金屬和金屬材料復(fù)習(xí)課件

金屬和金屬材料復(fù)習(xí)課件匯報人：日期:contents目錄金屬和金屬材料概述金屬的晶體結(jié)構(gòu)與性能金屬的合金與相圖金屬材料的加工與處理金屬材料的力學(xué)性能與測試常見金屬材料及其應(yīng)用01金屬和金屬材料概述金屬是一類元素，具有光澤、高度的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，以及良好的塑性和延展性。定義金屬原子間通常通過金屬鍵相互連接，形成了金屬晶體。金屬晶體中的自由電子使得金屬具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。特性金屬的定義和特性鐵、鋼、不銹鋼等，主要用于建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)械制造等領(lǐng)域。黑色金屬銅、鋁、鋅、鉛等，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐蝕等性能，廣泛應(yīng)用于電氣、電子、航空航天等領(lǐng)域。有色金屬金、銀、鉑等，具有高價值、穩(wěn)定性好、延展性強(qiáng)等特點(diǎn)，主要用于首飾、投資、電子工業(yè)等。貴金屬金屬材料的分類建筑領(lǐng)域：鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)、鋁合金門窗等。交通運(yùn)輸領(lǐng)域：汽車車身、飛機(jī)零部件、船舶構(gòu)造等。電氣電子領(lǐng)域：電線電纜、集成電路板、電子元器件等。家居用品領(lǐng)域：廚具、餐具、家具等。其他領(lǐng)域：醫(yī)療器械、航空航天、能源等。以上是關(guān)于金屬和金屬材料的一些基礎(chǔ)知識，掌握這些知識有助于更好地理解和應(yīng)用金屬材料。金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域02金屬的晶體結(jié)構(gòu)與性能晶格、晶胞和晶體金屬晶體由原子在三維空間里周期性重復(fù)排列構(gòu)成，晶格是描述這種排列方式的幾何框架，晶胞是晶格的最小單元，而晶體則是由無數(shù)個晶胞組成。常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)包括面心立方（FCC）、體心立方（BCC）和密排六方（HCP）等，不同晶體結(jié)構(gòu)決定了金屬的不同物理和化學(xué)性質(zhì)。金屬的晶體結(jié)構(gòu)如空位和間隙原子，它們是由原子缺失或多余引起的，對金屬的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能等有影響。如位錯，是由晶體內(nèi)原子面的錯動引起的，對金屬的塑性變形和強(qiáng)度等起決定性作用。金屬的晶體缺陷線缺陷點(diǎn)缺陷力學(xué)性能：晶體結(jié)構(gòu)影響金屬的硬度、強(qiáng)度和韌性等。例如，體心立方結(jié)構(gòu)的金屬通常具有較高的強(qiáng)度和硬度，而面心立方結(jié)構(gòu)的金屬則具有較好的韌性?；瘜W(xué)性能：晶體結(jié)構(gòu)還會影響金屬的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性和催化性能等。例如，密排六方結(jié)構(gòu)的金屬通常具有較好的耐腐蝕性。綜上所述，金屬的晶體結(jié)構(gòu)和晶體缺陷是決定其性能的關(guān)鍵因素，理解這些因素有助于更好地理解和應(yīng)用金屬材料。物理性能：晶體結(jié)構(gòu)對金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和磁性等也有影響。例如，金屬晶體中的自由電子決定了其良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。晶體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系03金屬的合金與相圖定義：合金是由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素與非金屬元素混合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。按組成元素的種類分：二元合金、三元合金等。分類按組成元素的物理狀態(tài)分：固溶體合金、金屬間化合物合金等。合金的定義與分類二元合金相圖是指二元系中合金的狀態(tài)與溫度、成分之間關(guān)系的圖解。定義常見二元合金相圖應(yīng)用勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖等。通過二元合金相圖，可以預(yù)測合金的性能，指導(dǎo)合金的設(shè)計和生產(chǎn)。030201二元合金相圖鐵碳合金01以鐵為基，加入碳元素形成的合金。根據(jù)碳含量的不同，可分為工業(yè)純鐵、鋼和鑄鐵。鋼的組織02由鐵素體和滲碳體組成的混合物。根據(jù)組織和性能特點(diǎn)，可分為碳素鋼、合金鋼等。性能03鋼的力學(xué)性能（如強(qiáng)度、硬度、韌性等）與其組織密切相關(guān)。通過熱處理等手段，可以改變鋼的組織，從而改善其性能。例如，通過淬火和回火處理，可以提高鋼的硬度和韌性。鐵碳合金與鋼的組織和性能04金屬材料的加工與處理通過錘擊或壓力使金屬產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和性能的加工方法。鍛造可以提高金屬的致密性、強(qiáng)度和韌性。鍛造通過軋機(jī)將金屬坯料壓平并延伸，得到所需截面形狀和尺寸的金屬材料的加工方法。軋制可用于生產(chǎn)板材、帶材、型材等。軋制將金屬坯料放入擠壓機(jī)中，通過模具的約束和擠壓力的作用，使金屬流出模具并獲得所需截面的加工方法。擠壓可以制造各種復(fù)雜截面形狀的金屬材料。擠壓金屬的塑性變形加工正火將金屬加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間后以較快速度冷卻的加工方法。正火可以提高金屬的硬度和強(qiáng)度。退火將金屬加熱到一定溫度，保溫一段時間后緩慢冷卻的加工方法。退火可以消除金屬內(nèi)應(yīng)力，改善金屬的塑性和韌性。淬火將金屬加熱到臨界溫度以上，然后以極快的速度冷卻的加工方法。淬火可以使金屬獲得馬氏體組織，顯著提高金屬的硬度和強(qiáng)度。金屬的熱處理通過電解作用，在金屬表面沉積一層其他金屬或合金的加工方法。電鍍可以改善金屬的耐腐蝕性、導(dǎo)電性和裝飾性。電鍍將涂料噴涂到金屬表面，形成一層保護(hù)膜的加工方法。噴涂可以保護(hù)金屬免受腐蝕和磨損，同時改善金屬的裝飾性。噴涂通過化學(xué)反應(yīng)在金屬表面生成一層致密的氧化膜、磷酸鹽膜等轉(zhuǎn)化膜的加工方法?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜處理可以提高金屬的耐腐蝕性和耐磨性?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜處理金屬的表面處理05金屬材料的力學(xué)性能與測試金屬材料在受到外力作用時，抵抗變形和破壞的能力，常用拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等指標(biāo)來表示。強(qiáng)度金屬材料在受到外力作用時，發(fā)生永久變形而不破裂的能力，常用延伸率、斷面收縮率等指標(biāo)來表示。塑性金屬材料在受到?jīng)_擊或振動作用時，吸收能量并抵抗破裂的能力，常用沖擊韌性、斷裂韌性等指標(biāo)來表示。韌性金屬材料抵抗局部塑性變形的能力，常用布氏硬度、洛氏硬度等指標(biāo)來表示。硬度金屬材料的力學(xué)性能拉伸試驗(yàn)表示金屬材料在拉伸過程中應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系曲線，包括彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和頸縮階段。應(yīng)力-應(yīng)變曲線彈性模量金屬材料在彈性階段內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間的比例常數(shù)，反映材料的剛度。將金屬材料試樣在拉伸機(jī)上逐漸拉伸，測量其拉伸過程中的力與變形量，并繪制出應(yīng)力-應(yīng)變曲線。拉伸試驗(yàn)與應(yīng)力-應(yīng)變曲線硬度測試通過一定形狀的壓頭在金屬材料表面施加一定載荷，然后測量壓痕的直徑或深度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)換算成硬度值。不同硬度測試方法有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。沖擊韌性測試將金屬材料試樣在沖擊試驗(yàn)機(jī)上以一定速度和角度進(jìn)行沖擊，測量試樣破裂所需的沖擊功，并計算沖擊韌性值。沖擊韌性反映了材料在瞬間沖擊下的抗破裂能力。硬度測試與沖擊韌性測試06常見金屬材料及其應(yīng)用鋁合金具有較低的密度，同時保持良好的強(qiáng)度，因此廣泛應(yīng)用于航空、汽車等領(lǐng)域。輕質(zhì)高強(qiáng)鋁表面易形成一層致密的氧化膜，具有良好的耐大氣腐蝕性能。耐腐蝕鋁具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，常用于制造電線、電纜、散熱器等。導(dǎo)電導(dǎo)熱性鋁及鋁合金銅具有極佳的導(dǎo)電性能，廣泛用于制造電線、電纜、電器元件等。優(yōu)良導(dǎo)電性銅合金具有良好的耐腐蝕性，可用于制造海洋工程設(shè)備、化工設(shè)備等。耐腐蝕性銅及銅合金易于加工成各種形狀，適用于制造復(fù)雜的零部件。良好的加工性銅及銅合金耐腐蝕性鈦合金在海水、大氣等環(huán)境中具有良好的耐腐蝕性，常用于制造海洋工程設(shè)備。生物相容性鈦合金在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如制造人工關(guān)節(jié)、牙科種植體等，因?yàn)槠渚哂辛己玫纳锵嗳菪浴８邚?qiáng)度鈦合金具有極高的強(qiáng)度，同時保持較低的密度，適用于航空、航天等領(lǐng)域。鈦及鈦合金03可再生性鎂資源豐富，且鎂合金可回收利用，有利于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。01極輕質(zhì)鎂是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，適用于對重量要求嚴(yán)格的領(lǐng)域，如航空、汽車等。02減震性鎂合金具有良好的減震性能，可降低噪音和振動，提高設(shè)備舒適性。鎂及鎂合