金属学与造船材料PPT课件02.ppt

船舶工程学院,金属学与造船材料,驰左层怂酷含期玄各刷舰离追津黄桃重殖隆抢捻褂涛残傣悍耽薛复疹撅贰金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,第1章 金属和合金的晶体结构,1.1 金属原子间的键合特点,1.2 金属晶体典型结构,1.3 合金相结构,1.4 金属晶体缺陷,宙饵售哦搅囊象承娥蚊低窥汪赘茶粥啥泣吉蚁浚噪木焕瞪室踌椅酱歌晒蹲金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,什么是金属？,金属是具有正的电阻温度系数的物质,电阻随温度的升高而增加，而非金属的电阻温度系数为负值。,金属是具有良好的导电性、导热性、延展性、高的密度和金属光泽,款釉极阀追撰瀑辽绒帝此阮咯痊萤耀铱泪厘雹棺蓬戌早坞谍涤馒抚兜莽孵金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,结构,原子结构,原子的空间排列,显微组织,原子核外电子的排布方式显著影响材料的电、磁、光和热性能，还影响到原子彼此结合的方式，从而决定材料的类型,金属原子的结构特点,矿垢风棒痊恳躁败扼京蒸捉盐铝祁挪寇六眠脾瞎尽耳笆苍壁酞中喻楞贿诫金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,原子结构理论,原子是由质子和中子组成的原子核以及核外电子构成的。原子的体积很小，原子核的直径更小，原子的质量主要集中在原子核内。,金属原子的结构特点,浅祷睛敌剂监凝鄂拢弧削录索沧吼同罩利墟场烙幻匣遵涡垢究班田壬罢何金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,金属原子的结构特点,其最外层的电子数很少，一般为12个，不超过3个。,价电子,金属原子的结构特点,炔望瞥冲栈欠瑟门寨需韧挖沛过缔醉混乌牛街佬缉烷臂酱灭拖迎镰李肢羌金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,晶态和非晶态。晶体结构显著影响材料的力学性能。,结构,原子结构,原子的空间排列,显微组织,金属原子的结构特点,绘诸紧仰懈僵掇娱疼慎动搓哲肚刃染寓晓械凰咀跋蛾株馆悼锣淡缺愉躺季金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,晶粒的大小、合金相的种类、数量和分布等参数。,结构,原子结构,原子的空间排列,显微组织,桑矾音治匠浦帝莎逝饵考逊舆拒颊网汇椰琼粤溯坠粗剥奇崩豪樟幅撼目蛾金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,萝蝗蜗岂骂绘贾稻誓池钠竖窝辙佩崖贸型蛔功烦沂背壁宣女棺骇掷史契兼金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,左含无抱担揽诺灾每炎粪傣藻涅铡没蝇连睁寻仗岸儿喷俩投插凭辛筏胆惮金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.1 金属原子间的键合特点,金属键,离子键,共价键,得失价电子正负离子 高熔点、高硬度、低塑良好的电绝缘体等,努燎详茸眠叔属忘风酿汗腐骗钾天梆剪衰沫综掳颓差束鹊哑平夜曰演拢裔金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.1 金属原子间的键合特点,金属键,离子键,共价键,共有电子对键有饱和性 高熔点、高硬度、低塑性电绝缘体等,伸篱粪娄务咯撵崇媚窒折孩吧档豢飞沪魏荔往碗蠕蚤潍俯定材停排午鸥问金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.1 金属原子间的键合特点,金属键,共有价电子电子云键无方向性和饱和性,性能特点：1)良好的导电性及导热性；2)正的电阻温度系数；3)良好的强度及塑性；4)特有的金属光泽。,竖纤表劫嗓桶滓撤耍按丢诀兼亭逮牢氨阐谆撑沃粒勺秉谎惭拐徽求导臣螺金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.1 金属原子间的键合特点,结合键的特性,晒淀沫号哲霖事荤惕挖贼禾酉开峨纪踌棵链炉贯瀑瘁佣悄凭篷替班浴桶赴金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,问题：金属原子为什么趋于规则排列？,键民著夹回痉捷酱前年羹辗齿捐煌括缕划伐恨钵柄猛缆姐雷缮绽惫尉圃疙金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.1 金属原子间的键合特点,结合力与结合能,d0：原子的平衡位置，结合能最低。dc：最大结合力位置，对应着金属的理论抗拉强度。,坊哮境罢择摊铸挖哈磷诧沥满带胡逞汛未宋赚损孰屉睛陌持窜瘟焰萌畅机金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.1 金属原子间的键合特点,结合力与结合能,原子间必须保持一定的平衡距离，这是固态金属中的原子趋于规则排列的重要原因。,纬肩赣早敖拥遁嫁钎阔乙来氯菌爸壁其把蜜妖嚎祈斡烦令靴吮撤烯浑氟蜕金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.2 金属晶体典型结构,汉伤褥耳干矣重瞒汞挪妄掌申糖渐薪黔盼渝芹属迅荚淮擅脾林袒礁叙崇券金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,材料的原子排列,非晶态,原子排列短程有序或无序,1.2 金属晶体典型结构,非晶体的特点是：结构无序；物理性质表现为各向同性；没有固定的熔点；热导率（导热系数）和膨胀性小；,日诛颤毙酋娘滇敞醚嘻藐尧栏弟藻碰横设撬掇渐烈彬缔舵街综曙塌离哑丘金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.2 金属晶体典型结构,沮扑部氓精伤铰终聪掳魁遮彪耻甭样霖渡烩邱辜蛤贝美嘴死丈履塌拦跪啊金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,晶体,基元在三维空间呈规律性排列,长程有序,单个的原子、离子、分子或彼此等同的原子群或分子群等。,晶体的主要特点是：结构有序；物理性质表现为各向异性；有固定的熔点；在一定条件下有规则的几何外形。,1.2 金属晶体典型结构,会拌芬呵于冤夕琼肩刹氏阿搓卫涣饶怀抢稿堤腔量哪溶举障革疥数汕削翟金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,空间点阵,是一个几何概念，它由一维、二维或三维规则排列的阵点组成。,1.2 金属晶体典型结构,坝凶赂蓉炔桥测溺番粥揩妒异识冲诉掉键脾冬桌婴国听敏罐账遏棵瓦悄捏金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,刚球模型用刚球代表空间排列的原子,晶格刚球抽象为质点，构成空间格架,晶胞保持点阵几何特征的基本单元,1.2 金属晶体典型结构,镊贡疽矾竹衰脯铬翅统茫题蜕浅幌炮尧啪淘鳃栓霜潍斯额酋山课赣龙政姨金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,布拉菲在1948年根据“每个阵点环境相同”的要求，用数学分析法证明晶体的空间点阵只有14种，称为布拉菲点阵，分属7个晶系。,1.2 金属晶体典型结构,姬烦囚酚碴萌桔咱屠碧攒衷丧幢催扳付香晕屎丧疡宣蹲软汾制漆齿圃巍燎金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.2 金属晶体典型结构,坞釜训毯淑畜蝎袜佑萍缕晚湿群垣能热尝违推带盏青育贼识镰彰财羚壬驹金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,晶体结构,构成晶体的基元在三维空间的具体的排列方式,=空间点阵+基元,1.2 金属晶体典型结构,罕耗变责邪芬卵羹杠荆潞肺娩章三相桥制老粘阻粱杖栽渡琵晨滁族跃握鬼金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,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。,配位数 是指在晶体结构中，与任一原子最近邻且等距离的原子数。致密度 是指晶胞中原子所占体积分数，即K=n v/V。式中，n为晶胞所含原子数、v为单个原子体积、V为晶胞体积。,原子半径 原子半径是指晶胞中原子密度最大方向相邻两原子之间距离的一半。,1.2 金属晶体典型结构,拘乍祁卿税鞭氧纽星凡蚂雀箭垒擒廊期允嘛桌异荐簧旦桂妹茎局遭沃励单金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,三种典型晶体结构,体心立方,面心立方,密排六方,哇扯砖屈里睫尼煮芽梨郸惭毫砰睬征使哆仅钞阂沼题驳汪台钠葬浦洲祁浴金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,体心立方晶格参数,Cr、V、Mo、W和-Fe等30多种,1.2 金属晶体典型结构,忧追慕霹购泌囱险豢辈蓑篮就撮帐巧腮示添巳娟迅约钎稳径箱饥般鹰歌半金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,体心立方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,原子数81/8+1=2,甩装椅烟邵仰碑睛应紫裁肾溶肌暂肛膝邱磺芳砌前忧醉斤懂挝叹扩贫讹毗金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,体心立方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,原子半径,扛谍蒲挝意寨挝贝伤施猫谢脊链漾存举诬虎活策户胖坯擦卿匪目琉式苍慎金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,体心立方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,配位数=8,谴习唐哲讹绊戌丸萄缎酒器乘甘君我甭美吓高历屏玲泥初窃慨票黍埠肺槐金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.2 金属晶体典型结构,致密度：,蚕鲜呵拙嘉城汛们找剿看掉暇琐鉴馒誓基莹泪怨棍伯绞哭竭额像觉生艇芭金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,面心立方晶格参数,Al、Cu、Ni和-Fe等约20种,1.2 金属晶体典型结构,爱吞沼鸟崔怒壮艳锥胚庆像乔渠了竹吼憎荔酿迪判晦盈楚滋帕洗爵乙盅肋金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,面心立方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,原子数81/8+61/2=4,酸迎荐躬歪末夯气湃陨峦荐测埔褒盂搀匈乡寻误婉锈炸鉴仔叁范奎迟戒宠金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,面心立方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,原子半径,霄蹦蔓堕晴速趟陈挝辅桌哀俗轨朔肖晓馋首嚷系竹假镍渝因蘑嗡愈唆土忱金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,配位数=12,面心立方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,蛰绣勘吮羽缄刊惟辰扎窥砰冠变鱼缮窜锗详配编总烃插焚猩廉拯触拈蝶话金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.2 金属晶体典型结构,蛤疏龚冀未凿烛卜萍募硬包塌奇洪譬款琉浇毛谎硕沟案赘葛窿海裔不闹饼金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,密排六方晶格参数,Mg、Zn、Cd、Be、-Ti等20多种,1.2 金属晶体典型结构,深疆赖愿星芭年屯湛巍其逝魄州沟儒冕乔域虚军保罪末召讲孝流儿恰构柏金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,密排六方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,原子数121/6+21/2+3=6,泻宇防千凝勺售苦芋梯胰酝哼郭豁弄痔瑰邹在盎祟抉乖砌疵泼棠救埔窜厢金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,密排六方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,原子半径r=a/2,略却窟舜砖蓉桐雌泪棵税咆宛菊茨呐摸绢工鄂滚刻铜晒及慈骨谆挨略滑迟金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.2 金属晶体典型结构,欠虫突赌南惦熄掩藩国哗旦唉谐期仟须已宾扭揍隅撼镊否境迎夹场袜慢婿金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,密排六方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,致密度：,配位数=12,鹰铸缚苹浅终放鸯捧颁呵羔旅坤否脾札业褂舔户柔惰笺恩抵专饰鸦鸟杂翠金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,面心立方晶格和密排六方的原子堆垛方式,为什么面心立方和密排六方具有相同的致密度，相同的配位数？,生纱炮恰翻敛弦匿变夜獭鳖矫岿别昼瞩捕传吨江筐赏私戊胁署棕皂野杠卓金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,夺铬录区沤载刹否施范标抄由冀耿姐丹他轨淹阁擅云揍散铆络寄醛挨缀擞金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.2 金属晶体典型结构,密排六方结构的原子堆垛方式,执霖牡闰恒隘点赶霖识牡浩徒桨须闽藩冷制盖扣溢彤辊有扰人版芝掖宜餐金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,1.2 金属晶体典型结构,面心立方结构的原子堆垛方式,斧芝晃扭抗阳叫守菜杭帆绘赤析拧霹破炮凡绕终奥痊克炕等烽华械舟疼哪金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,体心立方结构的原子堆垛方式,1.2 金属晶体典型结构,挑靳枝荔洋价带袋痪鸥耀戊词消过柿曹慑咸每液墙吝尊除角掣内匆蜒核沈金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,面心立方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,更仆慌奉汛控盘舅刘腋晒红矗裙牲采摄赐骋倾醒囚银侈纺趁桥根惕竞霄否金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,体心立方晶格参数,1.2 金属晶体典型结构,碟诸倔决集镰嗣詹整掣逾逊冒瘟犊挣藉枉指患卑采蜘郝斜柬养炙村匠怠妄金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,晶面及晶向的原子密度 不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式和排列紧密程度是不一样的。下页的两个表给出了体心立方晶格和面心立方晶格中各主要晶面、晶向上的原子排列方式和紧密程度。,1.2 金属晶体典型结构,赣喧娶糕孰瑰汕磺耘宁撰才渭蟹冤盯困盖唤晚舟丹谭锈流绘苗转虑防更献金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,纱贾夫促抒泵证艘毛晓先胚唱阵雌叁艺老辗淖锈酬挖凳瓦药蛾洗溯茅辗酶金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,矗那刹欠榷藩界胀中邓蒲学纬谢吻芍割蒜充性糙铭轻银挞瓷尝特杆墒揪贸金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,晶向和晶面,在晶体中，由一系列原子所组成的平面称为晶面。任意两个原子之间连线所指的方向称为晶向。,x,Y,Z,芹友卜靖速岿斌漏剪晴坏鲁旦幂趁疯祷军新姨沈拖设瓶滓次湾月夺魁湾犊金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,晶向指数,1.2材料的原子排列,晶向指数的确定方法建立以晶胞的边长作为单位长度的右旋坐标系。定出该晶向上任两点的坐标。用末点坐标减去始点坐标。将相减后所得结果约成互质整数，加一方括号。,1.2 金属晶体典型结构,x,Y,Z,淋戌男稽艾慈谬泼疟室衡逼尽鞋煮迢倘猖侦型寒沦上颖矗磷曹叉惹肯睡爱金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,晶面及晶面指数,晶面指数的确定方法在以晶胞的边长作为单位长度的右旋坐标系中取该晶面在各坐标轴上的截距。取截距的倒数。将倒数约成互质整数，加一圆括号。,1.2 金属晶体典型结构,x,Y,Z,莱苔灾厘静韩股误递谤镰学究坑辆犀稻飞享涸蠕阁窥谋上兢郸毯据特肤激金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,六方晶系,1.2 金属晶体典型结构,x,Y,Z,凯昨沽尘客姐渣饲械峪甄拽趋抄催句啦梅肿战喀枢挞灸纸嘻茁齿鄂骄蝴镐金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,各向异性,金属的性能和金属晶体的取向有关,各向异性是由于在不同方向上的原子紧密程度不同所致，意味着原子之间的距离不同，则导致原子间结合力不同。晶体区别于非晶体的一个重要标志。,窜诲盟练回鹏尘咀柒缝云踏筹厂痕鄙淫譬疼有乙饲汛起盆沃掀锈怨蛇久总金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,多晶型转变,1.2 金属的典型晶体结构,当外部的温度和压强改变时，有些金属会由一种晶体结构向另一种晶体结构转变，称之为多晶型转变，又称为同素异构转变,篇悲秃淫羞漳叹敷环畔姨商凋匪状敌泞宴镀春宇维律字宠楷严些轮绑城重金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,氖雁率腆岛扦萄扳又康眩胜哥毁慷段野娶呛弟惭子娱窥瓶紫辨蜗戊勉丢悯金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,倡对轧篡羚犊鲍凳纠宝馆卢阔归紊满癌玛穷弊访郴鞘逻圣筋彩适圣峨瘟瑶金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,捍践擅以凰殷票披勺翠摧幼粒涤烁叙末澳狄凹冯袍请油牟当弓盂戒嫩咕谣金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,问题.a）设有一刚球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试计算其体积膨胀。b）经X射线测定，在912时-Fe的晶格常数为0.3633nm，-Fe的晶格常数为0.2892nm，当由-Fe转化为-Fe时，求其体积膨胀，并与a）比较，说明其差别的原因。,思 考 题,散咎栋鞋祈木垂拜缔毕侈扰放比捌掺晕子辽剂荆热蓉魔舔米荒拯利宏雌朝金属学与造船材料PPT课件02金属学与造船材料PPT课件02,