金属材料与热处理 模块四 课题一 合金的相及组织的基本类型
- 格式:pptx
- 大小:672.23 KB
- 文档页数:15
合金组织常见基本类型合金组织是一种由两种或更多金属或非金属元素组成的材料。
这些元素通过物理或化学方法结合在一起,形成了新的材料,具有独特的性能和用途。
合金组织种类繁多,常见的基本类型包括以下几种:1. 合固溶体型合金组织:合固溶体型合金是由两种或更多金属元素组成,通过固溶体的形式混合在一起。
其中一种金属是主要的溶质,而其他金属是溶剂。
这种合金组织具有均匀的结构,可以提高材料的强度和硬度。
2. 间质溶质型合金组织:间质溶质型合金是由金属元素和非金属元素(间质元素)组成的。
在这种合金中,间质元素通过溶解在金属晶格中,改变晶格结构和性能。
这种合金组织可以提高材料的耐腐蚀性和耐磨性。
3. 相变型合金组织:相变型合金是由两种或更多金属元素组成,通过相变的方式改变组织结构和性能。
这些相变包括固态相变(如时效硬化)和液态相变(如淬火)。
相变型合金组织具有优异的热处理性能和可调性,广泛应用于高温、高压和高强度领域。
4. 亚稳型合金组织:亚稳型合金是指具有非平衡结构和性能的合金组织。
这种合金通过控制制备条件,利用物理或化学方法使材料呈现亚稳状态。
亚稳型合金常用于高性能材料、储氢材料和电子器件等领域。
合金组织的选择和设计对材料的性能至关重要。
通过选择适当的合金组织,可以改善材料的力学性能、热学性能、耐腐蚀性等方面的特性。
同时,合金组织还可以影响材料的可加工性和可靠性。
在合金组织的研究和设计中,需要综合考虑合金元素的成分、比例、热处理工艺以及材料的使用环境和要求等因素。
通过合金组织的巧妙设计和调控,可以实现材料性能的最大化和优化,推动相关工业领域的发展和进步。
总之,合金组织是材料科学和工程领域的重要研究方向之一。
通过深入了解合金组织的种类和特性,可以为合金材料的开发和应用提供有力的指导,促进材料技术的进步和创新。
第2章纯金属的结晶与铁碳合金不同的金属材料具有不同的性能,即使是同一种材料,在不同的条件下其性能也不相同。
金属材料之所以具有不同的性能与它的晶体结构有密切的关系。
纯金属虽然具有好的导电性、导热性,在工业中获得了一定的应用,但力学性能较低,价格较高,且种类有限,因此,工业生产上应用的金属材料大都是合金,尤其是铁碳合金。
第一节金属的晶体结构一、金属的晶体结构金属及合金的性能是由其成分及内部的结构所决定。
一切固态物质按其构造可分为晶体(crystalloid,crystal)与非晶体(noncrystal)两种。
非晶体的特点是原子的排列不规则,如玻璃、沥青和松香等都是非晶体。
晶体的特点是它们的原子都按一定的次序作有规则的排列,如金刚石、石墨和一切固态金属都属于晶体。
为了便于分析和描述晶体中原子排列的情况,把每个原子看成一个小球,把这些小球用假想线条连接起来,就得到一个抽象化了的空间格子。
这种表示晶体中原子排列形式的空间格子叫晶格(crystal lattice)。
晶格的最小单元称为晶胞(unit cell)。
晶胞中原子排列的规律能完全代表整个晶格中原子排列的规律,人们研究金属的晶格结构,一般都是取出晶胞来研究的。
二、常见的晶格类型常见的金属晶体的晶格形式有如下三种:1.体心立方晶格(BCC(Body-Centered Cubic [lattice]))原子分布在立方体的各结点和中心处,其特点是金属原子占据着立方体的八个顶角和中心,属于这一类的金属有铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钒(V)和α-Fe(温度小于912℃纯铁)。
这类金属有相当大的强度和较好的塑性。
2.面心立方晶格(FCC(Face Centered Cubic [lattice]))原子分布在立方体的各结点和各面的中心处。
金属原子除占据立方体的八个顶角外,立方体的六个面的中心也各有一个金属原子。
属于这种晶格的金属有铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)和γ-Fe等(温度在1394℃~912℃纯铁)。
合金组织常见基本类型
合金组织常见的基本类型主要包括以下几种:
1. 铸造合金:多种金属通过熔融混合后,倒入模具中进行冷却凝固而形成的一种合金。
常见的铸造合金有铁铸件、铝铸件、铜铸件等。
2. 粉末冶金合金:通过将金属或合金原料粉末混合,并按一定的比例和工艺条件,利用压制、烧结等工艺制备出的合金材料。
常见的粉末冶金合金有钢粉末冶金件、钛合金粉末冶金件等。
3. 变形合金:通过对金属进行锻造、轧制、拉伸等力的作用,使其形状和性能发生变化而形成的合金。
常见的变形合金有高速钢、不锈钢、铝合金等。
4. 焊接合金:通过焊接技术将两种或多种金属材料拼接起来形成的合金。
常见的焊接合金有焊接钢材、焊接铝材、焊接铜材等。
5. 钎焊合金:通过钎焊技术将金属材料与较低熔点的合金焊料连接起来形成的合金。
常见的钎焊合金有银焊料、铝焊料、黄铜焊料等。
6. 热处理合金:通过热处理工艺对金属进行加热或冷却处理,改变其组织结构和性能而形成的合金。
常见的热处理合金有时效硬化铝合金、奥氏体不锈钢等。
7. 复合材料:将两种或多种不同材料通过化学结合或物理结合的方式组合在一起,形成具有新的性能和用途的合金。
常见的复合材料有金属基复合材料、聚合物基复合材料等。
《金属材料与热处理》综合训练知识点训练解答(大学期末复习资料)模块二金属的晶体结构(P36)1.名词解释:晶体、晶格、晶胞、多晶体、晶粒、晶界、点缺陷。
答:晶体:晶体是指组成物质的微粒在三维空间做有规则、周期性排列形成的物质。
晶格:为了更清楚地表示晶体中原子的排列规律,可以将原子简化为一个质点,并且用假想的线条将各个原子的中心连接起来,这样就形成了一个能够抽象的、用于反映原子排列规律的空间格架,称为晶格晶胞:晶体中能够完全反映晶格特征的最小的几何单元。
多晶体:多晶体是指整块金属材料包含着许多小晶体,每个小晶体的晶格位向基本一致,但是各个小晶体之间的位向不同。
由许多小晶体组成的晶体结构称为多晶体结构。
晶粒:多晶体中的每个外形不规则的、呈颗粒状的小晶体称为晶粒。
晶界:多晶体材料中相邻晶粒的界面称为晶界。
点缺陷:是指在原子尺寸范围内在长、宽、高三个尺寸方向上尺寸都很小的缺陷。
2.实际金属晶体中存在哪几种缺陷?这些缺陷对金属性能有何影响?答:按照几何特征不同,晶体缺陷可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。
其中点缺陷包括空位、间隙原子和置换原子;线缺陷就是各种类型的位错,基本类型有刃型位错和螺型位错两种;面缺陷就是晶界、亚晶界。
各类缺陷的出现使原子间作用力的平衡遭到破坏,促使缺陷周围的原子发生靠拢或撑开,即产生了晶格畸变。
晶格畸变将会引起金属强度、硬度、电阻等性能的变化。
3.金属中常见的晶体结构有哪几种?答:体心立方晶格(bcc)、面心立方晶格(fcc)和密排六方晶格(hcp)三种。
模块三金属的结晶(P46)一、填空题1、金属的结晶是指由原子不规则排列的近程有序,转变为原子规则排列的晶体过程。
2、纯金属的冷却曲线是用热分析法测定的。
冷却曲线的纵坐标表示温度,横坐标表示冷却时间。
3、金属的理论结晶温度和金属的实际结晶温度之差称为过冷度。
4、过冷度的大小与冷却速度有关,冷速越快,金属的实际结晶温度越,过冷度也就越大。
第一节合金中的相一、合金的基本概念1.合金合金是以•种金属为基础,加入其它金属或非金属,经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
即合金是由两种或两种以上的元素所组成的金属材料。
例如, 工业上广泛应用的钢铁材料就是铁和碳组成的合金。
2.组元组成含金最简单的、最基本的、能够独立存在的元素称为组元,简称元。
组元一般是指元素,但有时稳定的化合物也可以作为组元,如A1A> CaO等。
合金按组元的数目可分为二元合金、三元合金及多元合金。
3 .合金系由两个或两个以上组元按不同比例配制成一系列不同成分的合金,这一系列合金构成一个合金系统,简称合金系。
例如黄铜是由铜和锌组成的二元合金系。
(如课13页图2—4是铜和竦的合金系)4.相合金中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
如均匀的液体称为单相,液相和固相同时存在则称为两相。
5.组织由单相或多相组成的具有一定形态的聚合物,纯金属的组织是由一个相组成的,合金的组织可以是一个相或多个相组成。
二、合金的相结构合金之所以比纯金属性能优越,主要是由于合金的内部结构不同于纯金属。
合金的内部结构比较复杂,但根据各元素在结晶时相互作用的不同可以把它们归纳为三种。
1・固溶体固溶体就是在固态下,两种或两种以上的物质互相溶解构成的单•均匀的物质。
例如,铜镣合金就是以铜(溶剂)和镣(溶质)形成的固溶体,固溶体具有与溶剂金属同样的晶体结构。
这种溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体叫做固溶体。
根据固溶体晶格中溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同,分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
如图所示。
置换固溶体间隙固溶体固溶体晶格的畸变(如图)使合金强度和硬度升高,而塑性下降,这种现象称为固溶强化。
固溶强化是提高合金机械性能的重要途径之一。
2.金属化合物是指合金各组元的原子按一定的整数比化合而成的一种新的金属化合物。
它的晶体结构不同于组成元素的晶体结构,而且其晶格一般都比较复杂。
职业技校金属材料与热处理(劳动版第五版)教案:合金及其组织复习旧课:硬度的试验原理及表示方法。
引入新课:合金的性能取决于其相的结构,根据构成合金的各组之间相互作用的不同,合金中相结构分为固溶体、金属化合物、混合物三大类大类大类大类,下面我将和同学们共同来探讨这三种合金组织的晶格类型下面我将和同学们共同来探讨这三种合金组织的晶格类型性能特点等能特点等讲授新课:合金及其组织一、合金的基本概念:1.合金合金是一种金属元素与其它金属元素可非金属元素通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质。
例如:普通黄铜是由铜锌两种金属元素组成的合金,碳素钢是由铁和碳组成的合金。
2.组元或元的概念:组成合金的最基本的独立物质称为组元或元。
硬铝是由铝、铜、镁或铝、铜、锰组成的三元合金。
(∵合金中元数目的多少,合金可分为:二元、三元、多元合金。
)3.相的概念在合金中成分、结构及性能相同的的组成部分称为相。
注:合金的性能一般都是由组成合金的各相性能、数量、各相组合情况所决定。
4.组织:所谓合金的组织,是指合金中不同相之间相互组合配置的状态。
二、合金的组织合金中各组元之间结合方式不同,合金组织可分为:固溶体、金属化合物、混合物1.固溶体固溶体是一种组元的在子深入另一组元的晶格中所形成的均匀固相。
溶入的元素称为溶质,而基体元素称为溶剂。
固溶体仍然保持溶剂的晶格类型。
1)、分类:∵溶质原子在溶剂晶格中分布情况不同,∴可分为:(1)、间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成的固溶体称为间隙固溶体。
(2)、置换固溶体溶质原子置换了溶剂晶格结点上某些原子而形成的固容体称为置换固溶体。
2)、性能影响:材料塑性变形抗力↑→强、硬度↑的现象称“固溶强化”(强化金材的重要途径)。
2.金属化合物合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物。
其性能物特点是熔点高,硬度高,脆性大。
金属化合物能提高合金的硬度和耐磨性,但塑性和韧性会降低。