金属材料性质36页PPT
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硅的基本性质
硅的基本性质(共36页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章硅的基本性质硅属元素周期表第三周期ⅣA族，原子序数l4，原子量28．085。
硅原子的电子排布为1s22s22p63s23p2，原子价主要为4价，其次为2价，因而硅的化合物有二价化合物和四价化合物，四价化合物比较稳定。
地球上硅的丰度为25．8％。
硅在自然界的同位素及其所占的比例分别为：28Si为92．23％，29Si为4．67％，30Si为3．10％。
硅晶体中原子以共价键结合，并具有正四面体晶体学特征。
在常压下，硅晶体具有金刚石型结构，晶格常数a=0．5430nm，加压至l5GPa，则变为面心立方型，a=0．6636nm。
硅是最重要的元素半导体，是电子工业的基础材料，它的许多重要的物理化学性质，如表1．1 所示。
表1．1 硅的物理化学性质(300K)[4，6]①本书中关于分子、原子、离子密度、浓度的单位简写为cm-3或cm-2。
续表性质符号单位硅(Si)磁化率德拜温度介电常数本征载流子浓度本征电阻率电子迁移率空穴迁移率电子有效质量空穴有效质量电子扩散系数空穴扩散系数禁带宽度(25℃) 导带有效态密度价带有效态密度器件最高工作温度χθDε0n iρiμnμpm n﹡m p﹡D nD pE g(△W e)N cN v厘米-克-秒电磁制K个／cm3Ω·cmcm2／(V·s)cm2／(V·s)ggcm2／scm2／seVcm-3cm-3℃×10-6650×1010×l051350480m n﹡‖=m n﹡⊥=m h﹡p=m l﹡p = (4K)×1019×10192501．1 硅的基本物理和化学性质1．1．1 硅的电学性质半导体材料的电学性质有两个十分突出的特点，一是导电性介于导体和绝缘体之间，其电阻率约在10-4～1010Ω·cm范围内；二是电导率和导电型号对杂质和外界因素(光、热、磁等)高度敏感。
钢铁材料及其用途.pptx
(滚珠轴承钢)
第25页/共60页
二、合金工具钢
合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度 和耐磨性,还具有更高的红硬性。
1、合金刃具钢
用途：主要用于制造各种
铣
金属切削刀具，如车刀、铣刀、
刀
钻头等。
英制模板刀
性能： （1）高硬度，60HRC以上； （2）高的耐磨性； （3）高热硬性 ； （4）足够的塑性和韧性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金 钢.它主要包括不锈钢,耐磨钢等.
1、不锈钢 能抵抗大气,酸,咸或其它介质腐蚀的钢。
不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生 活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵， 医疗手术器械，防锈刃具和量具等。
碳钢
1、常存杂质对碳钢性能影响
•
（3）硫的影响
杂质S几乎不溶于铁素体，而与Fe形成FeS存在于钢中或与Fe形成 共晶体。FeS及其共晶体溶点均低于热形变加工温度（1150～1250℃）， 使钢在热形变加工中产生“热脆性”。Mn使硫形成MnS，其熔点高达 1620℃，从而消除S引起的热脆性。
第2页/共60页
前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的 百倍。如60Si2Mn,40Cr等。Wc=0.60%
(2)合金工具钢的牌号 其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均 Wc>1% 时不标出；当Wc<1%前面数字表示含碳量的千倍。 如：9SiCr, Cr12,5CrMnMo等。Wc=0.9% 但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。
合金调质钢、合金轴承钢
合金钢
合金工具钢
合金刃具钢：低刃合具金钢刃、具高钢速、钢高合金 合金模具钢 ：冷作模具钢、热作模具钢
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二、合金工具钢
合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度 和耐磨性,还具有更高的红硬性。
1、合金刃具钢
用途：主要用于制造各种
铣
金属切削刀具，如车刀、铣刀、
刀
钻头等。
英制模板刀
性能： （1）高硬度，60HRC以上； （2）高的耐磨性； （3）高热硬性 ； （4）足够的塑性和韧性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金 钢.它主要包括不锈钢,耐磨钢等.
1、不锈钢 能抵抗大气,酸,咸或其它介质腐蚀的钢。
不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生 活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵， 医疗手术器械，防锈刃具和量具等。
碳钢
1、常存杂质对碳钢性能影响
•
（3）硫的影响
杂质S几乎不溶于铁素体，而与Fe形成FeS存在于钢中或与Fe形成 共晶体。FeS及其共晶体溶点均低于热形变加工温度（1150～1250℃）， 使钢在热形变加工中产生“热脆性”。Mn使硫形成MnS，其熔点高达 1620℃，从而消除S引起的热脆性。
第2页/共60页
前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的 百倍。如60Si2Mn,40Cr等。Wc=0.60%
(2)合金工具钢的牌号 其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均 Wc>1% 时不标出；当Wc<1%前面数字表示含碳量的千倍。 如：9SiCr, Cr12,5CrMnMo等。Wc=0.9% 但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。
合金调质钢、合金轴承钢
合金钢
合金工具钢
合金刃具钢：低刃合具金钢刃、具高钢速、钢高合金 合金模具钢 ：冷作模具钢、热作模具钢
铸铁及应用精.pptx
牌号
QT400-18 QT400-15 QT450-10 QT500-7 QT600-3 QT700-2 QT800-2
QT900-2
基体组织
F F F F+P P+F P P或回 火组织 B或回
力学性能
σ
σ
δ
（MPab） （MPas） （%）
不小于
400
250
18
400
250
15
450
310
10
500
σb MPa
σs δ MPa %
不小于
硬度 HBS
300
—6
330
—
8
≤150
350
200 10
370
— 12
450
270 6 150~200
550
340 4 180~230
650
430 2 210~260
700
530 2 240~290
第17页/共36页
典型用途 用于制造形状复杂且承受振动 载荷的薄壁小型件，如汽车、拖 拉机的前后轮壳、管接头、低压 阀生门产等周。期长，工艺复杂，成本较高，
抗拉强度值，MPa
牌号
HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350
显微组织
基体
G
F
粗片
Fபைடு நூலகம்P
较粗片
P
中等片
P
较细片
细P S 或T
细片
第10页/共36页
性能
耐磨性好 —— 石墨有利于润滑、储油。 抗压强度高——抗拉强度、塑韧性比钢低。 消震性好（是钢的十倍）—— G 组织松软 铸造性好 —— 接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收
金属材料与热处理完整ppt课件
晶界：
小角度晶界─相邻晶粒的位向差小于10°的晶 界。基本上由位错构成。
大角度晶界─相邻晶粒的位向差大于10°的晶 界。原子排列比较混乱，结构比较复杂。
精选课件
55
亚晶界： 晶粒内部位向差小于 1° 的亚结构，也称为亚晶
粒，亚晶之间的界面，称为亚晶界。通常由位错构成。
亚晶界
精选课件
56
相界：不同结构的晶粒之间的界面 界面结构类型: 共格界面, 半共格, 非共格
同晶向上的原子排列方式和排列 紧密程度是不一样的。下页的两 个表给出了体心立方晶格和面心 立方晶格中各主要晶面、晶向上 的原子排列方式和紧密程度。
精选课件
41
精选课件
42
精选课件
43
五、晶体的 同素异构转变(多晶型性转变) 金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现
象称之为同素异构转变。（温度、压力）
α-Fe单晶体，密排方向 [111] 的弹性模量 E=290,000MN/m2，而非密排方向100的 E=135,000MN/m2。
精选课件
45
七、多晶体的伪各向同性 如Fe，不同方向上E均为210000MN/m2左右。 原因：实际材料为多晶体，各单晶粒分布的方向
不同，各向异性相互抵消，而呈现无向性。 ——伪各向异性。
如 Fe晶体，室温～912℃，体心立方，α- Fe，
912 ℃～1394 ℃，面心立方，γ-Fe， 1394 ℃ ～熔点1538 ℃ ，体心立方，δ-Fe。 Fe, Mn, Ti , Co 等少数金属具有同素异构转变。 性能随之变化。
精选课件
44
六、晶体的各向异性
不同晶面和晶向上原子密度不同， 原子间距离 不同， 结合力不同－－晶体在不同方向上的力学、 物理和化学性能有所差异－－各向异性。
小角度晶界─相邻晶粒的位向差小于10°的晶 界。基本上由位错构成。
大角度晶界─相邻晶粒的位向差大于10°的晶 界。原子排列比较混乱，结构比较复杂。
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亚晶界： 晶粒内部位向差小于 1° 的亚结构，也称为亚晶
粒，亚晶之间的界面，称为亚晶界。通常由位错构成。
亚晶界
精选课件
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相界：不同结构的晶粒之间的界面 界面结构类型: 共格界面, 半共格, 非共格
同晶向上的原子排列方式和排列 紧密程度是不一样的。下页的两 个表给出了体心立方晶格和面心 立方晶格中各主要晶面、晶向上 的原子排列方式和紧密程度。
精选课件
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43
五、晶体的 同素异构转变(多晶型性转变) 金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现
象称之为同素异构转变。（温度、压力）
α-Fe单晶体，密排方向 [111] 的弹性模量 E=290,000MN/m2，而非密排方向100的 E=135,000MN/m2。
精选课件
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七、多晶体的伪各向同性 如Fe，不同方向上E均为210000MN/m2左右。 原因：实际材料为多晶体，各单晶粒分布的方向
不同，各向异性相互抵消，而呈现无向性。 ——伪各向异性。
如 Fe晶体，室温～912℃，体心立方，α- Fe，
912 ℃～1394 ℃，面心立方，γ-Fe， 1394 ℃ ～熔点1538 ℃ ，体心立方，δ-Fe。 Fe, Mn, Ti , Co 等少数金属具有同素异构转变。 性能随之变化。
精选课件
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六、晶体的各向异性
不同晶面和晶向上原子密度不同， 原子间距离 不同， 结合力不同－－晶体在不同方向上的力学、 物理和化学性能有所差异－－各向异性。
钛合金介绍PPT课件
魏氏组织α片结构的断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展性都很好， 而等轴α 相结构的低周疲劳性能和拉伸强度较高。
30
2019/10/24 31
32
魏氏组织α 片结构的断裂韧性与屈服强度的关系
33
α 稳定元素和间隙元素的固溶强化
间隙元素的硬化能力比α 稳定元素大，源于形成强的 局部定向电子结合键。
34
β稳定元素的钛固溶强化作用
α +β 型钛合金的退火组织为α +β ，以TC加顺序号表示其合金
的牌号。 合金同时含有β 相稳定元素和α 相稳定元素。组织以α 相为主，β 相的数量通常不超过30%。 合金可通过淬火及时效进行强化，多在退火状态下使用。α+β 型钛合金的室温强度和塑性高于α 型钛合金，生产工艺比较简单， 通过改变成分和选择热处理制度又能在很宽的范围内改变合金的 性能，应用比较广泛，尤以TC4用途最广，用量最多。
（1）产生β相共析分解的元素，如铬、钴、锰、钨、铁、镍、
铜、银、金、钯、铂等。随温度降低， β相会发生共析分解， 析出α相及金属间化合物相。铜、硅等合金化时，共析转变快， 析出TiCu2，Ti5Si3。而铁、锰、铬、钴、镍等合金化时则速率 较慢，即使连续缓慢冷却，也可能转变不完全，保留一些残余 的β相。当快速冷却时，共析反应可以被完全抑制，过冷β相可 保留到室温，而不产生相变。
25
气体杂质元素的作用
氢：稳定β相元素。
在335℃下，氢在α -Ti的溶解度为0.18%，并随温度降低而迅速 下降。故α相钛合金很容易发生氢脆，脆化原因是生成TiH2氢化物， 一般纯α-Ti的冲击韧性αK≈180J/cm2，当w(H)=0.015%时， αK 降至30J/cm2。因此，具有α 及α ＋β 组织的钛合金要求含氢量低， 一般采用真空冶炼，使含氢量较低。
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魏氏组织α 片结构的断裂韧性与屈服强度的关系
33
α 稳定元素和间隙元素的固溶强化
间隙元素的硬化能力比α 稳定元素大，源于形成强的 局部定向电子结合键。
34
β稳定元素的钛固溶强化作用
α +β 型钛合金的退火组织为α +β ，以TC加顺序号表示其合金
的牌号。 合金同时含有β 相稳定元素和α 相稳定元素。组织以α 相为主，β 相的数量通常不超过30%。 合金可通过淬火及时效进行强化，多在退火状态下使用。α+β 型钛合金的室温强度和塑性高于α 型钛合金，生产工艺比较简单， 通过改变成分和选择热处理制度又能在很宽的范围内改变合金的 性能，应用比较广泛，尤以TC4用途最广，用量最多。
（1）产生β相共析分解的元素，如铬、钴、锰、钨、铁、镍、
铜、银、金、钯、铂等。随温度降低， β相会发生共析分解， 析出α相及金属间化合物相。铜、硅等合金化时，共析转变快， 析出TiCu2，Ti5Si3。而铁、锰、铬、钴、镍等合金化时则速率 较慢，即使连续缓慢冷却，也可能转变不完全，保留一些残余 的β相。当快速冷却时，共析反应可以被完全抑制，过冷β相可 保留到室温，而不产生相变。
25
气体杂质元素的作用
氢：稳定β相元素。
在335℃下，氢在α -Ti的溶解度为0.18%，并随温度降低而迅速 下降。故α相钛合金很容易发生氢脆，脆化原因是生成TiH2氢化物， 一般纯α-Ti的冲击韧性αK≈180J/cm2，当w(H)=0.015%时， αK 降至30J/cm2。因此，具有α 及α ＋β 组织的钛合金要求含氢量低， 一般采用真空冶炼，使含氢量较低。
常用金属材料手册
苏州锜达电子有限公司常用金属材料手册铬在钢中的角色多元且重要，它会形成安定而硬的炭化物，而且具抗腐蚀性，其主要作用有：A）增进钢的硬化能和渗炭作用；B）使钢在高温时仍具高强度；C）能增加耐磨耗性；D）增高钢之淬火温度；E）能增进钢的抗腐蚀性。
2.镍Ni镍在钢中的影响有：A）增进钢的硬化能；B）能降低热处理时的淬火温度，因之在处理时变形小；C）能增加钢的韧性；D）高镍合金钢耐腐蚀性，列如：不锈钢就含有8%左右的镍。
3.钨W钨能耐高温，而且溶于钢中会与碳形成碳化物称为碳化钨，能提高钢的强度。
此外：A）可以提高钢之淬火温度；B）加强钢之断面组织细微化，抵抗回火软化；C）可以降低淬火时钢之晶粒生长之趋势；D）钨钢刀具有红热硬度；E）可增加钢之保磁性，故可配入钢中而制造永久磁钢。
4.钒V钒可以无限量固溶入铁中，并阻止铁晶粒的成长，钒在钢中有脱酸除氧之能力，故含钒之钢其断面结晶密实，此外钒的作用还有：A）可以提高钢之淬火温度；B）改善硬化能，高温淬火加热时能防止其晶粒生长；C）有助于钢之结晶组织细微化。
5.锰Mn锰在钢中的影响有：A）在适量下，锰量增加可增加钢之最大强度及硬度；B）具有脱氧及脱硫功效，故锰能发挥钢之锻造性与可塑性；C）锰在钢中含量多，可降低钢之淬火温度；D）可增进钢之硬化深度，尤其在含碳量高之硬性锰钢尤为显著。
6. 钼Mo钼可增加钢之最大强度及硬度，其影响还有：A）能改善钢在高温下之抗拉及潜变强度；B）在工作红热情况下，能使钢之硬度保持不变；C）高速工具钢含钼，可予以较佳之切割性能；D）合金钢中加入钼可去除回火脆性。
钴为制造合金钢之重要元素，在钢中可以生成碳化物，但也可能有不良影响，它具有以下特性：A）钴可代替镍，如增加强度及耐热等性能；B）会降低钢的硬化能；C）能提高钢之淬火温度；D）增加钢之保磁能力，故为制造磁石钢之主要元素。
8.钛Ti钛在钢中易与碳形成碳化物TiC，其它特性：A）钛在不锈钢中，可以防止高温时铬量的局部减少，维持其防腐蚀能力；B）可以防止合金钢由高温徐冷时的脆化现象。
金属和合金的晶体结构.pptx
其最外层的电子数很 少，一般为1～2个， 不超过3个。
第10页/共125页
价电子
§1.1 金属原子间的键合特点
结合力
当原子靠近到一定程 度时，原子间会产生 较强的作用力。
第11页/共125页
§1.1 金属原子间的键合特点
外 层 稳定的八电子排布结构 电 子 接受或释放额外电子 作 用 共有电子 形 式
材料的原子排列
非晶态
原子排列短程有序或无序
非晶体的特点是：①结 构无序；②物理性质表 现为各向同性；③没有 固定的熔ຫໍສະໝຸດ ；④热导率 （导热系数）和膨胀性 小；
第27页/共125页
§1.2 金属晶体典型结构
第28页/共125页
§1.2 金属晶体典型结构
晶体
基元在三维空间呈规律性排列
长程有序 单个的原子、离子、分子或彼此
堆垛方式
第59页/共125页
第60页/共125页
§1.12.材2 金料属的晶原体典子型排结列构
晶向
第61页/共125页
§1.12.2材金料属的晶体原典子型排结列构
晶向指数
晶向指数的确定方法 ①建立以晶胞的边长作为单 位长度的右旋坐标系。 ②定出该晶向上任两点的坐 标。 ③用末点坐标减去始点坐标。 ④将相减后所得结果约成互 质整数，加一方括号。
第16页/共125页
§1.1 金属原子间的键合特点
结合键的特性
结构特点
离子键 方向性不明显，配位数大
共价键
方向性明显， 配位数小，密度小
金属键
无方向性，配位 数大，密度大
力学性能 热力性质 电学性质 光学性质
强度高，劈裂性良好，硬度大 强度高，硬度大
有各种强度，有 塑性
第四章-金属钝化
两种理论的差异涉及到钝化的定义和成相膜、吸 附膜的定义，许多实验事实与所用体系、实验方 法、试验条件有关
尽管成相膜理论和吸附理论对金属钝化原因的看 法不同，但有两点是很重要的
✓ 已钝化的金属表面确实存在成相的固体产物膜，多数是 氧化物膜
✓ 氧原子在金属表面的吸附可能是钝化过程的第一步骤
33
第34页/共40页
两个特征电流密度
ip、 imax
金属在整个阳极过程中，由于电极电位所处范围不 同，电极反应不同，腐蚀速度也不一样
11
第12页/共40页
4.3 金属的钝化过程
12
第13页/共40页
1. 氧化剂的氧化能力对金属的钝化行为的影响
f
Ept
e IV
d
c
III
Epp
a
b II
I
ip
易钝化金属在氧化能力不同的介质中钝化行为示意图
加入阳极性缓蚀剂，抑制阳极反应，使Ep和ip降 低
22
第23页/共40页
(2)影响阴极极化曲线
使真实阴极极化曲线向上、向右移动 使阴极反应在金属表面上更容易进行。比如铬镍
不锈钢在稀硫酸中不能钝化，加入低氢过电位合 金元素Pt，能够钝化 增加溶液的氧化性，增大总的阴极电流密度。如 加入强氧化剂(铬酸盐，硝酸盐，亚硝酸盐等)、 通氧或增大溶解氧浓度
18
第19页/共40页
EF愈正，表明金属丧失钝态的可能性愈大；反之， 则容易保持钝态
EF与溶液的pH值之间存在线形关系 EF =EF0- 0.0591PH
（EF0为标准状态下的Flade电位）
19
第20页/共40页
4.4 金属的自钝化过程
20
第21页/共40页
尽管成相膜理论和吸附理论对金属钝化原因的看 法不同，但有两点是很重要的
✓ 已钝化的金属表面确实存在成相的固体产物膜，多数是 氧化物膜
✓ 氧原子在金属表面的吸附可能是钝化过程的第一步骤
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两个特征电流密度
ip、 imax
金属在整个阳极过程中，由于电极电位所处范围不 同，电极反应不同，腐蚀速度也不一样
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4.3 金属的钝化过程
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1. 氧化剂的氧化能力对金属的钝化行为的影响
f
Ept
e IV
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III
Epp
a
b II
I
ip
易钝化金属在氧化能力不同的介质中钝化行为示意图
加入阳极性缓蚀剂，抑制阳极反应，使Ep和ip降 低
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(2)影响阴极极化曲线
使真实阴极极化曲线向上、向右移动 使阴极反应在金属表面上更容易进行。比如铬镍
不锈钢在稀硫酸中不能钝化，加入低氢过电位合 金元素Pt，能够钝化 增加溶液的氧化性，增大总的阴极电流密度。如 加入强氧化剂(铬酸盐，硝酸盐，亚硝酸盐等)、 通氧或增大溶解氧浓度
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EF愈正，表明金属丧失钝态的可能性愈大；反之， 则容易保持钝态
EF与溶液的pH值之间存在线形关系 EF =EF0- 0.0591PH
（EF0为标准状态下的Flade电位）
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4.4 金属的自钝化过程
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浙教新版 2.1 金属材料
【资料】金属之最
地壳中含量最高的金属元素——铝 人体中含量最高的金属元素——钙 目前世界年产量最高的金属——铁 导电导热性最好的金属——银 硬度最高的金属——铬 熔点最高的金属——钨 熔点最低的金属——汞 密度最大的金属——锇 密度最小的金属——锂
哪些是 你见过 的或未 见过的？
钙
镁
汞（水银）
钾
区别金属与非金属： 金属
颜色 延展性 可锻性 硬度 导电性 导热性 密度 熔点 有金属光泽、 大多数银白色 良好延展性 有可锻性 一般硬度较大 良好的导电体 良好的导热体 密度高 熔点高
非金属
不具金属光泽、 有多种颜色 无延展性 无可锻性
硬度不一致 一般导电能力差 一般导热能力差 密度低 熔点低
根据常见金属的一些物理性 质，我们可以推测：
讨论：：在日常生活中哪些地方用到金属？
这些物品实际上用的并不是纯金属？
金属材料
纯金属 合 金
如黄铜.铝合金.钢铁 • • • • • • 建筑 桥梁 器械 交通 生活 其它
在通常所用的金属材料中,很多都是 由合金制成的.那么什么是合金呢?
合金 : 由 2 种或 2 种以上的金属熔合在一起形 成的具有金属特性混合物 ( 也可以是金属与 非金属结合) 注意:1.合金一定有金属特征 2.合金不是单质,也不是化合物, 是一种特殊的混合物 3.合金=金属+金属(或非金属) 4.合金中至少含一种金属.
常见金属的性质
金属铁（Fe）
是一种具有银白色的 金属光泽的固体，密 度为7.8×103千克/米 3，熔点为1535℃。 有良 好的延展性，有导电性、导热性、铁 磁性。纯铁较软，含有杂质铝是银白色的轻金属， 较软，密度2.7g/cm3， 熔点660.4℃，沸点 2467℃，铝和铝的合 金具有许多优良的物理性质，得 到了非常广泛的应用。 铝有良好的延展性，能够抽成细丝，轧制成 各种铝制品，还可制成薄于0.01mm的铝箔， 广泛地用于包装香烟、糖果等。
金属材料的力学性能
缺点：压痕小，测量不准确，
需屡次测量。
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第56页，共101页。
〔三〕维氏硬度(HV)
(1)测试原理
和布氏硬度试验原理根本一样。 (2)表示方法
例如：640HV30/20。 (3)适用范围
用于测量金属镀层薄片材料和化学热处理后的外表硬度。
❖ 强度越高，说明材料在工作时越可以承受较 高的载荷。当载荷一定时，选用高强度的材 料，可以减小构件或零件的尺寸，从而减小 其自重。
❖ 因此，提高材料的强度是材料科学中的重要 课题，称之为材料的强化。
第32页，共101页。
三、塑性
〔一〕 定义 金属材料断裂前发生永久变形的能力。
〔二〕衡量指标
伸长率： 试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。
一、拉伸实验
❖ 〔GB/T228-2002〕
第7页，共101页。
1. 拉伸试样〔GB6397-86〕
长试样：L0=10d0
短试样：L0=5d0
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第8页，共101页。
万能材料试验机 a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式
第9页，共101页。
第10页，共101页。
第11页，共101页。
S1——颈缩处的横截面积,mm2 。
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第36页，共101页。
塑性的意义
❖ 任何零件都要求材料具有一定的塑性。很显 然，断后伸长率A和断面收缩率Z越大，说明 材料在断裂前发生的塑性变形量越大，也就 是材料的塑性越好。
❖ 意义： a〕平安，防止产生突然破坏； b〕缓和应力集中； c〕轧制、挤压等冷热加工变形。
第43页，共101页。
需屡次测量。
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第56页，共101页。
〔三〕维氏硬度(HV)
(1)测试原理
和布氏硬度试验原理根本一样。 (2)表示方法
例如：640HV30/20。 (3)适用范围
用于测量金属镀层薄片材料和化学热处理后的外表硬度。
❖ 强度越高，说明材料在工作时越可以承受较 高的载荷。当载荷一定时，选用高强度的材 料，可以减小构件或零件的尺寸，从而减小 其自重。
❖ 因此，提高材料的强度是材料科学中的重要 课题，称之为材料的强化。
第32页，共101页。
三、塑性
〔一〕 定义 金属材料断裂前发生永久变形的能力。
〔二〕衡量指标
伸长率： 试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。
一、拉伸实验
❖ 〔GB/T228-2002〕
第7页，共101页。
1. 拉伸试样〔GB6397-86〕
长试样：L0=10d0
短试样：L0=5d0
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万能材料试验机 a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式
第9页，共101页。
第10页，共101页。
第11页，共101页。
S1——颈缩处的横截面积,mm2 。
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第36页，共101页。
塑性的意义
❖ 任何零件都要求材料具有一定的塑性。很显 然，断后伸长率A和断面收缩率Z越大，说明 材料在断裂前发生的塑性变形量越大，也就 是材料的塑性越好。
❖ 意义： a〕平安，防止产生突然破坏； b〕缓和应力集中； c〕轧制、挤压等冷热加工变形。
第43页，共101页。
MOFS材料(共36张)
次级构筑单元仅仅是概念上的单元，在原料中并不包
含这样的单元。
16
第16页，共36页。
[Zn4O(BDC)3]n·8n(DMF)·(C6H5Cl) MOF: (a) Zn4O 单元(dānyuán) (Zn: filled circles) linked to six O2C units of
BDC groups (C: shaded circles). (b) The same with four ZnO4 tetrahedra shaded. (c) The same with the C6 octahedron shaded. (d) The BDC anion (O: open circles, C: shaded circles). (e) The link (the phenyl of the BDC anion).
14
第14页，共36页。
2.2 保护性配体法 利用保护性配体预计金属离子形成的配合物与桥连配
体组装成MOFs： 保护性配体对所形成MOFs的结构具
有(jùyǒu)控制作用
15
第15页，共36页。
2.3 次级构筑单元(dānyuán)法
次级构筑单元 ( secondary building unit = SBU) 当桥连配体与金属离子共聚合时, 常能在所形成的结构 中识别出簇合体，这些簇合体被称为次级构筑单元。
the many factors affecting the structure of a MOF.
Factors affecting the structure other than the metal and the linker:
(1) counterions, (2) templates (the presence of which within the structure is necessary for its formation), (3) solvents or nonbonding guests, (4) Auxiliary ligands, (5) pH value, (6) hydrothermal/ solvothermal conditions ……
金属的结构和结晶.pptx
直线的交点称结点 由结点形成的空间点的阵 列称空间点阵： 反应点阵特征的基本单元 叫晶胞
第5页/共41页
晶胞
Z
c
b
a
晶胞棱边长度叫 晶格
第6页/共41页
• （3）晶系：(布喇菲点阵,用数学方法证明)
立方
• 根据晶格常数不同，将晶体分为七种晶系。 六方
• 90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。 四方
菱方
• 立方晶系：a=b=c，===90
正交
• 六方晶系：a1=a2=a3 c，==90，
单斜
=120
第7页/共41页
三斜
几个重要参数 前提：假设原子为刚性球 1、原子半径：晶胞中原子密 度最大方向上相邻原子间距 的一半。
2、晶胞原子数：一个晶胞内 所包含的原子数目。
3、配位数及致密度： 配位数：是指晶格中与任一原子距离最近且相
• c. 置换原子：
取代原来原子位置的外来 原子称置换原子。
• 点缺陷破坏了原子的平衡 状态，使晶格发生扭曲， 称格晶畸变。 使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
空位
间隙原子
小置换原子
第30页/共41页
大置换原子
空位和间隙原子引起的晶格畸 变
第31页/共41页
二、线缺陷
线缺陷—晶体中的位错
刃位错
示。
第22页/共41页
说明：
① 在立方晶系中，指 数相同的晶面与晶向 相互垂直。
② 遇到负指数，“-” 号
放在该指数的上方。 ③ 晶向具有方向性，如 [110]与[-1-10]方向相反。
[110] Z
(221)
X
第23页/共41页
[110]
[221]
Y
第5页/共41页
晶胞
Z
c
b
a
晶胞棱边长度叫 晶格
第6页/共41页
• （3）晶系：(布喇菲点阵,用数学方法证明)
立方
• 根据晶格常数不同，将晶体分为七种晶系。 六方
• 90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。 四方
菱方
• 立方晶系：a=b=c，===90
正交
• 六方晶系：a1=a2=a3 c，==90，
单斜
=120
第7页/共41页
三斜
几个重要参数 前提：假设原子为刚性球 1、原子半径：晶胞中原子密 度最大方向上相邻原子间距 的一半。
2、晶胞原子数：一个晶胞内 所包含的原子数目。
3、配位数及致密度： 配位数：是指晶格中与任一原子距离最近且相
• c. 置换原子：
取代原来原子位置的外来 原子称置换原子。
• 点缺陷破坏了原子的平衡 状态，使晶格发生扭曲， 称格晶畸变。 使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
空位
间隙原子
小置换原子
第30页/共41页
大置换原子
空位和间隙原子引起的晶格畸 变
第31页/共41页
二、线缺陷
线缺陷—晶体中的位错
刃位错
示。
第22页/共41页
说明：
① 在立方晶系中，指 数相同的晶面与晶向 相互垂直。
② 遇到负指数，“-” 号
放在该指数的上方。 ③ 晶向具有方向性，如 [110]与[-1-10]方向相反。
[110] Z
(221)
X
第23页/共41页
[110]
[221]
Y
人教版义务教育教科书化学9年级下册ppt课件
精选ppt课件
52
二、修订要点
课题2 化学元素与人体健康 ●通过有关运动饮料的讨论栏目，结合生活实例来说明
课题3 金属资源的利用和保护
3.增加讨论： 我国稀土资源 的合理利用和 保护
精选ppt课件
6
二、修订要点
4. 增加：实验活动4 金属的物理性质和某些化学性质。
内容的选择： 避免与正文内 容简单重复 （如增加铜与 氧气的反应； 金属活动性比 较，由学生设 计）
精选ppt课件
7
三、需要说明的问题
1. 合金的教学价值 ●【实验8-1】和第5页的“讨论” ：引导学生 形成观念：合金组成（含量、生成条件）的改 变，会使其性能（硬度、熔点）发生改变。
27
二、修订要点
课题2 酸和碱的中和反应 ●原“活动与探究——溶液酸碱度对头发的影响”
改为“探究——洗发剂和护发剂的酸碱性”，降低 了难度，更容易落实（原探究中测定头发在不同 pH的溶液中的变化情况，难度较大）。 ●删除图10-18健康的头发 和图10-19受损伤的头发。
精选ppt课件
28
二、修订要点
精选ppt课件
41
二、修订要点
课题2 化学肥料 ●增加“讨论”，修改“调查与研究”，引导学生正确 认识化肥和农药的功与过，培养合理使用化学物质的意 识。
精选ppt课件
42
三、需要说明的问题
课题2 化学肥料
•编写出发点：课程标准有要求；更重要的是考 虑农村师生的需求，避免教材的城市化倾向。
•强调化肥、农药的合理使用（合理使用化 学物质的意识）
精选ppt课件
13
二、修订要点
课题1 溶液的形成
1.本课题内容的顺序略作调整：
金属工艺学铁碳相图.pptx
此反应称为共析反应。
➢GS线—（A3线） 是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。
➢ES线—称Acm线
是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷
却时由奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。
第17页/共39页
第三节 典型铁碳合金的结晶过程及组织
工业纯铁
钢 铁碳合金
白口铸铁
含碳量小于0.02%的铁碳合金。
含碳量为0.02%—2.11%的铁碳合金。根 据金相 组织的不同，可分为三种。 共析钢： 含碳量为0.77%; 亚共析钢：含碳量在0.02%—0.77%之间； 过共析钢：含碳量在0.77%—2.11%之间；
727 ℃
A2.11%c
0.02%c 36.69%c共析反应的产物即源自光体 P＝F+Fe
C
F0.02%cFe3C6.69%c +
第15页/共39页
铁碳合金相图中主要特性点的含义
特性点的 符号
A C D E G P S Q
温度t/ ℃
1538 1148 1227 1148 912 727 727 室温
➢AECF线—固相线 各种成分的合金均处在固体状态。结晶温度 终止线。
➢ECF水平线—共晶线 含碳量为4.3%的液态合金冷却到此线 时，在1148 ℃由液态合金同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混 合物，此反应称为共晶反应。
➢PSK水平线—共析线（A1线） 含碳量为0.77%的奥氏体冷 却到此线时，在727 ℃同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，
由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变 化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。
第37页/共39页
铁碳相图与铸锻工艺的关系
第38页/共39页
感谢您的观看。
➢GS线—（A3线） 是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。
➢ES线—称Acm线
是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷
却时由奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。
第17页/共39页
第三节 典型铁碳合金的结晶过程及组织
工业纯铁
钢 铁碳合金
白口铸铁
含碳量小于0.02%的铁碳合金。
含碳量为0.02%—2.11%的铁碳合金。根 据金相 组织的不同，可分为三种。 共析钢： 含碳量为0.77%; 亚共析钢：含碳量在0.02%—0.77%之间； 过共析钢：含碳量在0.77%—2.11%之间；
727 ℃
A2.11%c
0.02%c 36.69%c共析反应的产物即源自光体 P＝F+Fe
C
F0.02%cFe3C6.69%c +
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铁碳合金相图中主要特性点的含义
特性点的 符号
A C D E G P S Q
温度t/ ℃
1538 1148 1227 1148 912 727 727 室温
➢AECF线—固相线 各种成分的合金均处在固体状态。结晶温度 终止线。
➢ECF水平线—共晶线 含碳量为4.3%的液态合金冷却到此线 时，在1148 ℃由液态合金同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混 合物，此反应称为共晶反应。
➢PSK水平线—共析线（A1线） 含碳量为0.77%的奥氏体冷 却到此线时，在727 ℃同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，
由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变 化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。
第37页/共39页
铁碳相图与铸锻工艺的关系
第38页/共39页
感谢您的观看。
材料力学基础知识
第10页/共36页
3.3外力与内力
外力：
按 体积力:是连续分布于物体内部各点的力
外
力
如物体的自重和惯性力
作
如油缸内壁的压力，水坝受
用 的 方
面积力:
分布力：到的水压力等均为分布力 集中力：若外力作用面积范围远小于构
式
件表面的尺寸，可作为作用于
一点的集中力。如火车轮对钢
轨的压力等
按 静载： 缓慢加载（a≈0）
第19页/共36页
3.6杆件的四种基本变形形式
2.剪切变形 受力特点：杆受一对大小相等，方向相反的横向力作用， 力的作用线靠得很近。 变形特点： 相邻截面相对错动.
第20页/共36页
3.6杆件的四种基本变形形式
3.扭转变形 受力特点： 杆受一对大小相等，方向相反的力偶，力 偶作用面垂直于杆轴线. 变形特点： 相邻截面绕轴相对转动.
第34页/共36页
4.5 失效、许用应力
• 以上分析表明，构件发生断裂前，既无明显塑性变形，而裂纹 的形成与扩展不易及时发现，因此，疲劳破坏常常带有突发性， 往往造成严重后果。据统计，在机械与航空等领域中，大部分 损伤事故是疲劳破坏所造成的。因此，对于承受循环应力的机 械设备与结构，应该十分重视其疲劳强度问题。
偏心受压直杆
第9页/共36页
3.2材料力学的基本假设
1．连续性假设：认为整个物体体积内毫无空隙地充
满物质
（数学）
2．均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性
能相同
（力学）
3．各向同性假设：认为在物体内各个不同方向的力
学性能相同（物理）
4. 小变形假设：指构件在外力作用下发生的变形量远小
于构件的尺寸
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