【正文】 性狀態(tài)。 溫度對(duì)高聚物的力學(xué)狀態(tài)的影響 對(duì)于粘彈性的高聚物，其強(qiáng)度主要受溫度和變形速度的影響。 若交聯(lián)程度較重，則沒(méi)有高彈性，硬而脆。 晶態(tài)區(qū)則具有較高的強(qiáng)度和硬度。 (2)晶態(tài)高聚物的力學(xué)狀態(tài) 完全晶態(tài)的線(xiàn)型高聚物沒(méi)有高彈態(tài)。 ② 高彈態(tài) Tg～ Tf溫度，變形量很大，彈性模量顯著降低，外力去除后變形可以恢復(fù)，變形可逆。 大多數(shù)聚合物是部分晶態(tài)或完全非晶態(tài)。 ●部分晶態(tài)： 分子鏈在空間部分規(guī)則排列。 在拉力作用下，線(xiàn)型大分子鏈伸展拉直。 ● 間同立構(gòu)： 取代基 R交替地在碳鏈平面兩側(cè)。 大分子鏈的形態(tài) (3) 體型 (交聯(lián)型 ) 在線(xiàn)型或支化型分子鏈之間以共價(jià)鍵連接 , 形成空間網(wǎng)狀大分子。 ● 碳鏈大分子： 主鏈全部由碳原子以共價(jià)鍵相連接，即 CCC。 乙烯稱(chēng)作單體。 高分子化合物是指相對(duì)分子質(zhì)量很大的化合物，相對(duì)分子質(zhì)量一般在 5000以上，有的甚至高達(dá)幾百萬(wàn)。 加入 Cr、 Si等元素 , 可提高鋼的抗氧化性。 二、金屬的化學(xué)性能 1. 耐腐蝕性 金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其它化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力。 用于要求避免電磁場(chǎng)干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料，如航海羅盤(pán)。 ● 鐵磁性材料 在外磁場(chǎng)中能強(qiáng)烈地被磁化，如鐵、鈷等。 5. 熱膨脹性 材料隨溫度變化而膨脹、收縮的特性 。 金屬導(dǎo)電性以銀為最好，銅、鋁次之。 導(dǎo)熱性好的金屬材料制造散熱器、熱交換器與活塞等零件。熱導(dǎo)率越大 , 導(dǎo)熱性越好。 熔點(diǎn)高的金屬稱(chēng)難熔金屬，如鎢、鉬、釩等。 密度小于 5 103 kg/m3 的金屬稱(chēng)為輕金屬 , 如鋁、鎂、鈦及它們的合金。 斷裂韌性 材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展 斷裂的能力。 六、斷裂韌性 橋梁、船舶、大型軋輥、轉(zhuǎn)子等有時(shí)會(huì)發(fā)生低應(yīng)力脆斷。 在交變應(yīng)力作用下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的工作而產(chǎn)生裂紋、或突然發(fā)生斷裂。 用擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。再加主載荷 F1 。 即材料受壓時(shí)抵抗局部塑性變形的能力。 二、塑性 斷裂前材料產(chǎn)生永久變形的能力稱(chēng)為塑性。 (a)原始試樣 （ b)拉伸后試樣 圓形拉伸試樣 拉伸試驗(yàn) 拉伸曲線(xiàn) 1. 彈性極限 σ e 材料保持彈性變形 , 不產(chǎn)生永久變形的最大應(yīng)力。 銅合金只有幾種可以用熱處理強(qiáng)化。 銅有良好的切削加工性能。 碳含量和合金元素含量越高 , 焊接性能越差。 三、焊接性能 焊接性 金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性。 3. 偏析 金屬凝固后，鑄錠或鑄件化學(xué)成分和組織的不均勻現(xiàn)象。 完整、尺寸精確、輪廓清晰的鑄件。 工藝性能 制造工藝過(guò)程中材料適應(yīng)加工的性能。 老師提示 金屬的組織結(jié)構(gòu)由材料的成分、工藝所決定。 ● 三種不同組織的灰口鑄鐵 (a)組織為鐵素體和片狀石墨， σ b為 150MPa (b)組織為鐵素體和團(tuán)絮狀石墨， σ b為 350MPa (c)組織為鐵素體和球狀石墨， σ b為 420MPa 沖擊韌度最高的是 (c),其次為 (b),最低的是 (a) 灰口鑄鐵的組織 （ a） （ b） （ c） ● 純鐵 冷拔前抗拉強(qiáng)度為 180 MPa。 ● 純鐵經(jīng)冷拔后 , 等軸形狀的鐵素體晶粒變成拉長(zhǎng)了的鐵素體晶粒。 化學(xué)成分 不同碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鐵碳合金在平衡結(jié)晶后的室溫組織不一樣。 金屬材料的組織可以由單相組成，也可以由多相組成。 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物 (Fe3C) Fe3C具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。提高鋼的強(qiáng)度、熱強(qiáng)性、紅硬性和耐磨性，是高合金鋼和硬質(zhì)合金中的重要組成相。 一定電子濃度的化合物相應(yīng)有確定的晶體結(jié)構(gòu) , 并且還可溶解其組元 , 形成以電子化合物為基的固溶體。 大多數(shù)金屬和 ⅣA 族、 Ⅴ 族、 ⅥA 族元素生成Mg2Si、 Mg2Sb Mg2Sn、 Cu2Se、 ZnS、 AlP及 β SiC等。 金屬化合物一般熔點(diǎn)較高 , 硬度高 , 脆性大。 ● 當(dāng)加入 1%的鎳形成單相固溶體后 , 強(qiáng)度升高到 390 MPa, 硬度升高到 70 HB, 而斷面收縮率仍有 50%。 通過(guò)形成固溶體使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱(chēng)為 固溶強(qiáng)化 。 ● 無(wú)限固溶體 溶質(zhì)可以任意比例溶入，即溶質(zhì)溶解度可達(dá) 100%。 置換固溶體 間隙固溶體 （ 2）按溶質(zhì)原子在溶劑中的溶解度分 有限固溶體、無(wú)限固溶體 兩種。 A、 B組元組成的固溶體也可表示為 A(B), 其中 A為溶劑 , B為溶質(zhì)。 液態(tài)物質(zhì)為液相。 如鐵碳合金、銅鎳合金、鋁銅合金等。 亞晶界 合金的晶體結(jié)構(gòu) 合金 一種金屬元素同另一種或幾種其它元素 , 通過(guò)熔化或其它方法結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。 亞晶界 亞晶粒之間的邊界。 1Cr17不銹鋼的多晶體 晶界原子排列 示意圖 晶界 晶粒與晶粒之間的接觸界面 。 3. 面缺陷 二維尺度很大而第三維尺度很小的缺陷。 位錯(cuò)對(duì)性能的影響： ● 金屬為理想晶體或含極少量位錯(cuò)時(shí) , 金屬的屈服強(qiáng)度 σ s 很高。 位錯(cuò)的形成： 在金屬的結(jié)晶、塑性變形和相變等過(guò)程中形成。 （ 2）螺型位錯(cuò) 晶體右邊的上部相對(duì)于下部向后錯(cuò)動(dòng)一個(gè)原子間距。 （ 1）刃型位錯(cuò) 晶體的一部分出現(xiàn)一個(gè)多余的半原子面。 異類(lèi)原子 老師提示： 點(diǎn)缺陷造成局部晶格畸變 , 使金屬的屈服強(qiáng)度、電阻率增加 , 密度發(fā)生變化。有利于金屬內(nèi)部原子的擴(kuò)散。 實(shí)際使用的金屬 , 內(nèi)部有許多晶粒組成，每個(gè)晶粒在空間分布的位向不同，在宏觀(guān)上沿各個(gè)方向上的性能趨于相同，晶體的各向異性顯示不出來(lái)。 ● 單晶體鐵在磁場(chǎng)中沿 100方向磁化容易。 晶體和非晶體的熔化曲線(xiàn) 非晶體材料在加熱時(shí) , 固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí) , 溫度變化。 密排方向?yàn)?110。 密排方向： 原子密度最大的晶向。 夾角的三坐標(biāo)軸 a a2和a3, 垂直軸為 c 軸。 如 : 100 = [100] + [010] + [001] 在立方晶系中 , 一個(gè)晶面指數(shù)與一個(gè)晶向指數(shù)數(shù)值和符號(hào)相同時(shí) , 則該晶面與該晶向互相垂直。 如 [110]與 。 晶面族： 在立方晶系中 , 原子排列相同但在空間方向不同的晶面組成晶面族。 1. 立方晶系的晶面表示方法 以晶面 ABB’ A’ 為例： 晶面的截距可以為負(fù)數(shù) , 在指數(shù)上加負(fù)號(hào) , 如 。 不同晶體結(jié)構(gòu)中原子排列的方式不同 , 使它們的形變能力不同。 密排六方晶胞特征： （ 1）晶格常數(shù) 正六邊形的邊長(zhǎng) a 兩底面之間的距離 c 相鄰側(cè)面夾角 120176。 具有這種晶格的金屬有鋁 (Al)、銅 (Cu)、鎳 (Ni)、金 (Au)、銀(Ag)、 γ 鐵 ( γ Fe, 912 ℃ ～ 1394 ℃) 等。 配位數(shù)越大，原子排列緊密程度就越大。 體心立方晶胞中原子半徑與晶格常數(shù) a之間的關(guān)系為： （ 4）致密度 晶胞中原子占有的體積與該晶胞體積之比稱(chēng)為致密度 (也稱(chēng)密排系數(shù) )。 體心立方晶胞特征： （ 1）晶格常數(shù) a=b=c, α =β =γ =90176。金屬的晶體結(jié)構(gòu)可用 X射線(xiàn)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。 金屬材料的結(jié)構(gòu)與組織 純金屬的晶體結(jié)構(gòu) 晶體結(jié)構(gòu) 晶體中原子 (離子或分子 )規(guī)則排列的方式。第 1章 材料的結(jié)構(gòu)與性能 內(nèi)容提要： 本章重點(diǎn)介紹純金屬的晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷和合金的結(jié)構(gòu)、金屬材料的組織。了解高分子材料、陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能。 金屬的晶格常數(shù)一般為 : 1 1010 m～ 7 1010 m (～ ) 晶胞 老師提示 不同元素組成的金屬晶體因晶格形式及晶格常數(shù)的不同，表現(xiàn)出不同的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。 具有體心立方晶格的金屬有鉬 (Mo)、鎢 (W)、釩 (V)、 α 鐵 (α Fe, 912 ℃)等。 （ 3）原子半徑 晶胞中相距最近的兩個(gè)原子之間距離的一半稱(chēng)為原子半徑 (r原子 )。 體心立方晶胞中有兩種空隙： ● 四面體空隙半徑 :r四 = ● 八面體空隙半徑 :r八 = 四面體空隙半徑 八面體空隙半徑 （ 6）配位數(shù) 配位數(shù)為晶格中與任一個(gè)原子相距最近且距離相等的原子數(shù)目。面中心的原子與該面 4個(gè)角