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金属结构与组织激光打孔

百威五金网 2022-11-09 20:59:28

金属结构与组织

金属结构与组织 2011: 一 金属的晶体结构一、金属的组成及一般特性1.金属的组成:(1) 原子结合的特点a.靠金属键,电子共有化;b.正、负原子与电子之间排列的具体形式没有特殊要求。

2. 金属的特性a.良好的导电性,导热性;b.强度高;c.具有塑性;d.具有一定光泽;e.晶体特性:有规则排列;有固定熔点;各向异性。二、纯金属的晶体结构(7大类,14种) 1.晶体的基本概念:

a.晶格:利用假想直线将各阵点连接起来,使其构成三维空间格子

晶胞、晶轴和点阵矢量 晶胞

b.晶胞:晶格中最能代表原子排列规律的最小几何单元c.晶格常数:晶胞三维方向尺寸 表示方法:用 a、b、c单位Å (1 Å=10-8cm)和棱角夹角 α、β、γ2.金属常见晶体结构a.体心立方结构(bcc) a=b=c α=β=γ=90°每个晶胞中含有 2 个原子

b.面心立方晶格(fcc) a=b=c α =β =γ =90°每个晶胞中含有 4 个原子

c.密排六方晶格(正六棱柱)(hcp) a=b≠c,α=120°,β=γ=90,每个晶胞中有6个原子

3.晶体结构的致密度致密度:反映晶体中原子排列的紧密程度。用原子体积与晶胞体积之比来表示.金属晶胞体积中原子所占有得体积百分数.表示方法: K=nv/V 其中n 为晶胞原子数;v是一个原子体积;V是晶胞体积.a.体心立方 K=68%b.面心立方 K=74%c.密排六方 K=74% 4.晶面和晶向① 晶面:晶格中各个方位的原子层所构成的平面② 晶向:晶格中各种原子排列的位向。③ 晶面族:晶向族

二 实际金属的晶体结构一、实际金属的多晶体结构1.单晶体:由一个核心(称为晶核)生长而成的晶体特征:同一位向 如金刚石、水晶单晶硅等2.多晶体:由不同位向的小晶体所组成特性:整体无各向异性a.晶粒:每一个小晶体称为一个晶粒b.晶界:晶粒与晶粒之间的晶面称为晶界;多晶体金属中,结构、成分相同但位向不同的相邻晶粒之间的界面二、金属晶体的缺陷1.晶体缺陷:实际晶体中原子偏离规则排列的局部区域2.晶体缺陷的三种形式a.点缺陷:4种类性b.线缺陷:又称位错,是晶体中某一处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。分刃型位错和螺型位错两类。c.面缺陷:主要有晶界亚晶界。

晶界的许多特性都是由晶界原子排列混乱导致能量较高所造成的。3.晶体缺陷对金属材料带来的性能影响缺陷的存在对金属的物理性能和机械性能都有一定的影响,利用缺陷强化金属;点缺陷:固溶强化;线缺陷:加工硬化;面缺陷:细晶强化

三 金属晶体的形成 一、金属结晶的概念1.结晶:由液态金属转变为固态金属的过程称凝固。金属的凝固主要是晶核形成和晶体长大的过程,所以也称为结晶。2.金属结晶的研究方法 热分析法得金属的冷却曲线3.现象 T0温度:平衡结晶温度(理论结晶温度);Tn温度:实际结晶温度;△T=T0-Tn :过冷度 二、金属结晶的条件1.必要条件:① 过冷度: △T=T0-Tn

纯金属的冷却曲线

②发过程,由结晶时的能量条件决定的两相的自由能差值△F是两相间发生相转变的驱动力。过冷度越大,液态和固态的相的自由能差越大,即相变驱动力越大,所以凝固速度越快。③ 影响△T的因素(△T不是一个恒定值)a.金属本性 b.杂质。金属越纯过冷度越大c.冷却速度 冷却速度越大,过冷度越大(滞后现象)2.另一个条件 :原子扩散(基本存在的)---- 结构起伏;与温度有关,温度升高,扩散增强

三、金属结晶的过程和规律1.结晶过程① 晶核:a.自发:均匀形核b.非自发:非均匀形核② 晶粒形成与长大2.结晶的速度和结晶后晶粒的大小① 形核率 n ② 长大率 G两者均与过冷度有关3.晶粒大小(粗细)对金属性能的影响 升高 HB 升高 改善4.控制晶粒大小的措施① 增大过冷度 不同型壁 大铸铁:加冷铁② 变质处理 增加非自发形核③ 振动

(end)

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