金属材料论文.doc

目录
一、金属材料的性质
二、铁碳合金
三、金属的工艺性能
四、金属材料的改性方法
五、金属材料的发展趋势
六、参考文献
金属材料的性质
在自然界中,金属元素占75%。价电子数目少,电子层数较多,原子核对价电子的引力较弱,价电子容易脱离原子核的束缚而形成自由电子是其金属原子的结构特点。
自由电子在正离子之间作高速运动,形成带负电的电子云,正离子与电子云之间产生强烈的静电吸引力,金属原子间这种正离子与自由电子的引力结合称为金属键。金属键与非金属原子间的结合键不同。由于金属键的作用力很大,并且大量的原子结合成整体金属,固金属的强度高;金属键没有方向性,原子间也没有选择性,所以在外力作用下发生原子位置的相对移动时,金属健也不会遭到破坏,所以金属具有比较好的塑性变形能力;由于金属中的自由电子在电场的作用下作定向运动,使金属具有导电性,金属离子在平衡位置可以作热振动,且温度越高,金属离子的振幅越大,因此金属具有良好的导热性。
固态金属的原子彼此靠金属键结合在一起,表现出有规则的特征,即固态金属具有晶体结构。固态金属的晶格有多种形式,除少数具有复杂的结构外,大多数都属于体心立方,面心立方和密排六方三种中的一种:
体心立方晶格的结构特点:8个原子组成一个立方体,立方体的中心处还有一个原子。这种晶胞所占有的实际原子数为2,各棱边长度相等;具有这种结构特点的金属有:W、Cr、Mo、V、Nb等。
面心立方晶格的结构特点:8个原子组成一个立方体,立方体各面的中心处还分布有1个原子。这种晶胞所占有的实际原子数为4,各棱边长度相等;具有这种结构的金属有:Cu、Al、Ni、Pb等。
密排六方晶格的结构特点:12个原子组成一个六棱柱体,上下两个六边形中心处各有1个原子,六棱柱体的心部所占有的实际原子数为6。具有这种晶格的金属有:Mg、Be、Cd、Zn等。
以上的三种晶格是一种理想的状况,与实际金属的晶体结构有很大的差距。实际金属的原子排列不可能像理想晶体那样规则和完整,由于要受到加工、凝固以及其它因素的影响,实际晶体中总存在着偏离完整性的区域,这些区域就称为晶体缺陷。按几何特征,晶体缺陷可分为点缺陷,线缺陷和面缺陷。
点缺陷结晶过程中,在高温下或由于辐照等,晶体中会产生点缺陷。其特征是三维方向上尺寸都很小,仅引起几个原子范围的不完整,该缺陷就是点缺陷。包括空位,间隙原子和异类原子三种。
线缺陷指晶格中某一列或若干列原子出现有规律的错排,破坏了晶格的规则而形成的缺陷。位错的种类很多,但最简单、最基本的有两种类型:一种是刃型位错,另一种是螺型位错。
面缺陷面缺陷主要是指晶界、亚晶界等。其特点是两个方向尺寸较大,一个方向尺寸很小。
铁碳合金
一合金及其结构
两种或两种以上的元素组成的金属物质称为合金。合金是金属,因而合金的组元中含有较大比例的金属元素。而其他含量少的元素可以是金属元素,也可以是非金属元素。如黄铜是铜锌合金,黄铜的组成元素都是金属元素。而钢是铁、碳等元素组成的合金,所含铁、锰等元素是金属元素,但碳、硅等则是非金属元素。合金中各组元之间相互影响、相互作用,因而可组成各种不同的结构。
固溶体
固态合金中,各组元相互溶解而形成的均匀物质称为固溶体。固溶体根据溶质原子在固溶体中所处的位置不同,可分为两种:
置换式固溶体溶质原子替代溶剂