金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶教案

1、文檔編碼 : CJ7A1R4C2L9 HT5F10Q5U2Y5 ZD10V10P7K4A9精品教學(xué)教案金屬材料與熱處理教案【復(fù)習(xí)提問】1.何謂金屬的力學(xué)性能？金屬的力學(xué)性能包括哪些？2. 何謂金屬的工藝性能？主要包括哪些內(nèi)容？【新課】（ 2 課時）其次章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶【基本要求 】1.明白金屬的晶體結(jié)構(gòu)；2.把握純金屬的結(jié)晶過程；【重點 】1.有關(guān)金屬結(jié)構(gòu)的基本概念：晶面、晶向、晶體、晶格、單晶體、多晶體,金屬晶格的三種常見類型；2. 金屬結(jié)晶的基本過程；3.晶粒的概念及晶粒大小對金屬性能的影響；【難點 】實際金屬的晶體缺陷及其對金屬性能的影響（選講）； 2-1 金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、 晶體與

2、非晶體 晶體： 所謂晶體是指其原子（離子或分子）在空間呈規(guī)章排列的物體；（晶體內(nèi)的原子之所以在空間是規(guī)章排列,主要是由于各原子之間的相互吸引力與排 斥力相平穩(wěn)的結(jié)果；）原子在空間呈規(guī)章排列的固體物質(zhì)稱為“ 晶體 ” ；非晶體： 在物質(zhì)內(nèi)部,凡原子呈無序積存狀態(tài)的（如一般玻璃、松香、樹脂等）；非晶體的原子就是無規(guī)律、無次序地積存在一起的；二、晶體結(jié)構(gòu)的概念1晶格和晶胞 晶格： 把點陣中的結(jié)點假想用一系列平行直線連接起來構(gòu)成空間格子稱為晶格；晶胞： 構(gòu)成晶格的最基本單元；晶格中各種方位的原子面稱為“晶面 ” ,構(gòu)成晶格的最基本幾何單元稱為“ 晶胞 ”；2晶面和晶向 晶面： 點陣中的結(jié)點所構(gòu)成的平面

3、；晶向： 點陣中的結(jié)點所組成的直線；由于晶體中原子排列的規(guī)律性,可以用晶胞來描述其排列特點；（陣點（結(jié)點）：把原子（離子或分子）抽象為規(guī)章排列于空間的幾何點,稱為陣點或結(jié) 點；點陣：陣點（或結(jié)點）在空間的排列方式稱晶體精品教學(xué)教案晶體 晶格晶胞晶面晶向圖 2-1、2-2 晶體規(guī)章排列示意圖 三、 金屬晶格的類型（一）體心立方晶格體心立方晶格的晶胞是由八個原子構(gòu)成的立方體,子；并且在立方體的體中心仍有一個原屬于這種晶格的金屬有：鉻 Cr、釩 V、鎢 W、鉬 Mo 、及 -鐵 -Fe 圖 2-5 體心立方晶格（二）面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是由八個原子構(gòu)成的立方體,但在立方體的每個面上仍各有

4、一個原子；屬于這種晶格的金屬有：Al 、Cu、Ni 、Pb（ Fe）等精品教學(xué)教案圖 2-6 面心立方晶格（三）密排六方晶格 由 12 個原子構(gòu)成的簡潔六方晶體,且在上下兩個六方面心仍各有一個原子,而且簡潔六方體中心仍有3 個原子；Be）、 Mg 、Zn、鎘（ Cd）等；屬于這種晶格的金屬有鈹（圖 2-7 密排六方晶格 2-2 純金屬的結(jié)晶結(jié)晶的基本概念：一切物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程稱為凝固,如凝固后形成晶 體結(jié)構(gòu),就稱為結(jié)晶；金屬在固態(tài)下通常都是晶體,所以金屬自液態(tài)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的 過程,稱為金屬的結(jié)晶；一、純金屬的冷卻曲線及過冷度 實際結(jié)晶溫度的測定：（冷卻曲線）精品教學(xué)教案圖 2-10

5、 純金屬冷卻曲線可見,隨時間的增長,溫度逐步降低,當(dāng)?shù)?液體金屬向外散熱,但其溫度并沒下降,這是T0 溫度時顯現(xiàn)一平臺,說明這時雖然 由于在這一溫度液體開頭結(jié)晶向外散熱（結(jié)晶潛熱）,補償了液體對外的熱量散失,結(jié)晶終了后就 沒有結(jié)晶潛熱來補償熱量 的散失,所以溫度 又開頭下降；二、純金屬的結(jié)晶過程 晶核：作為結(jié)晶核心的微小晶體 晶粒：小晶體的外形呈顆粒狀,稱為“ 晶?！本Ы纾壕ЯＥc晶粒之間的界面稱為“ 晶界”單晶體：結(jié)晶后只有一個晶粒的晶體 多晶體：實際上由多種晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為“ 多晶體單晶體 多晶體 圖 2-13 單晶體與多晶體示意圖 三、晶粒大小對金屬力學(xué)性能的影響1）增加過冷度（過冷

6、度的影響）精品教學(xué)教案圖 2-14 過冷度對晶粒大小的影響過冷度大, F 大,結(jié)晶驅(qū)動力大,形核率和長大速度都大,且 N 的增加比 G 增加得快,提高了 N 與 G 的比值,晶粒變細,但過冷度過大,對晶粒細化不利,結(jié)晶發(fā)生困難；見圖 2-14；2）變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前,特意加入某些合金,造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點,使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加,從而提高了形核率,細化晶粒,這種處理方法即為變質(zhì)處理；3）振動處理：四、金屬晶體結(jié)構(gòu)的缺陷晶體缺陷：晶體中顯現(xiàn)的各種不規(guī)章的原子積存現(xiàn)象；1 空位、間隙原子和置代原子晶體中的空位、間隙原子、雜質(zhì)原子都是點缺陷；圖 2-15 點缺陷示意圖2 位錯可認為是晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的位錯局部滑移而造成；滑移部分與未滑移部分的交界線即為位錯線；精品教學(xué)教案圖 2-16 線缺陷示意圖 3 晶界和亞晶界圖 2-17 面缺陷示意圖【小結(jié)】同學(xué)總結(jié)本次課的內(nèi)容【作業(yè)】 P25/1、2、4、 6 【鞏固】 1.何謂晶體？何謂非晶體？2. 何謂晶格和晶胞？3.金屬晶格的常見類型有哪幾種？說出各自的晶胞特點；課后反饋：本章內(nèi)容新的名詞概