工程材料復(fù)習(xí)資料(上)詳解

晶體中原子(離子和分子)規(guī)則排列的方式稱為晶體結(jié)構(gòu)。為方便研究，假設(shè)通過金屬原子(離子)的中心畫出許多空間直線，這些直線形成的空間架構(gòu)，稱為晶格。能反映該晶格特征的最小組成單元稱為晶胞。晶胞在三維空間重復(fù)排列構(gòu)成晶格。1.體心立方晶胞(格)BCCTiVCrMnFeMoW2.面心立方晶胞(格)FCCAlMnFeCoNiCuAgPtAuPb3.密排六方晶胞(格)HCPBeMgTiCrCoZn按照幾何特征，晶體缺陷分為點缺陷、線缺陷、面缺陷。(1)點缺陷p17在三維尺度很小不超過幾個原子直徑的缺陷。在晶體晶格中，若某結(jié)點上沒有原子，則此結(jié)點稱為空位。塑性變形、高能粒子輻射、熱處理等會促進(jìn)空位的形成。位于晶格間隙中的原子叫間隙原子。間隙原子會造成其附近晶格的很大畸變。任何純金屬中存在的其他元素原子。當(dāng)異類原子的半徑比金屬原子的半徑接近時，異類原子可能占據(jù)晶格的一些結(jié)點。當(dāng)異類原子半徑比金屬原子半徑小時，異類原子位于晶空位的存在有利于金屬內(nèi)部原子的遷徙(擴(kuò)散)。(2)線缺陷p18在金屬晶體中，晶體的一部分相對于另一部分出現(xiàn)一個多余的原子面，這個多余的半原子面猶如切入晶體的刀片，刀片的刃口線為位錯線。原子排列較疏區(qū)域原子受拉應(yīng)力。原子排列較疏區(qū)域吸納大直徑的異類原子。C．位錯具有易動性，在外力作用下，位錯能產(chǎn)生移動。刃型位錯移動的方向與切應(yīng)力方向相同，螺型位錯移動方向與切應(yīng)力方向垂直。D．少量位錯降低材料性能，大量位錯提高材料性能。(3)面缺陷二維尺度很大而三維尺度很小的缺陷。晶粒與晶粒之間的接觸面叫晶界。晶界在空中呈網(wǎng)狀，晶界上原子的排列規(guī)則性較差。晶粒由許多相位差很小的亞晶粒組成，晶粒中的亞晶粒又稱晶塊(鑲嵌塊)。亞晶粒之間的邊界為亞晶界。亞晶界是晶粒內(nèi)的一中面缺陷。在晶界、亞晶界上，晶格畸變較大，原子處于較高的能量狀態(tài)。界的總能量。在高溫時，晶粒容易長大。多越細(xì)。越大，塑形越好。1.組成合金的獨立的、最基本的單元叫組元。組元可以是金屬元素、非金屬元素2.合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨性等力學(xué)性能比純金屬高。某些合金還有特殊的電、磁、耐熱、耐蝕等物理化學(xué)性能。在金屬或合金中，具有一定化學(xué)成分和一定晶體結(jié)構(gòu)的均勻組成部分叫相。液(1)固溶體合金組元通過溶解形成一種成分和性能均勻、且結(jié)構(gòu)與組元之一相同溶質(zhì)在溶劑晶格中的位置置換固溶體溶質(zhì)原子在溶劑中的溶解度有限固溶體溶質(zhì)原子在溶劑中的溶解度無限固溶體溶質(zhì)原子在固溶體中分布是否規(guī)律有序固溶體無序固熔體在一定條件下，一些合金的無序固溶體可以轉(zhuǎn)化為有序固溶體，這種轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚧蔁o限固溶體。當(dāng)組元原子半徑相差較大時，容易形成間隙固溶體。能通過形成固溶體使金屬強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱之為固溶強(qiáng)化。金屬材料的組織取決于它的化學(xué)成分和制造工藝過程。不同的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鐵碳合金在平衡結(jié)晶后獲得的室溫組織不同。金屬材料的性能工藝性能使用性能制造工藝過程中材料適應(yīng)加工的性能金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)的性能(1)鑄造性能流動性偏析傾向熔融金屬的流動能力鑄件在凝固冷卻過程中體積和尺寸減少的凝固后鑄件化學(xué)成分和組織不均勻現(xiàn)象(2)鍛造性能(3)焊接性能(4)切削加工性能塑形越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。碳含量和合金元素含量越高，焊接性能越差。(1)強(qiáng)度金屬材料抵抗塑形變形或斷裂的能力(2)塑形斷裂前金屬材料產(chǎn)生永久變形能力，用斷后伸長率和斷面(3)硬度受壓時抵抗局部塑形變形的能力。布氏硬度洛氏硬度(4)韌性(5)疲勞強(qiáng)度(6)斷裂韌性(1)密度ρ=m/v(2)熔點(3)導(dǎo)熱性(4)導(dǎo)電性(1)耐腐蝕性(2)抗氧化性學(xué)狀態(tài)p421.過冷度理論結(jié)晶溫度T0與開始結(jié)晶溫度Tn之差為過冷度，用△T表示在恒溫條件下，只有引起體能自由度(即對外做功的那部分能量)降低的過程才能自發(fā)進(jìn)行。2.純金屬的結(jié)晶過程液態(tài)金屬結(jié)晶是由形核和長大兩個密切聯(lián)系的基本過程來實現(xiàn)的。晶核的形成有自發(fā)形核和非自發(fā)形核兩種方式。(1)自發(fā)形核液態(tài)中，大于臨界晶核尺寸的短程有序原子集團(tuán)變得穩(wěn)定，形成結(jié)晶核心 (在一定過冷度下能形成結(jié)晶核心的短程有序原子集團(tuán)的最小半徑叫臨界晶核尺寸。過冷(2)非自發(fā)形核實際金屬往往含有雜質(zhì)。雜質(zhì)的存在能促進(jìn)晶核的形成。依附雜質(zhì)而生成自發(fā)晶核和非自發(fā)晶核是同時存在的，在實際金屬和合金中，非自發(fā)形核比自發(fā)形核更重要，往往起優(yōu)先主導(dǎo)的作用。平面長大樹枝狀長大的。金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象。e細(xì)等軸晶區(qū)柱狀晶區(qū)粗等軸晶區(qū)金屬的晶粒越小，金屬的強(qiáng)度、塑形和韌性越好。使細(xì)晶強(qiáng)化，是提高金屬力學(xué)徑之一。1.細(xì)化鑄態(tài)金屬晶粒的措施2.定向結(jié)晶3.單晶的制取過冷度變質(zhì)處理根據(jù)結(jié)晶理論，制備單晶的基本要求是只存在一個晶核，要嚴(yán)格防止另外形核。制取方法尖端形核法垂直提拉法十一.鐵三相圖p73★1.金屬發(fā)生塑形變形，隨變形度的增大，金屬強(qiáng)度和硬度顯著提高，塑性和韌性明顯下降的現(xiàn)象為加工硬化(形變強(qiáng)化)。2.由于纖維組織和形變織構(gòu)的形成，使金屬的性能產(chǎn)生各向異性。(如沿纖維方向的強(qiáng)別很大，零件的邊緣出現(xiàn)“制耳”。3.產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力p長大的過程。復(fù)變形后的金屬在較低溫度進(jìn)行加熱，會發(fā)生回復(fù)過程。產(chǎn)生回復(fù)的溫度是T回復(fù)=(0.25~0.3)T熔點式中T熔點表示該金屬的熔點。常利用回復(fù)過程對變形金屬進(jìn)行去應(yīng)力退火，以降低殘余內(nèi)應(yīng)力，保證加工硬化效果。2.再結(jié)晶變形后的金屬在較高溫度加熱時，由于原子擴(kuò)散能力增大，被拉長(壓扁)、破粹的晶大變成均勻、細(xì)小的等軸晶，這個過程稱為再結(jié)晶。再結(jié)晶生成的新晶粒的晶格類型與變形前、后的晶格類型