晶面的晶面指数。实际上，它代表的是与之平行的所有晶面。 2.晶向指