第1章机械工程材料的结构The Structure of MechanicalEngineeringMaterials
第1章 机械工程材料的结构 The Structure of Mechanical Engineering Materials
（本章学习要求】Requirementfor Studying1.熟悉三种典型金属晶体结构的特点，立方晶胞中晶面、晶向的表示方法，实际金属中晶体缺陷的种类，主要形式及其对材料性能的影响：2.掌握金属合金相结构的基本类型、性能特点及其在合金中的地位与作用；“组织”“相”3.建立的概念
【本章学习要求】 Requirement for Studying ⚫1. 熟悉三种典型金属晶体结构的特点，立方晶胞中 晶面、晶向的表示方法，实际金属中晶体缺陷的种类、 主要形式及其对材料性能的影响； ⚫2. 掌握金属合金相结构的基本类型、性能特点及其 在合金中的地位与作用； ⚫3.建立“相”、“组织”的概念
第1章机械工程材料的结构The Structure of Mechanical Engineering Materials1.1固体材料结构的有关概念Concepts about solid material'sstructure1.2固体材料的晶体结构Crystalstructureofsolidmaterials1.3一般工程材料的结构特点Structurecharacteristics of common engineering materials本章小结Summary阅读材料1非晶态结构与非晶态材料AmorphousMaterialssStructuresandAmorphous
第1章 机械工程材料的结构 The Structure of Mechanical Engineering Materials ⚫1.1 固体材料结构的有关概念 Concepts about solid material’s structure ⚫1.2 固体材料的晶体结构 Crystal structure of solid materials ⚫1.3 一般工程材料的结构特点 Structure characteristics of common engineering materials ⚫本章小结 Summary ⚫阅读材料1 非晶态结构与非晶态材料 Amorphous Structures and Amorphous Materials
化学成分（成分）组成材料各元素在材料中的浓度。组织的概念用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到的材料内部的形貌图像。宏观组织：习惯上把用肉眼或几十倍放大镜观察到组织。显微组织：放大100~2000倍的组织。电镜组织：在电子显微镜下（几千～几十万倍）的组织。结构的概念材料中各原子的具体组合状态。一般通过X-射线衍射或透射电镜研究
化学成分(成分) 组成材料各元素在材料中的浓度。 组织的概念 用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到的材料内部的形貌图 像。 ⚫ 宏观组织：习惯上把用肉眼或几十倍放大镜观察到组织。 ⚫ 显微组织：放大100∼2000倍的组织。 ⚫ 电镜组织：在电子显微镜下（几千∼几十万倍）的组织。 结构的概念 材料中各原子的具体组合状态。一般通过X-射线衍射或透射电镜研究
1..1固体材料结构的有关概念Concepts aboutsolid material's structure1.1.1晶体与非晶体1.晶体结构一一长程有序2.非晶态结构一一短程有序(近程有序)1.1.2晶体结构的基本概念
1.1 固体材料结构的有关概念 Concepts about solid material’s structure ⚫ 1.1.1 晶体与非晶体 1.晶体结构——长程有序 2.非晶态结构——短程有序 （近程有序) ⚫ 1.1.2 晶体结构的基本概念
1.1.1晶体与非晶体Crystalsand non-crystals←非晶态晶态→#晶体结构示意图材料一般是在固体状态下使用的。按固体中原子排列的有序程度，而分为晶体结构和非晶态结构两种基本类型。晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。非晶体是指原子呈无序排列的固体。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化
1.1.1 晶体与非晶体 Crystals and non-crystals ⚫ 材料一般是在固体状态下使用的。按固体中原子排列的有序程度，而 分为晶体结构和非晶态结构两种基本类型。 ⚫ 晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。 ⚫ 非晶体是指原子呈无序排列的固体。 ⚫ 在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。 晶态 非晶态 ＃晶体结构示意图 晶态→ ←非晶态
J长程有序1.晶体结构“长程有序”（（远程有序指的是原子在很大范围内均是按一定规则排列（即原子在三维空间作有规则的周期性重复排列）具有长程有序排列的材料即为晶体材料。这种长程有序排列的特征（形式）就称之谓晶体结构。晶体材料的特点是(1)结构有序，物理性质表现为各向异性；(2)具有固定的熔点(3)晶体的排列状态是由构成原子或分子的儿何学形状和键的形式决定的；（4）一般当晶体的外形发生变化时，晶格类型并不改变
1. 晶体结构——长程有序 ⚫ “长程有序”(远程有序)指的是原子在很大范围内均是按一 定规则排列(即原子在三维空间作有规则的周期性重复排列)， 具有长程有序排列的材料即为晶体材料。这种长程有序排列 的特征（形式）就称之谓晶体结构。 ⚫ 晶体材料的特点是: ⚫ （1）结构有序，物理性质表现为各向异性; ⚫ （2）具有固定的熔点; ⚫ （3）晶体的排列状态是由构成原子或分子的几何学形状和 键的形式决定的; ⚫ （4）一般当晶体的外形发生变化时，晶格类型并不改变
2.非晶态结构一一短程有序(近程有序所谓“短程有序”，，系指原子仅在很小的范围（约儿十个原子的尺度内呈一定的规则排列，而从大范围来看，则找不到规则排列的规律。若固体材料中仅存在短程有序，则称其为非晶体材料（或无定形材料)。这种短程有序排列的特征，即称为非晶态结构（或无定形结构）非晶态结构被认为是“冻结了”的液态结构。即非晶体在整体上是无序的，但原子之间也是靠化学键结合在一起的，所以在有限的小范围内观察还是有一定的规律性。非晶体材料的共同特点是(1)结构无序，物理性质表现为各向同性(2)无固定熔点；(3)导热性和热膨胀性均小(4)塑性形变大：(5)组成的变化范围大
⚫所谓“短程有序” ，系指原子仅在很小的范围(约几十个原子的尺度)内呈 一定的规则排列，而从大范围来看，则找不到规则排列的规律。 ⚫若固体材料中仅存在短程有序，则称其为非晶体材料(或无定形材料)。这 种短程有序排列的特征，即称为非晶态结构(或无定形结构)。 ⚫非晶态结构被认为是“冻结了”的液态结构。即非晶体在整体上是无序 的，但原子之间也是靠化学键结合在一起的，所以在有限的小范围内观察， 还是有一定的规律性。 ⚫非晶体材料的共同特点是: ⚫（1）结构无序，物理性质表现为各向同性; ⚫（2）无固定熔点; ⚫（3）导热性和热膨胀性均小; ⚫（4）塑性形变大; ⚫（5）组成的变化范围大。 2. 非晶态结构——短程有序(近程有序)
1.1.1晶体与非晶体Crystals and non-crystals从理论上分析，如果抑正晶化固态反应过程则任何物质均能发生非晶态固化反应，而获得非晶态材料。如纯金属液体在高速冷却（V冷速>1010K/s）下可得到非晶态金属。从已得到的结果看：非晶态材料具有较高的强度、硬度和抗蚀性能等
1.1.1 晶体与非晶体 Crystals and non-crystals ⚫ 从理论上分析，如果抑止晶化固态反应过程， 则任何物质均能发生非晶态固化反应，而获 得非晶态材料。如纯金属液体在高速冷却 （V冷速＞1010K/s）下可得到非晶态金属。 从已得到的结果看： 非晶态材料具有较高的强度、硬度和抗蚀性 能等
1.1.2晶体结构的基本概念Basic concepts about crystal structure(b)模型（e）晶格晶界晶粒(d）晶肥图1.1纯铁的内部结构示意图el简单立方晶格晶体结构：晶体中原子（离子或分子）规则排列的形式。原子堆砌模型：假想理想晶体中的原子都是固定不动的刚球堆砌而成。晶格：假想的空间直线按一定规律把原子“点”连接起来，构成三维的空间构架。晶胞：从晶格中取出一最基本的、有代表性的几何单元。晶格常数：表征晶胞特征的参数，三条棱边长度
1.1.2 晶体结构的基本概念 Basic concepts about crystal structure 图1.1 纯铁的内部结构示意图 晶体结构： 晶体中原子（离子或分子）规则排列的形式。 原子堆砌模型：假想理想晶体中的原子都是固定不动的刚球堆砌而成。 晶格： 假想的空间直线按一定规律把原子“点”连接起来，构成三维的空间构架。 晶胞： 从晶格中取出一最基本的、有代表性的几何单元。 晶格常数：表征晶胞特征的参数，三条棱边长度