第2章 2.2金属的结晶与同素异构转变VIP免费

第1章材料的力学性能材料的力学性能：物理意义、符号、单位及其工程意义1.1静载时材料的力学性能1.2其它载荷时材料的力学性能强度：σe、σs、σ0.2、σb塑性:、刚度(弹性):E硬度：HB、HR冲击韧性:αk断裂韧性：KIC疲劳强度:σ-11.3材料的高温力学性能ϕδ蠕变强度：6000.1/1000σσbσsσeεσ∆lFsdF0.20.2%l0第1章材料的力学性能第2章金属的组织结构与塑性变形�理想晶体的晶体学抽象晶体：材料中的原子（离子、分子）在三维空间呈规则，周期性排列非晶体：原子无规则堆积，也称“过冷液体”2.1纯金属的晶体结构钢球模型：假定晶体中的原子都是固定不懂的刚球，也称原子堆垛模型。晶格(点阵)：将原子抽象为质点并用直线连接构成的三维空间格架。晶胞：晶格中选取的能够完全反映晶格特征的最小几何单元。2.1纯金属的晶体结构晶格常数：晶胞的棱边长度棱边夹角：α，β，γ晶胞的描述晶体结构的描述原子半径：晶胞中原子密度最大方向相邻两原子之间距离的一半。晶胞中所含原子数：晶胞中所含原子数是指一个晶胞内真正包含的原子数目。致密度：是指晶胞中原子所占体积分数。晶面：通过原子中心的平面晶向：通过原子中心的直线所指的方向2.1纯金属的晶体结构Body-CenteredCubeFace-CenteredCubeHexagonalClose-Packed晶体缺陷：晶体缺陷：实际金属晶体结构与理想结构实际金属晶体结构与理想结构的偏离的偏离2.1纯金属的晶体结构单晶体：内部晶格位向完全一致的晶体(理想晶体)。如单晶Si半导体。多晶体：由许多位向不同的晶粒构成的晶体。（1）点缺陷：空位、间隙原子、置换原子（2）线缺陷：位错(刃型位错、螺型位错)（3）面缺陷：晶界与亚晶界2.1纯金属的晶体结构间隙原子晶格空位置换原子2.1纯金属的晶体结构1.纯金属的结晶条件2.纯金属的结晶过程3.晶粒大小的控制2.2金属的结晶与同素异构转变金属的结晶同素异构转变纯铁的同素异构转变1.1.纯金属的纯金属的结晶条件结晶条件晶体液体结晶结晶：液体-->晶体凝固：液体-->固体（晶体或非晶体）2.2金属的结晶结晶：一种原子排列状态（晶态或非晶态）过渡为另一种原子规则排列状态（晶态）的转变过程或物质中的原子由近程有序列向长程有序排列的过程冷却曲线冷却曲线tTT0Tn理论结晶温度开始结晶温度}ΔT纯金属结晶的条件就是应当有一定的过冷度（克服界面能）2.2金属的结晶1.1.纯金属的纯金属的结晶条件结晶条件结晶驱动力——ΔG≤02.2金属的结晶自然界的自发过程进行的热力学条件都是自由能≤0体系中各种能量的总和叫做内能，其中可以对外做功或向外释放的能量叫自由能。物质的稳定状态为其自由能最低状态！液、固两相的自由能随温度变化示意图2.22.2金属的结晶金属的结晶��纯金属结晶的条件纯金属结晶的条件就是要使实际结晶温度就是要使实际结晶温度低于理论结晶温度，也就是应当有一定的低于理论结晶温度，也就是应当有一定的过冷度！过冷度！冷却曲线冷却曲线tTT0Tn理论结晶温度开始结晶温度}ΔT过冷度：过冷度：ΔT=Tm-TnTmTn2.2金属的结晶过冷度：过冷度：金属的实际结晶温度与理论结晶温度的差值，称为过冷度．金属的实际结晶温度与理论结晶温度的差值，称为过冷度．��冷却速度越大，则过冷度越大。冷却速度越大，则过冷度越大。2.2金属的结晶与同素异构转变2.2.纯金属的纯金属的结晶过程结晶过程液态金属形核晶核长大形成多晶体形核和晶核长大的过程2.2金属的结晶与同素异构转变（（11）形核过程）形核过程两种形核方式——自发形核与非自发形核自发形核由液体金属内部原子聚集尺寸超过临界晶核尺寸后形成的结晶核心。非自发形核是依附于外来杂质上生成的晶核。2.2金属的结晶与同素异构转变两种形核方式——均匀形核与非均匀形核均匀形核只有大于或等于临界尺寸的晶胚才能成为晶核继续长大。因为只有到临界尺寸,体积自由能的减小才会超过表面自由能的增加,从而随着晶胚直径变大,总能量减小.2.2金属的结晶与同素异构转变非均匀形核是依附于外来杂质或容器(包括铸型)上生成的晶核。所需过冷度小于均匀形核,实际金属凝固大都是非均匀形核.（（22）晶核长大过程）晶核长大过程两种长大方式——平面生长与树枝状生长。平面生...