2．1金属材料的结构与组织2．1．1纯金属的晶体结构2．1．2金属的实际晶体结构2．1．3合金的晶体结构2．1．4金属材料的组织2．2高分子材料的结构与性能2．2．1高分子材料的结构2．2．2高分子材料的性能2．3陶瓷材料的结构与性能2．3．1陶瓷材料的结构2．3．2陶瓷材料的性能目录第2章材料的结构与组织2.1金属材料的结构与组织2.1.1纯金属的晶体结构1.晶格、晶胞与晶格常数图2-1晶格构造模型2.晶面与晶向图2-2立方晶格中的一些晶面3.金属晶体的类型(1)体心立方晶格(2)面心立方晶格(3)密排六方晶格图2-3体心立方晶胞图2-4面心立方晶胞图2-5密排六方晶胞2.1.2金属的实际晶体结构1.单晶体和多晶体图2-6单晶体和多晶体结构示意图2.实际金属的晶体缺陷(1)点缺陷①空位②间隙原子图2-7空位和间隙原子示意图(2)线缺陷①刃型位错:刃型位错如图2-8（a）所示。图2-8刃型位错示意图②螺型位错:螺型位错如图2-9所示。图2-9螺型位错示意图(3)面缺陷面缺陷是指在两个方向上尺寸很大，第三个方向上尺寸很小而呈面状分布的缺陷。面缺陷主要是指金属中的晶界和亚晶界。晶界处的主要特征：●原子排列不规则，因此对金属的塑性变形起着阻碍作用，晶界越多，其作用越明显。显然，晶粒越细，晶界总面积就越大，金属的强度和硬度也就越高。所以在常温下使用的金属材料，一般总是力求获得细小的晶粒。●晶界处原子具有较高的能量，且杂质（往往是一些低熔点的杂质）较多，因此其熔点较低，有时还未加热到金属的熔点，晶界处就已先熔化了。●晶界处原子能量较高而容易满足固态相变所需要的能量起伏，因此新相往往在旧相晶界处形核。晶粒越细小，晶界越多，新相的形核率就越高。●晶界处有较多的空位，因此原子沿晶界的扩散速度较快。●晶界处电阻较高，且易被腐蚀。总之，实际金属的晶体结构不是理想完整的，而是存在着各种晶体缺陷，并且这些缺陷在不断地运动变化着，金属中的许多重要变化过程，都是依靠晶体缺陷的运动来进行的，并且金属的许多性能也都与晶体缺陷密切相关。2.1.3合金的晶体结构1.合金的基本概念（1）合金（2）组元（3）相2.固溶体•根据溶质原子在溶剂中所处位置不同，固溶体可分为间隙固溶体和置换固溶体两大类。(1)间隙固溶体如图2-10(a)所示。(2)置换固溶体如图2-10(b)所示。图2-10晶格结构模型2.1.4金属材料的组织1.组织的概念2.组织的决定因素3.组织与性能的关系•不同组织结构的材料具有不同的性能图2-11两种晶粒大小不同的纯铁示意图综上所述，金属材料的成分、工艺、组织结构和性能之间有着密切的关系。2.2高分子材料的结构与性能•2.2.1高分子材料的结构•1.大分子链的构成•(1)化学组成•组成大分子链的化学元素，主要是碳、氢、氧，另外还有氮、氯、氟、硼、硅、硫等，其中碳是形成大分子链的主要元素。•大分子链根据组成元素不同可分为三类，即碳链大分子、杂链大分子和元素链大分子。(2)形态•大分子链呈现不同的几何形状，主要有线型、支化型和体型三类，如图2-12所示。①线型分子链；②支化型分子链；③体型(网型或交联型)。图2-12大分子链的形态(3)空间构型•图2-13所示为乙烯聚合物常见的三种空间构型。图2-13乙烯聚合物的立体异构2.大分子链的构象及柔性图2-14分子链的内旋转示意图3.高分子材料的聚集态•图2-15为聚合物三种聚集态结构示意图。图2-15聚合物三种聚集态结构示意图2.2.2高分子材料的性能•1.高分子材料的物理性能和化学性能特点•(1)绝缘性•(2)耐热性•(3)耐蚀性•(4)老化2.高分子材料的力学性能•(1)高聚物的物理、力学状态•线型非晶态高聚物的三种力学状态为玻璃态、高弹态和黏流态。•如图2-16所示。图中Tb为脆化温度、Tg为玻璃化温度、Tf为黏流温度、Td为分解温度。图2-16线型非晶态高聚物在恒定载荷下的变形-温度曲线(2)高分子材料的力学性能特点高聚物的性能由硬脆、强硬、强韧、柔韧而缓慢地发生变化，其应力应变曲线如图2-17所示。有机玻璃具有这类典型的变化规律。图2-18为高聚物在不同加载速度时的应力应变。高聚物大都服从这种规律。图2-17非晶态高聚物在不同温度时的应力-应变曲线图2-18高聚物在不同加载速度时的应力-应变曲线黏弹性:应变与...
