材料的结构与组织
工程材料—金属材料的结构与组织
工程材料—金属材料的结构与组织金属材料是工程中最常用的材料之一，广泛应用于建筑、交通、机械、电子等领域。
金属材料的主要特点是具有良好的导电性、导热性、塑性和可焊性。
这些特点使得金属材料在工程中得到广泛应用。
而金属材料的结构和组织对其性能有着重要的影响。
金属材料的结构主要包括晶格结构、晶界和晶粒等。
晶格结构是指金属原子在空间中的有序排列方式。
根据金属原子的排列方式可以分为立方晶系（包括体心立方、面心立方和简单立方）、六方晶系和正交晶系等。
不同晶格结构的金属材料具有不同的性质。
例如，立方晶系的金属材料具有较好的塑性和可焊性，而六方晶系的金属材料具有较高的硬度和强度。
晶格结构对金属材料的导电性和导热性也有一定的影响。
晶界是相邻晶粒之间的界面区域。
晶界的存在对金属材料的性能有着重要的影响。
晶界可以影响金属材料的力学性能、导电性能和光学性能等。
晶界的存在在金属材料中常常会引起晶界势垒。
这种势垒会限制位错的运动，从而影响金属材料的塑性和可焊性。
此外，晶界还可以影响金属材料的导电性和导热性。
晶界的存在会造成电子和热量的散射，从而降低金属材料的导电性和导热性能。
晶粒是金属材料中的基本组织单元。
晶粒是一个由许多金属晶体组成的区域。
晶粒的尺寸和形状对金属材料的性能有着重要的影响。
晶粒的尺寸通常用晶粒平均直径来表示。
晶粒尺寸越小，金属材料的强度和硬度越高，塑性和韧性越差。
这是因为小尺寸的晶粒增加了晶界的数量，从而削弱了金属材料的塑性。
另外，晶粒的形状也会影响金属材料的性能。
例如，金属材料中的拉伸试样通常会出现晶粒拉伸的现象，因此晶粒的形状会对金属材料的延伸性能产生影响。
在工程实践中，通过控制金属材料的结构和组织，可以改变其性能，例如提高强度、硬度、耐蚀性和耐磨性等。
常用的控制手段包括热处理和合金化。
热处理是通过加热和冷却金属材料，改变其晶格结构和晶粒尺寸，从而影响其性能。
合金化是指将其他金属元素加入到基体金属中，形成合金材料。
工程材料的组织结构
匀晶相图
纯镍 熔点
T,C 1500 1400 1300 1200 1100 1083 1000 纯铜 熔点 Cu 固相区 20
L
1455
L+
100
固相线 Ni
40
60 Ni%
80
液固两相区
匀晶合金的结晶过程
T,C 1500 1400 c 1300 1200d 1100 1000 1083 Cu 20 40 60 Ni% 80 T,C L
2.1.2 实际金属的晶体结构 1 多晶体结构
多晶体：由许多位向不同的晶粒构成的晶体。
晶界
晶粒
2 晶体缺陷类型
（1）点缺陷：晶格空位 间隙原子
（2）线缺陷：位错---刃型位错
（3）面缺陷：晶界与亚晶界
（1）点缺陷
空位
间隙原子
如果间隙原子是其它元素就称为 异类原子 （杂质原子）
空位运动
（2）线缺陷 —— 刃位错
500×
标注了组织组成物的相图
3．铁碳合金的 成分-组织-性能关系
含碳量与相的相对量关系：
C %↑→F %↓，Fe3C %↑
含碳量与组织关系： 图（a）和（b） 含碳量与性能关系 HB：取决于相及相对量 强度：C%=0.9% 时最大 塑性、韧性：随C%↑而↓
4．铁碳相图的应用
钢铁选材：相图性能用途 铸件选材和确定浇注温度
2.2.1 合金的相结构
合金基本概念
合金 组元 合金系 相 组织 组织和相的关系
合金的相结构 固溶体 置换固溶体
间隙固溶体
固溶体的性能
金属化合物（中间相） 常见金属化合物：正常价化合物 电子化合物 间隙化合物
弥 散 强 化
第3次课 2-1金属材料组织与结构2-2高分子材料的结构与性能
2．实际金属的晶体缺陷
由于结晶条件、压力加下、原子热运动等原因，在实际晶体巾还存在着大量的缺陷。这些缺陷对金属的性能将发生显著的影响。我们把实际金属中原子排列的不完整性称为晶体缺陷。晶体缺陷按其几何形态可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种。
高分子材料有许多金属材料所不具备的优点，近几十年来，高分子材料不仅在品种上，而且在数量上都有突飞猛进的发展。现在，高分子材料不但在人们日常生活、国民经济各行业中得到广泛应用，而且在人造血管、人造皮肤及大容量、高速度信息传播等高新技术领域也正发挥着越来越大的作用。
和金属材料一样，要想学习高分子材料的性能，我们首先必须了解它们的内部结构。
课题序号
.3.
授课日期
2010年月日
授课班级
Z0924
授课形式
讲授
授课时数
2
授课章节
名称
-2-1金属材料组织与结构2-2高分子材料的结构与性能-
教学目标
1、了解金属材料的组织结构与作用；
2、了解高分子材料组织与性能；
教学重点
金属材料的组织结构与作用
教学难点
高分子材料的组织
教具学具
挂图三张
课后作业
P47 1、2、3、4、10、13
（2）形态
大分子链呈现不同的几何形状。主要有线型、支化型和体型三类，
（3）空间构型
大分子链空间构型是指大分子链原子或原子团在空间的排列方式，即链结构。
2．大分子链的构象及柔性
聚合物大分子链也在不停地运动，这种运动是由单键内旋转引起的。这种由于单键内旋转所产生的大分子链的空间形象称为大分子链的构象。
高温合金材料的组织结构及其性能
高温合金材料的组织结构及其性能高温合金材料是指能够在高温、高压下保持良好性能的金属材料，一般用于航空航天、能源、化工等领域。
其组织结构复杂，包括基体、弥散相、间隙相等组分构成，这些组分对其高温性能具有重要影响。
本文将从组织结构、热稳定性、高温性能等角度来探讨高温合金材料的特点，同时介绍三种常见的高温合金材料。
一、高温合金材料的组织结构高温合金材料的组织结构一般可分为基体（Matrix）、弥散相（Dispersoids）和间隙相（Interstitial）三部分。
基体是高温合金的主要组成部分，一般采用镍、铁、钴等元素为基体，其具有良好的高温变形能力和抗氧化性能。
弥散相指在基体晶粒内或晶界上存在的微小粒子，可分为强化相和稳定相。
强化相一般采用碳化物、硼化物等化合物，用于增强合金的力学性能和抗热腐蚀性。
稳定相则采用稀土等元素，用于提高合金的高温性能和抗热膨胀性。
间隙相指填充在基体晶粒之间或空隙中的非金属元素，如碳、氮等，其对合金的性能影响较小。
高温合金材料的组织结构不仅影响其力学性能和热膨胀性能，还直接影响其高温抗氧化性能和高温强度等性能。
二、高温合金材料的热稳定性高温合金材料在高温下会发生一系列的热稳定性问题，如高温氧化、热丧失强度、高温蠕变等。
其中高温氧化是最主要的问题，因为高温氧化会使合金的材料损失、硬度下降、粘着失效等。
另外，热蠕变也是一个长期面临的问题，它可以导致合金变形，影响材料的使用寿命和安全性。
为了提高合金的热稳定性，在合金制备的过程中，需要采用一些措施来抑制氧化反应或减缓蠕变速度。
其中，常用的方法包括表面涂层、弥散化强化、稳定相等。
三、高温合金材料的高温性能高温合金材料具有良好的高温性能，包括高温强度、高温蠕变性、高温氧化和高温热膨胀性等。
高温强度是高温合金材料的最重要的性能之一，指材料在高温下保持一定的强度和韧性的能力。
高温强度和材料的组织结构密切相关，合理的组织结构可以提高合金的高温强度。
第2章_材料的组织结构
（体心体方晶格）
1394℃
（面心立方晶格）
912℃
（体心体方晶格）
纯铁的同素异构转变
2.4
材料的同素异构现象
2.4
材料的同素异构现象
金属的同素异构 转变与液态金属的结 晶过程相似，遵循液 体结晶的一般规律： 1、恒温转变； 2、转变时有过冷 现象； 3、转变过程由生 核和长大两个基本过 程组成。
（3）密排六方晶格 晶格属于六方棱柱体，在六棱柱 晶胞的12个项角上各有一个原子，两 个端面的中心各有一个原子，晶胞内 部有三个原子。
每个密排六方晶胞原子数为: （1/6）×12+（1/2）×2+3＝6个 较脆
2.1.1 金属的理想晶体结构
（三）金属晶格的常见类型
金属的晶格类型不同，性能必 然存在差异。即使晶格类型相同， 由于各元素的原子大小和原子间距 的不同；金属的晶格类型和晶格常 数发生改变时，金属的性能也会发 生相应的变化。
形成无限固溶体的 条件：两组元具有相同 的晶格，原子直径相差 很小。
2.1.3 金属材料的结构特点
（2）间隙固溶体 溶质原子分布在溶剂晶格 间隙处而形成的晶体相。
形成条件：两组元直径相 差较大。 由于两组元原子大小和性 能上的差别，导致晶格发生畸 变、歪扭，使晶体的位错运动 阻力增大，合金塑性变形抗力 增大，由此强化了合金。 固溶强化：因形成固溶体 而引起合金强度、硬度升高， 但塑性和韧4.2
同分异构
化学成分相同而分子结构中原子 排列不同的现象。 同分异构对高分子材料的性能影 响很大。
2.3 金属的结晶与细晶强化
2.3 金属的结晶与细晶强化
2.结晶温度 纯金属由液态转变为固态的温度。
材料的结构组织与性能1
增强 水泥
无
无
陶瓷纤维 增强塑料
陶瓷纤维 增强橡胶
碳 素
碳纤维 增强金属
增强 陶瓷
陶瓷增 强玻璃
增强 水泥
碳纤维 强碳复 合材料
无
碳纤维 增强塑料
碳纤碳黑 增强橡胶
玻 璃
无
无
无
增强 水泥
无无Βιβλιοθήκη 玻璃纤维 增强塑料无
木材 有 机 材 料
无
无
无
水泥 木丝板 增强 水泥
无
无
纤维板 高聚物 纤维增强 塑料
无 高聚物 纤维增强 橡胶
图6.2
珠光体电化学腐蚀示意图
金属的氧化
金属材料在干燥气体介质中也能通过化学反应而被氧化。金属的氧 化，特别是高温下的氧化，是工程设计（如火箭发动机、高温石油化工 设备设计等）中必须重视的一个问题。 如果金属在氧化过程中形成的氧化膜具备下列条件，则这层金属氧 化膜将成为保护膜而阻止金属进一步氧化，从而提高金属的抗氧化能力。
材料的性能
材料具有各种不同的性能，如为了满足各类工程结构 和机械装置的服役条件，人们不断对工程材料的性能提出 新的要求。 使用性能：指材料在特定服役条件下保证能 安全地 工作所必需的性能，包括物理性能、化学性能、力学 金 性能三种，其中力学性能是金属材料最基本最常用的 属 性能 材 料 的 工艺性能：工艺性能是指材料在各种加工和处理 性 中所应具备的性能，如铸造性能、锻造性能、切削 能
例：
•航空机械——要求有低的密度，
•精密铸造金属及合金——要求有低的膨胀系数； •熔断器用保险丝——要求有低的熔点； •电热器用金属丝——要求有高的电阻； •导线——要求良好的导电性能；
•电机和变压器的铁芯材料——要求磁通大，磁损小
材料的组织结构课件
对称性
晶体结构具有对称性，可 以通过对称操作进行分类 和命名。
稳定性
晶体结构具有稳定性，原 子间的相互作用力和空间 排列方式使晶体具有一定 的物理和化学性质。
晶体结构的形成与变化
形成过程
在一定的温度和压力条件下，物 质内部的原子（或分子、离子） 会自发地形成规则的排列，形成
晶体结构。
变化方式
晶体结构可以通过加热、加压、化 学反应等方式发生改变，转变为其 他类型的晶体结构。
非晶体结构的特性
无固定熔点
非晶体没有固定的熔点， 加热时逐渐软化，温度升 高。
物理性质各向同性
非晶体的物理性质在各个 方向上相同，不像晶体那 样具有各向异性。
力学性质较脆
非晶体的力学性质相对较 脆，不易弯曲和拉伸。
非晶体结构的形成与变化
形成
非晶体结构的形成通常是通过快速冷却或高能物理场作用下的固化过程，原子或 分子的运动速度过快而无法形成长程有序的结构。
复合结构的特性
总结词
复合结构的特性包括各向异性、非线性、非 弹性、热膨胀系数低等。
详细描述
复合结构的特性包括各向异性，即复合结构 的性能在不同方向上有所不同。这主要是由 于组成复合结构的各组分材料的性质以及它 们的排列方式不同所致。此外，复合结构的 特性还包括非线性、非弹性、热膨胀系数低 等。这些特性使得复合结构在承受外力、耐
变化
在一定条件下，非晶体结构可以转化为晶体结构或另一种非晶体结构，这个过程 称为结晶或相变。
04
材料的复合结构
复合结构的定义与分类
总结词
复合结构是指由两种或多种材ห้องสมุดไป่ตู้组成的一种结构，这些材料可以是同质的或异质的，通过物理或化学的方法结合 在一起。
金属材料的结构与组织
晶界结构示意图
晶界原子排列示意图
亚晶界 亚晶粒之间的边界（过 渡区），也称小角度晶界。它也 是一种原子排列不太规则的区域. 亚晶界是位错规则排列的结构。
例如，亚晶界可由位错垂直排列 成位错墙而构成。
亚晶界
• 面缺陷处的晶格畸变较大，界面处能量高，影响范围
也较大。因此，晶界具有与晶粒内部不同的特性。
冷却曲线中出现水平线段，是因为 结晶时放出大量的结晶潜热，补偿 了金属向周围散失的热量。
纯金属冷却曲线
2.2 金属结晶过程
液态金属向固态转变经历形成晶核和晶核长大两个过
程。首先在液态金属中形成极小的晶体——晶核作为 结晶中心。此后，已形成的晶核不断长大，同时又不 断产生新的晶核并长大，直至液相完全消失。每个晶 核长大成为一个晶粒。
1.3 实际金属的晶体结构 实际金属的晶体结构与理想晶体的结构不同。实际金 属是由很多结晶位向不同的小晶体（即晶粒）组成， 晶粒内晶体的位向不同。 一般金属都是多晶体。晶粒之间的分界面称为晶界。
1Cr17不锈钢的多晶体
1. 单晶体与多晶体 • 单晶体：内部晶格位向完全一致的晶体（理想晶体）。 如单晶Si半导体。
溶剂原子
溶质原子
溶质在间隙固溶体的溶解是有限的，故都是有限固溶体。 间隙固溶体中，溶质原子的排列是无序的，所以也都是无 序固溶体。
置换固溶体
溶质原子代替溶剂原子占据着溶剂晶
格结点位置而形成的固溶体。 置换固溶体又可分为两类：
• 显微组织 在显微镜下看到的相和晶粒的形态、大小与分布。
3.2 合金的相结构
合金的相结构分为固溶体和金属化合物两大类。 1. 固溶体 合金组元通过溶解形成的一种成分和性能均匀、且 结构与组元之一相同的固相，称为固溶体。 与固溶体晶格相同的组元为溶剂，一般在合金中含 量较多；另一组元为溶质，含量较少。 合金在固态下溶质原子溶入溶剂而形成的一种与溶 剂有相同晶格的相，称为固溶体。 固溶体的重要标志是它仍保持溶剂晶格。固溶体用α、 β、γ等符号表示。
金属材料的组织结构与性能分析
金属材料的组织结构与性能分析1.引言金属材料是一种常见的工程材料，广泛应用于各个领域。
金属材料的组织结构对其性能具有重要影响。
本文将从晶体结构、晶粒结构和缺陷结构三个方面来分析金属材料的组织结构与性能。
2.晶体结构对金属材料性能的影响2.1面心立方（FCC）结构FCC结构的金属材料在空间中具有紧密堆积的密排结构，因此具有良好的塑性和延展性。
典型的FCC结构材料包括铝、铜和银等。
这些金属材料的晶体结构使其具有良好的机械性能和导电性能。
2.2体心立方（BCC）结构BCC结构的金属材料的原子布局呈立方形，中心原子会被其他原子所包围。
BCC结构的金属材料具有良好的韧性和强度。
典型的BCC结构材料包括铁、钢和钨等。
这些金属材料因其晶体结构的特性，因此在高温和高应力环境下表现出优异的性能。
2.3密排六方（HCP）结构HCP结构的金属材料在三轴方向上没有相同的近邻，使其具有良好的蠕变性能。
典型的HCP结构材料包括钛、锆和镁等。
这些金属材料因其晶体结构的特点，在高温和高压环境下表现出优异的性能。
3.晶粒结构对金属材料性能的影响3.1晶粒尺寸晶粒尺寸是指晶体中一个晶粒的大小。
晶粒尺寸的减小会提高金属材料的强度和硬度，但会降低其韧性。
这是因为小尺寸的晶粒会限制晶界的运动和位错的运动。
3.2晶粒定向性晶粒定向性是指晶粒中晶体的取向关系。
晶粒定向性的提高可以增加金属材料的力学性能。
例如，陶瓷涂层中通过控制晶粒的定向性可以提高其耐磨性能。
4.缺陷结构对金属材料性能的影响金属材料中存在各种缺陷结构，不同的缺陷结构对金属材料的性能有着不同的影响。
4.1晶界晶界是相邻晶粒之间的界面。
晶界的存在会限制晶体的运动，并对金属材料的塑性和强度产生影响。
4.2位错位错是晶体中的一个原子或多个原子的错位。
位错的运动会导致金属材料的形变，从而影响其塑性和强度。
5.结论。
材料的内部结构、组织与性能
概述
材料的种类千千万万，性能也各有不同，但影响材料性能的内在因素是：
材料性能与成分和组织的关系就像数学中的复合函数关系：P=f（x，y），其中y=y（n1， n2，n3，…），可见，只要改变或改善任一个因素（自变量），都将引起材料性能的变化。
材料的结构是指组成材料的原子（或离子、分子）的聚集状态，可分为三个层次，如图2.1 所示：一是组成材料的单个原子结构和彼此的结合方式（金属键、离子键、共价键、分子键）， 二是原子的空间排列，三是微观与宏观组织。材料的性能除与其组成原子或分子的种类有关外， 主要取决于它们的聚集状态，即材料的组织（结构）。
§2-1 材料的内部结构（简称材料的结构）
金属材料不同层次的结构示意图 (a)原子结构 (b)原子排列 (c)晶粒 (d)合金组织形貌 绝大数工程材料的使用状态为固态，固态材料（物质）的结构即构成材料的原子（或分子）在 三维空间的结合和排列状况。
固态材料（物质）的结构
晶体-原子(或分子)呈周期性规则排列
§2-1 材料的内部结构
实际金属材料的晶体内部原子排列和结合并不象理想晶体那样规则和完整，原因在 于金属材料由冶炼的高温向室温的凝固(晶体形成)冷却过程总是存在着一些现象：结晶 的不完整性→晶体缺陷（点缺陷、线缺陷和面缺陷），收缩性→缩孔、缩松、内应力等， 其他现象如晶粒粗大、杂质、偏析、二次相析出等，这些现象造成了实际晶体及组织的 不完整性，并对金属（和陶瓷）的许多性能产生极其重要的影响。
• 相构成了组织 单相组织，多相组织；相的形态、尺寸、相对数量 和分布的不同，形成了各种各样的组织，组织决定了材料的性能。
• 合金相图是合金成分、温度与合金系所处状态间关系的简明图解； 反映了合金系在给定条件下的相平衡关系，是研究相与组织转变及 其规律的重要工具。合金的元通常是元素如Cu-Ni、Pb-Sn、Al-Si等， 也可是在研究范围内不发生任何反应的化合物如Fe-Fe3C。
金属材料的结构与组织 36页PPT文档
2.固溶体
• 根据溶质原子在溶剂中所处位置不同，固溶体可分为间隙 固溶体和置换固溶体两大类。 (1)间隙固溶体 如图2-10(a)所示。 (2)置换固溶体 如图2-10(b)所示。
docin/sundae_meng
图2-10 晶格结构模型
2.1.4 金属材料的组织
图2do-1ci2n/su大nd分ae_子me链ng的形态
(3)空间构型 • 图2-13 所示为乙烯聚合物常见的三种空间构型。
图2-13 乙烯聚合物的立体异构
docin/sundae_meng
2.大分子链的构象及柔性
图2-14 do分cin/子sun链da的e_m内en旋g 转示意图
3.高分子材料的聚集态 • 图2-15为聚合物三种聚集态结构示意图。
(1‰～1%)。如图2-29所示。
docin/sundae_meng
图2-29 晶格构造模型
总之，陶瓷材料的性能特点是: 具有不可燃烧性、高耐热性、高化 学稳定性、不老化性、高硬度和良 好的抗压能力，但脆性很高，温度 急变抗力很低，抗拉、抗弯性能差。
docin/sundae_meng
思考题
• 2-1 什么叫晶体?什么叫非晶体? • 2-2 什么叫晶格?什么叫晶胞? • 2-3 常见的金属晶体有哪几种? • 2-4 铁有哪几种同素异晶体? • 2-5 晶体缺陷有哪几种?它们对力学性能有什么影响? • 2-6 什么叫固溶体?什么叫固溶强化现象? • 2-7 什么叫金属化合物?它有何特征? • 2-8 什么叫金属的组织? • 2-9 试述晶粒大小与力学性能的关系。 • 2-10 什么叫高分子材料?简述高分子材料的结构。
图2-22 橡胶在do一cin个/su承nd载ae_周me期ng中的应力-应变曲线
材料的内部结构、组织与性能
金属名称 晶格类型
Cr、Mo、W、 体心立方
V、 α-Fe、 bcc δ-Fe
A1、Cu、Ni 面心立方 、 γ-Fe fcc
Mg、Cd、Zn 密排六方
、Be
hcp
表2-1三种典型金属晶体结构小结
品格特征 晶胞中原子数
原子半径
a=b=c
α=β=γ=900
2
31/2 a /4
Fe-C相图可看成是前述几个简单相图的组合,其分析过程是一样的,现以
wC=1.2%的过共析钢为例进行说明。
如图2-20所示，在图中作Wc=1.2%的合金的成分垂线交相图于1、2、3、4、5点。 合金液体在０～１之间的温度范围内,处于稳定的液相；冷却到1～2点之间时，将按前 述匀晶转变结晶成奥氏体A；在2～3点之间奥氏体A处于稳定的欠饱和状态；冷到固 溶线3点时，奥氏体刚好处于饱和的临界状态。如温度一低于3点，则奥氏体变为不稳 定的过饱和状态，会以网状Fe3CⅡ的形式析出多余的溶质，温度越低，析出的 Fe3CⅡ就越多越粗，此时奥氏体的含碳量沿固溶线ES降低，奥氏体的数量也随之减 少；达到4点时，Fe3CⅡ不再析出，而余下奥氏体的成分变为S点的共晶成分，相当于 同时与相变线GS及固溶线ES接触，以及与结晶终了线——共析线接触，会因不断地 散热而在恒温下从奥氏体中同时交替析出成分为P点的片状铁素体F和成分为K点的片 状Fe3C，发生共析转变而生成层片状的珠光体（P），即AS → P（F+Fe3C）。在继 续冷却过程中Fe3CII（网状）不再变化，而珠光体中的铁素体F还会沿PQ线析出 Fe3CⅢ，但因析出量特少，常忽略不计，所以最终得到“珠光体(P)+ 网状Fe3CⅡ”的 室温组织。
金属间化合物
汇报材料组织架构
汇报材料组织架构一、引言本报告旨在介绍汇报材料组织架构，包括组织目标、组织结构、人员分工与协作流程等方面。
通过对组织结构的详细描述，旨在使员工更好地了解组织内部架构，推动部门协作和工作效率的提升。
二、组织目标汇报材料组织的目标是确保准确、及时、高效地处理和传递大量信息。
为了实现这一目标，组织以提供高质量的报告、文档和数据分析为中心。
三、组织结构1. 主管部门汇报材料组织的主管部门是汇报材料部门。
部门负责制定组织策略、管理人员、资源分配、协调各项工作等。
2. 组织架构汇报材料部门分为三个职能组：- 数据分析组：负责数据的收集、整理、分析和报告生成。
- 文档处理组：负责文件的整理、编辑、排版和归档。
- 报告编制组：负责撰写、汇总和编制各类报告和文档。
4. 人员分工* 数据分析组：组长1名，数据分析师3名，数据处理员2名。
* 文档处理组：组长1名，文档编辑师3名，排版设计师2名。
* 报告编制组：组长1名，资深报告撰稿人3名，新人报告撰稿人2名。
5. 协作流程- 数据分析组负责从各个部门收集数据，并将数据整理后传递给文档处理组。
- 文档处理组将文档编辑、排版后，将成品传递给报告编制组。
- 报告编制组将各类报告和文档整合、汇总，并最终交付给相关部门或领导。
四、总结汇报材料组织架构主要包括汇报材料部门、数据分析组、文档处理组、报告编制组。
在这个结构下，各个职能组协作紧密，分工明确，为实现部门目标提供了良好的支持和保障。
组织架构的建立不仅使工作流程更加清晰，也为员工提供了清晰的职责分工，进而提高了工作效率和质量。
材料概论知识点大全总结
材料概论知识点大全总结一、材料的概念和分类1. 材料的概念（1）材料的定义（2）材料的特征（3）材料的作用2. 材料的分类（1）按物质性质分类（2）按用途分类（3）按加工方式分类二、材料的组织结构和性能1. 材料的组织结构（1）晶体结构（2）非晶结构（3）晶格缺陷2. 材料的性能（1）力学性能（2）物理性能（3）化学性能（4）热学性能（5）电子性能三、金属材料1. 金属的晶体结构（1）立方晶系（2）六方晶系（3）其他晶系2. 金属的性能（1）金属的导电性（2）金属的导热性（3）金属的塑性（4）金属的硬度（5）金属的磁性3. 金属的加工（1）锻造（2）轧制（3）焊接（4）铸造四、非金属材料1. 陶瓷材料（1）硅酸盐陶瓷（2）氧化铝陶瓷（3）碳化硅陶瓷2. 高分子材料（1）塑料（2）橡胶（3）纤维3. 复合材料（1）金属基复合材料（2）陶瓷基复合材料（3）高分子基复合材料五、材料的表面处理1. 材料的腐蚀（1）金属的腐蚀（2）非金属的腐蚀2. 材料的涂层（1）阳极氧化（2）电镀（3）喷涂3. 材料的改性（1）表面强化（2）表面合金化（3）表面改性涂层六、材料的选用和设计1. 材料的选用原则（1）机械性能（2）化学性能（3）物理性能（4）经济性能2. 材料的设计方法（1）静态设计方法（2）疲劳设计方法（3）蠕变设计方法七、材料的应用1. 金属材料的应用（1）建筑领域（2）交通领域（3）电子领域2. 非金属材料的应用（1）航空航天领域（2）医疗器械领域（3）环保领域八、材料的新发展1. 新材料（1）纳米材料（2）功能材料（3）生物材料2. 材料工艺（1）3D打印（2）激光焊接（3）快速凝固以上是关于材料概论的知识点大全总结，材料是现代科学技术的基础，它的发展和应用对于各个领域都具有重要意义。
希望能够通过本文的总结，对材料概论有更加全面的了解和认识。
1材料的组织结构及性能分析
(3) 密排六方晶格(胞) (H.C.P.晶格)
晶体学抽象：
空间规则排列的原子→刚球模型→晶格（刚球抽象 为晶格结点，构成空间格架）→晶胞（具有周期性最小
晶格常数： 晶胞的几何特征可以用晶胞的三条棱边 长a、b、c和三条棱边之间的夹角α、β、 γ等六个参数来描述。其中a、b、c 为晶 格常数。
1.1.1 纯金属的晶体结构
金属的晶格常数一般为: 1×10-10 m-7×10-10 m。
不同元素组成的金属晶体因晶格形式及晶格常数 的不同,表现出不同的物理、化学和力学性能。金属的 晶体结构可用X射线结构分析技术进行测定。
1.1 金属材料的结构与组织
1.1.1 纯金属的晶体结构 晶体中原子(离子或分子)规则排列的方 式称为晶体结构（也称材料结构）。 通过金属原子(离子)的中心划出许多空 间直线，这些直线将形成空间格架。这种 格架称为晶格，晶格的结点为金属原子(或 离子)平衡中心的位置。
晶体与非晶体
晶体：材料的原子（离子、分子）在三维空间呈规则的 周期性排列。如金刚石、水晶、氯化钠等。 非晶体：材料的原子（离子、分子）无规则排列，和液 体相似，亦称为“过冷液体”或“无定形体”。 如玻 璃、松香、石腊等。
（2）面心立方晶胞
四面体间隙8个 八面体间隙4个
⑥配位数：12
由于原子排列紧密程度不一样,当金属从 面心立方晶格向体心立方晶格转变时, 体 积会发生变化。这就是钢在淬火时因相变 而发生体积变化的原因。不同晶体结构中 原子排列的方式不同, 将会使它们的形变 能力不同。
材料结构组织与性能 带答案
一、什么是材料？三大材料材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和各种性能的物质,是人们生活及组成生产工具的物质基础。
金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料二、材料的性能分类使用性能(物理性能、化学性能、力学性能)，工艺性能（工艺性能是指材料在各种加工和处理中所应具备的性能，如铸造性能、锻造性能、切削性能、焊接性能和热处理性能等）三、材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速度）联合作用下所表现出来的行为。
金属材料的力学性质决定与材料的化学成分、组织结构、冶金质量、残余应力及表面和内部缺陷等内在因素，也决定与载荷性质（静载荷、冲击载荷、交变载荷）、应力状态（拉、压、弯、扭、剪等)、温度和环境介质等外在因素.1。
强度指标弹性变形阶段的强度指标（弹性极限σe =F e/A0(MPa)式中：σe为e点对应的应力，F e为e点对应的载荷，A0为试样原始截面积。
弹性模量σ=Eε,其中比例系数E即是弹性模量）塑性变形阶段的强度指标(屈服极限σs=F s/A0（MPa）屈服强度σ0.2=F0。
2/A0（MPa）在S点附近，此时应力应变曲线上出现一个平台，表示材料开始产生塑性变形，其对应的应力叫屈服极限σs。
但对于大多数合金钢或淬火回火材料，应力应变曲线无屈服平台出现,此时,规定以产生试样原始长度0。
2％的塑性变形所对应的应力作为条件屈服极限，称为屈服强度σ0.2.抗拉强度σb=F b/A0(MPa)）断裂阶段的强度指标(断裂强度σk)2.塑性指标延伸率（δ=ΔL/L0×100%=（Lf—L0）/L0×100%）断面收缩率ψ=（A0-A1）/A0×100％式中A0为试样原始横截面积A1为试样断裂后缩颈处的最小横截面积。
3。
韧性指标冲击韧度（a k=A k/A N （J/m2）式中A N为试样缺口根部的原始截面积。
）断裂韧度静力韧度4. 硬度指标布氏硬度（HB球压头测定试样表面的压痕直径d) 洛氏硬度(HR圆锥压头测深度）维氏硬度(HV四棱锥压头同布）肖氏硬度(HS从一定高度处自由落到试样表面，根据冲头的回弹高度来表征材料硬度的大小)四、应力应变曲线设试样单位面积的载荷为应力σ，试样单位原始长度的伸长为应变ε，则得到应力-应变曲线。
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图1-28 气孔对陶瓷强度的影响
3.2 陶瓷材料的性能
• • • • • • 1.陶瓷的物理和化学性能 (1)热膨胀性能 (2)导热性 (3)热稳定性 (4)化学稳定性 (5)导电性
3.2 陶瓷材料的性能
• • • • 陶瓷的力学性能 (1)刚度 (2)硬度 (3)强度：晶界使陶瓷实际强度比理论值低得多 (1‰～1%)。如图1-29所示。
3.气相
气相是陶瓷内部残留的孔 洞，其成因复杂，影响因素 多。陶瓷根据气孔率分为致 密陶瓷、无开孔陶瓷和多孔 陶瓷。除多孔陶瓷外，气孔 对陶瓷的性能不利，它降低 了陶瓷的强度，常常是造成 裂纹的根源(图1-28)，所以 应尽量降低气孔率。一般普 通陶瓷的气孔率为5 %～10% ; 特种陶瓷在5 %以下;金属陶 瓷则要求低于0.5 %。
黏弹性:应变与应力同步发生，或应变与应力同时 达到平衡，如图1-19(a)所示。 应变不仅决定于应力，而且决定于应力作用的速 率。即应变不随作用力即时建立平衡，而有所滞后， 如图1-19(b)所示。
图1-19 应力、应变与时间的关系
●蠕变（如图1-20所示）。
图1-20 蠕变前、后分子构象变化示意图 ●应力松弛 如图1-21所示。
1.单晶体和多晶体
图1-6 单晶体和多晶体结构示意图
实际金属的晶体缺陷
(1)点缺陷 ①空位 ②间隙原子
图1-7 空位和间隙原子示意图
(2)线缺陷 ①刃型位错:刃型位错如图1-8（a）所示。
图1-8 刃型位错示意图
②螺型位错:螺型位错如图1-9所示。
图1-9
螺型位错示意图
(3)面缺陷
面缺陷是指在两个方向上尺寸很大，第三个方向上尺寸很小而呈 面状分布的缺陷。面缺陷主要是指金属中的晶界和亚晶界。 晶界处的主要特征： ●原子排列不规则，因此对金属的塑性变形起着阻碍作用，晶界越多， 其作用越明显。 显然，晶粒越细，晶界总面积就越大，金属的强度 和硬度也就越高。所以在常温下使用的金 属材料，一般总是力求获 得细小的晶粒。 ●晶界处原子具有较高的能量，且杂质（往往是一些低熔点的杂质） 较多，因此其熔点较低，有时还未加热到金属的熔点，晶界处就已先 熔化了。 ●晶界处原子能量较高而容易满足固态相变所需要的能量起伏，因此 新相往往在旧相晶界处形核。晶粒越细小，晶界越多，新相的形核率 就越高。 ●晶界处有较多的空位，因此原子沿晶界的扩散速度较快。 ●晶界处电阻较高，且易被腐蚀。
(2)氧化物 • 图1-25所示为几种典型氧化物的结构。
图1-25 几种典型氧化物的结构
(3)非氧化合物 • 图1-26所示为各种非氧化合物的结构。
图1-26 各种非氧化合物的结构
玻璃相 • 玻璃相的作用包括: • ①黏连晶体相，填充晶体相间空隙，提高材料致 密度; • ②降低烧结温度，加快烧结速度; • ③阻止晶体转变，抑制其长大; • ④获得透光性等玻璃特性; • ⑤不能成为陶瓷的主导相
金属材料的结构与组织
1.1 纯金属的晶体结构 1.晶格、晶胞与晶格常数
图1-1 晶格构造模型
晶面与晶向
图1-2 立方晶格中的一些晶面
3.金属晶体的类型 (1)体心立方晶格 (2)面心立方晶格 (3)密排六方晶格
图1-3 体心立方晶胞
图1-4 面心立方晶胞
图1-5 密排六方晶胞
1.2 金属的实际晶体结构
图1-21 应力松弛过程中分子构象变化示意图
●滞后与内耗 高聚物受周期性载荷时，产生 伸-缩的循环应变，如图1-22所示。
图1-22 橡胶在一个承载周期中点。A点为初始 状态，B点为屈服点，C点为断裂点。
●B点所对应 的屈服应变 较大，比金 属大得多。 ●缩颈变形 阶段很长，C 点所对应的 断裂伸长量 较大。
材料的结构与组织
1 金属材料的结构与组织 1 ．1 纯金属的晶体结构 1 ．2 金属的实际晶体结构 1 ．3 合金的晶体结构 1 ．4 金属材料的组织 2 高分子材料的结构与性能 1 高分子材料的结构 2 高分子材料的性能 3 陶瓷材料的结构与性能 3 ．1 陶瓷材料的结构 3 ．2 陶瓷材料的性能
1.晶体相 （1）硅酸盐
图1-24 硅氧四面体结构
②硅氧四面体只能通过共用顶角 而相互结合; ③ Si4+通过 O1-结合， Si—O— Si的结合键在氧上的键角接近于 145° ; ④稳定的硅酸盐结构中，硅氧四 面体采取最高空 间维数互相结 合; ⑤硅氧四面体采取比较紧密的结 构结合; ⑥同一结构中硅氧四面体最多只 相差1个氧原子。
图1-23 高聚物的应力-应变曲线
3 陶瓷材料的结构与性能
• • • • 3.1 陶瓷材料的结构 按照组织形态陶瓷材料分为三类。 无机玻璃－即硅酸盐玻璃 微晶玻璃－即玻璃陶瓷，是单个晶体分布 在非晶态的玻璃基体上的一类陶瓷材料。 • 陶瓷（晶体陶瓷）
陶瓷的典型组织结构包括： 晶体相（莫来石和石英） 硅酸盐基本结构具有以下特点: 玻璃相 ①构成硅酸盐的基本单元为硅氧 四面体结构，如图1-24所示; 气相
图1-29 晶格构造模型
总之，陶瓷材料的性能特点是: 具有不可燃烧性、高耐热性、高化 学稳定性、不老化性、高硬度和良 好的抗压能力，但脆性很高，温度 急变抗力很低，抗拉、抗弯性能差。
思考题
• • • • • • • • • • 1-1 什么叫晶体?什么叫非晶体? 1-2 什么叫晶格?什么叫晶胞? 1-3 常见的金属晶体有哪几种? 1-4 铁有哪几种同素异晶体? 1-5 晶体缺陷有哪几种?它们对力学性能有什么影响? 1-6 什么叫固溶体?什么叫固溶强化现象? 1-7 什么叫金属化合物?它有何特征? 1-8 什么叫金属的组织? 1-9 试述晶粒大小与力学性能的关系。 1-10 什么叫高分子材料?简述高分子材料的结构。
(2)形态 • 大分子链呈现不同的几何形状，主要有线型、支 化型和体型三类，如图1-12所示。 ①线型分子链；②支化型分子链；③体型(网型或 交联型)。
图1-12 大分子链的形态
(3)空间构型 • 图1-13 所示为乙烯聚合物常见的三种空间构型。
图1-13 乙烯聚合物的立体异构
大分子链的构象及柔性
图1-16 线型非晶态高聚物在恒定载荷下的变形-温度曲线
(2)高分子材料的力学性能特点
高聚物的性能由硬脆、强硬、强韧、柔韧而缓慢地发 生变化，其应力应变曲线如图1-17所示。有机玻璃具有这 类典型的变化规律。 图1-18为高聚物在不同加载速度时的应力应变。高聚 物大都服从这种规律。
图1-17 非晶态高聚物在不同温度时的 图1-18 高聚物在不同加载速度时的 应力-应变曲线 应力-应变曲线
图1-10 晶格结构模型
1.4 金属材料的组织
1.组织的概念 组织的决定因素 3.组织与性能的关系 • 不同组织结构的材料具有不同的性能
综上所述，金 属材料的成分、 工艺、组织结构 和性能之间有着 密切的关系。
图1-11 两种晶粒大小不同的纯铁示意图
2 高分子材料的结构与性能
• • • • 1 高分子材料的结构 1.大分子链的构成 (1)化学组成 组成大分子链的化学元素，主要是碳、氢、氧， 另外还有氮、氯、氟、硼、硅、硫等，其中碳是 形成大分子链的主要元素。 • 大分子链根据组成元素不同可分为三类，即碳链 大分子、杂链大分子和元素链大分子。
图1-14 分子链的内旋转示意图
3.高分子材料的聚集态 • 图1-15为聚合物三种聚集态结构示意图。
图1-15 聚合物三种聚集态结构示意图
2 高分子材料的性能
• • • • • 1.高分子材料的物理性能和化学性能特点 (1)绝缘性 (2)耐热性 (3)耐蚀性 (4)老化
高分子材料的力学性能 • (1)高聚物的物理、力学状态 • 线型非晶态高聚物的三种力学状态为玻璃态、高弹态和黏 流态。 • 如图1-16所示。 图中Tb为脆化温度、Tg为玻璃化温度、 Tf为黏流温度、Td为分解温度。
总之，实际金属的晶体结构不是理 想完整的，而是存在着各种晶体缺陷， 并且这些缺陷在不断地运动变化着， 金属中的许多重要变化过程，都是依 靠晶体缺陷的运动来进行的，并且金 属的许多性能也都与晶体缺陷密切相 关。
1.3 合金的晶体结构
1.合金的基本概念 （1）合金 （2）组元 （3）相
固溶体
• 根据溶质原子在溶剂中所处位置不同，固溶体可分为间隙 固溶体和置换固溶体两大类。 (1)间隙固溶体 如图1-10(a)所示。 (2)置换固溶体 如图1-10(b)所示。