文档介绍：“工程材料基础”
绪论
材料在社会发展中的作用
材料的发展与人类社会的发展紧密联系
人类社会历史:石器时代、
铜器时代和铁器时代
我国劳动人民在材料发展上曾取得辉煌成就
材料在现代科技中占有重要地位
材料、信息和能源是现代科技三大支柱
工程材料的分类及性能特点
本课程的任务及主要内容
材料的性能→应用
材料的组织、结构→性能
材料的化学成分↘材料的组织
材料的加工工艺↗材料的结构
即:
材料的化学成分↘材料的组织
材料的加工工艺↗材料的结构
→性能→应用
主要内容:金属的晶体结构、合金相结构、金属的结晶、二元合金相图、铁碳合金相图、金属与合金的塑性变形、固态金属中的扩散、热处理原理与工艺、高分子材料结构与性能、陶瓷材料结构与性能
教学要求
教学环节:讲课36,习题课4,实验8
课程特点:技术基础课,掌握原
理和方法,联系实际
教学要求: 、作好笔记
:概念、
归纳总结、记忆
考核问题
成绩分配:平时成绩:30%(实验15%;
习题15%);考试70%,有期中测验
考试方式:期末考试以笔试为主,少
量同学可申请口试(人数<10%)
主要参考书
1.“材料科学基础”,马泗春主编,陕西科技出版社
2.“Principles of Materials Science and Engineering”第三版,作者:William ,出版社:McGraw-Hill,Inc.
金属的晶体结构
§
金属的特性
金属晶体
良好的导电性和导热性
正的电阻温度系数
具有金属光泽
良好的塑性变形能力
二、金属原子的结构特点
两个特点:
(1).最外层电子数少,一般1-2个,且
与原子核结合力弱,易成正离子;
(2)过渡族金属(Cr,Fe,Co,Ni,Mo
等)具有未填满的次外电子层,
造成其化合价可变,结合力强等,
具有高强度、高熔点的特点
三、金属原子的键合方式
金属键
四、金属原子间的结合力和结合能
双原子模型,三原子模型
周期势场
五、对金属特性的解释
金属晶体,导电性和导热性
正的电阻温度系数,金属光泽
塑性变性能力
重点:材料性能与微观结构关系,
金属特性及其微观解释,金属键
§ 金属的晶体性
晶体的特性
固态物质按其原子或分子的排列特征,可分为晶体和非晶体。
晶体:原子(或分子)在三维空间呈有规则的周期性重复排列,如大多数金属和合金、食盐、宝石、冰块等。
非晶体:原子呈无规则排列,至多短程规则排列,如玻璃、松香、沥青等。
性能差别:晶体:一定的熔点、各向异性、规则多面体的对称外形等;
非晶体:没有确定的熔点、各向同性、无一定的几何外形。
注意:,伪各向同性;
、非晶体间可相互转化。
二、金属的晶体性
一般金属和合金都是晶体,其内部原子按一定的规律重复地排列,这是原子间相互作用的结果。
金属晶体的结合键为金属键,正离子、自由电子因强烈的静电作用紧密地结合在一起,原子总是趋向于紧密排列,这是金属晶体的一个重要特点。
三、原子规则排列的抽象化
视晶体为理想晶体;
原子排列的抽象化:空间球体堆垛模型→将原子视为几何点,结点→空间点阵:从晶体结构中抽象出来的非物质性的空间几何图形,并能明确显示晶体结构中物质点排列的周期性和规律性→晶格:将点阵中的阵点用直线连接起来,形成的空间格架。晶格的一个重要特点是每个晶格结点都具有完全相同的周围邻点→晶胞:晶格具有周期性,可从晶格中取出一个有代表性的单元来研究。晶胞通常取平行六面体。
晶胞的几何特征:三个坐标轴X、Y、Z为晶轴;三个棱边长a、b、c称为点阵常数或晶格常数,α、β、γ称为轴间角。六个参数可描述晶胞的几何特征。
根据晶胞的棱边长度及晶轴夹角的不同情况,可将晶体分为七个晶系,典型的金属晶体为立方晶系,即a=b=c,α=β=γ=90o.
14种布拉菲点阵
四、立方晶系的晶向指数和晶面指数
在晶体中,任意两个原子之间的连线称为原子列,其所指方向称为晶向;由一系列原子所组成的平面称为晶面,为确定原子列和晶面在晶体中的位向,采用晶向指数和晶面指数
晶向指数
确定晶向指数的方法
选定晶胞的某一阵点为原点, 以晶胞的三条棱边为坐标轴, 以棱边的长度为单位长度;