高化复习及习题市公开课一等奖百校联赛优质课金奖名师赛课获奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,第二章 物质结构基础,1/67,材料结构,：材料内部结构有不一样层次,宏观组织结构、显微组织结构、,原子或分子排列结构、原子中电子结构,2/67,原子中电子结构,1.,电子含有波粒二象性,电子状态用波函数进行描述,原子中一个电子空间位置和能量,用四个量子数表示,2.,多电子原子中，核外电子排布规律,3/67,原子之间相互作用和结合,原子电子结构决定了原子键合本身。,原子间结合键分类及特点,4/67,化学键合,小结：,5/67,物理键合,范德华力，氢键,影响分子间作用力原因,氢键作用6/67,多原子体系中电子相互作用,分子中电子运动状态称为,分子轨道,；,分子轨道可由原子轨道线性组合而成；,分子中电子在整个分子范围内运动。,分子轨道理论,7/67,晶体结构,晶体学基础：晶体概念，晶体特征,空间点阵：晶系与布拉菲点阵,晶面、晶向指数；晶面指数确实定及晶面族,经典纯金属晶体结构：三种经典金属晶体结构，,fcc,、,bcc,、,hcp,，以及各自晶体学特征,8/67,晶胞中原子数、原子半径、配位数与致密度，晶面间距,9/67,固溶体,固溶体概念、特征、分类,10/67,空位与位错,晶体中缺点，晶体缺点分类；,晶体缺点形成,点缺点：点缺点种类、形成、点缺点平衡浓度，点缺点对材料性能影响,位错：位错基本类型及特征,柏氏矢量确定方法,位错运动,11/67,二元合金相图,匀晶相图、共晶相图及相关概念,12/67,二元匀晶平衡图,两组元在液态和固态均无限互溶所组成合金平衡图,二元共晶平衡图,两组元在液态时无限互溶，在固态时有限互熔且有共晶,转变产生平衡图,13/67,原子中一个电子空间位置和能量可用哪四个量子,数来决定？,尽管,HF,相对分子质量较低，请解释为何,HF,沸,点要比,HCl,高？,3.,标出面心立方晶胞中,(111),面上各点坐标，并判断,110,是否位于,(111),面上？,4.,标出含有以下密勒指数晶面和晶向：立方晶系,(421),，,（,123,），,211,5.,计算面心立方晶体（,100,）,(110),，（,111,）晶面,面间距，,指出面间距最大面。,14/67,6.,7.,8.,在铅（,100,）平面上，,1mm,2,有多少原子？已知,铅为,fcc,面心立方结构，其原子半径,R,=0.175*10,-6,mm,Ni,晶体结构为面心立方结构，其原子半径为,r,=0.1243nm,，试求,Ni,晶格常数和密度。,15/67,9.,16/67,17/67,主量子数,n,、轨道角动量量子数,l,，磁量子数,m,，,自旋角动量量子数,2.,因为,HF,分子间结协力是氢键，而,HCl,分子间结,协力是范德华力，氢键键能高于 范德华,力键能，所以HF,沸点要比,HCl,高。,解答：,18/67,3.,0,0,1,1,0,0,0,1,0,19/67,x,y,.,z,0,0,0,.,.,1/2,1/2,0,1,1,1,.,在下列图画出晶面（,123,）（,421,）,211,-y,取倒数，,1/4,1/2,1,；,找截距，,作图,.,.,.,（,123,）,取倒数，,1,1/2,1/3,；,找截距，,作图,.,20/67,晶向指数确定,1,以晶胞为基础建立坐标系,2,过原点作一有向直线,OP,，使其平行于待标定晶向,AB,。,3,选取,OP,上离原点最近结点坐标,(x,y,z),。,4,将坐标比化为,简单整数比,：,x:y:z=u:v:w,，把所得,最小整数组,(,没有公倍数,),加上方括号即为,AB,晶向晶向指数,uvw,。若其中某数为负，则将负号标于该数上方,(,如,uvw),。,21/67,22/67,指数相同晶向和晶面必定垂直（,u=h,，,v=k,，,w=l,）。,如,111(111),2.,当一晶向,uvw,位于或平行某一晶面（,hkl,）时，则,必定满足：,h,u+k,v+l,w=0,两点规律,23/67,5.,立方晶系,简单晶胞,0.35a,0.577a,24/67,晶面间距计算：,立方晶系,简单立方：,面心立方：,体心立方：当,h,+,k,+,l,=,奇数时,当（,hkl,）不全为奇数或偶数时，,25/676.,所以，对应此谱线密勒指数是：,26/67,立方晶胞,110,晶面族,27/67,7.,nm,g/cm,3,28/67,8.,在铅（,100,）平面上，,1mm,2,有多少原子？已知,铅为,fcc,面心立方结构，其原子半径,R=0.175*10,-6,mm,解：（,100,）平面上一个晶胞中原,子数是,原子半径与点阵常熟关系为：,1,（,100,）平面面积是：,a,2,a,2,=0.2449*10,-12,mm,2,故,1mm,2,面积原子个数是：,1/0.2449*10,-12,=,4.08,*,10,12,29/67,下列图所表示为铅锡（,Pb-Sn,）相图,30/67,室温平衡组织31/67,（,3,）,32/67,二元相图,33/67,33,共晶反应：,合金在冷却到某一温度时，由一定成,分液相同时结晶出成份不一样、结构不一样两个,固相，这就是共晶反应（,L,）。,反应产物,是,两个固相混合物,，,称为共晶组织或共晶体,。,共晶相图：,两组元在液态无限互溶，在固态有限互溶，冷却时发生共晶反应。共晶系合金有：,Pb-Sn,、,Al-Si,等,共晶转变,-,从一个均匀液相中能够同时结晶出两个成份截然不一样固相,几个概念,34/67,共晶转变特征,成份在共晶线范围合金都要经历共晶转变。,共晶转变在恒温下进行。,转变结果是从一个液相中结晶出两个不一样固相。,存在一个确定共晶点。在该点凝固温度最低。,35/67,一、共晶相图分析,4.,溶解度线,-,cf,线 由,cg,线 由,183,（一）点,(,二,),线,a,点：纯,Pb,熔点（,328,C,）；,b,点：,纯,Sn,熔点（,232,C,）；,d,点：共晶点,1.,液相线,-,adb,线,2.,固相线,-,acdeb,线,3.,二元共晶线,-,cde,线，即,d,点成份液相在共晶温度,(T,d,),同时结晶出,(,c,+,e,),二元共晶组织。,二元共晶反应,:,(,+,),L,恒温,a,d,c,b,e,f,g,36/67,36,共晶相图分析,三个单相区,L,、,、,三个双相区,L,、,L,、,+,一个三相共存线（区）,L+,（,三）相及相区,L,Pb,与,Sn,形成液溶体；,Pb(Sn),Sn(Pb,）,、,均为有限置换固溶体。,相区：,a,d,c,b,e,f,g,37/67,37,二、,经典合金平衡结晶过程,1,、合金,1,室温组织：,a,+,b,组成相：,a,、,b,两相相对含量：,a,100%,b,100%,a,d,c,b,e,f,g,38/67,38,2,、合金,183,(1),T,T,d,温度时，发生二元共晶,反应生成二元共晶组织（,）,，反应式为：,L,(,+,),(2),当,TT,d,温度时，,成份沿,cf,线改变，由,成份沿,eg,线改变,由,（,，,为二次相）,(3),室温组织但,因为二次相不易观察故忽略不计，故 室温组织为,（,）,共晶体,39/67,39,100%,共晶转变结束时,两相,和,相对重量为,:,W,=,=,W,=,100%,=,40/67,在冷却到室温时,两相相对重量变为,a,d,c,b,e,f,g,41/67,共晶合金平衡结晶过程及室温平衡组织,共晶合金平衡结晶过程,Pb,W,Sn,(%),T/,L,183,327.5,A,19,M,F,L+,+,61.9,E,II,L,t,1,t,1,L,(+),(+),(+),t/s,T/,L,L,(),(),42/67,概括起来，共晶合金平衡结晶过程为：,共晶温度以上：,共晶温度：,共晶温度以下：,室温组织：,液态,L,61.9,共晶转变,L,61.9,(,19,97.5,),二次结晶,，,（,+,）,共晶,因为,和,常与共晶和相连，,显微镜下极难分辨，室温组织为：,（,+,）,共晶,43/67,共晶合金室温平衡组织特征,共晶组织基本特征是,两相均匀并交替分布,，,依据合金组元不一样，共晶组织形态各异，,有层片状、棒状、球状、针状等。,44/67,（,Pb-Sn,）共晶组织,（层片状）,45/67,（,Al-Si,）,共晶组织,（针状）,46/67,3.,合金,47/67,47,亚共晶和过共晶合金平衡结晶过程 及室温组织,亚共晶合金,：,以,Pb-Sn,相图为例，成份在,ME,之间,Pb-Sn,合金。,Pb,Sn,WSn(%),T,M,E,N,B,A,G,F,过共晶合金,:,成份在,E,、,N,之间,Pb-Sn,合金。,48/67,III,L,L,亚共晶合金平衡结晶过程分析,L,(+),(+),+,t,1,t,2,t,1,t,2,t,2,10,20,30,40,50,60,70,100,200,300,Pb,W,Sn,(%),T/,L,183,327.5,A,19,M,L+,+,61.9,E,(+),t/s,T/,L,L,L,(),49/67,亚共晶组织（,50%Sn,Pb-Sn,合金）,共晶,(),初生,50/67,室温组织中,相组成物,相对重量为,:,合金,结晶特点,1,当,T,在,T,1,T,2,之间时，由,L,初,，随,T,，,L,，,。,2,当,T,T,d,温度时，剩下液相发生共晶反应生成二元共晶组织（,+,）,.,至液相消失。,此时组织为,初,（,）,3,当,TT,d,温度时，,成份（初晶和共晶）沿,cf,线改变，由,，,（共晶）成份沿,eg,线改变由,。,室温组织：,初,(,),W,=,100%,W,=,100%,室温相组成：,51/67,51,合金,3,室温组织组成物相对重量计算,室温组织中,组织组成物,相对重量为,:,W,初,=,100%,100%,W,（,）,=,L,L,a,a,W,=,W,初,=,100%,W,=,100%a,d,c,b,e,f,g,52/67,52,4.,过共晶合金（合金,）,室温组织：,初,+(+,）,+,53/67,53,Sn,Pb,WSn(%),L,B,A,M,N,G,F,L+,L+,+,E,T/,t/s,T/,t,1,t,2,t,2,L,L,L,(+),(+),(+),过共晶合金平衡结晶过程分析,L,L,L,(),t,1,t,2,54/67,概括起来，,过共晶合金,平衡结晶过程为：,t,1,温度以上：,t,1,t,2,温度：,t,2,温度时发生共晶反应：,室温组织：,t,2,温度以下：,液态,L,70,液相中析出,，,L,L,61.9,(,19,97.5,),初,初,+,+,（,+,共晶,55/67,过共晶平衡组织（,70%Sn,Pb-Sn,合金）,共晶,(),初生,56/67,共晶相图组织组成图,57/67,57,二元包晶相图分析,什么叫包晶转变？,合金在冷却到某一温度时，已结晶出一定,成份固相和它周围还未结晶一定成份液相,发生反应，结晶出另外一个固相，这就是,包晶反应,。,即：,L,1,、基本概念,许多合金系都含有包晶转变，,比如,Pt-Ag,、,Sn-Ag,、,Cd-Hg,、,Cu-Zn,、,Cu-Sn,等。,Pt-Ag,合金相图是一个,比较简单包晶相图，下面以此为例进行分析。,58/67,Pt,Ag%,T/,C,L,+,L,+,L,+,C,P,D,E,F,A,Ag,1186,10.5,42.4,66.3,1772,961.9,包晶反应：,L,P,+,C,D,液相线,固相线,固溶线,固溶线,包晶点,包晶线,Pt-Ag,合金相图,2.,相图分析,59/67,3.,包晶合金平衡结晶过程与室温组织,1,1,D,D,L,L,L,包晶合金平衡结晶过程,Pt,Ag%,T/,C,L,+,L,+,L,+,C,P,D,E,F,A,Ag,1186,10.5,42.4,66.3,T/,t/s,L,L,L,60/67,概括起来，包晶合金平衡结晶过程为：,液相线到包晶温度之间：液态,L,包晶温度（,1186,）：包晶转变,L,66.3,10.5,42.4,包晶温度以下：,室温组织：,+,包晶温度以上：液态,L,42.4,61/67,合金2结晶,62/67,62,其它相图,共析相图,g,d,a,c,+,b,e,g,恒温,63/67,63,性能与成份关系,当合金形成,单相固溶体,时，合金性能与组元及,溶质元素溶入量相关。对于一定溶质和溶剂，,溶质溶入量越多，合金强度、硬度越高（即,产生了,固溶强化,），同时电阻增大，电导率越低。,当合金经过包晶、共晶或共析转变形成,两相混合,物,尤其是两相机械混合物，合金性能往往是两,组成相性能平均值，即,性能与成份呈线性关系,。,单相固溶体,压力加工性能,优于两相混合物组成合金；固溶体,切削性能,不够好，两相混合物合金则切,削性能很好，适合高速切削。,64/67,关于复杂晶胞晶面间距修正,面心立方结构：,（,110,）面（需要修正：为简,单立方结构中该面面间距,1/2,）,65/67,面心立方结构：,（,111,）（不需要修正）,（,100,）面,(,需要修正：为简,单立方结构中该面面间距,1/2),修正规则是：,66/67,体心立方结构：,蓝色为（,100,）面（需要修正：为简,单立方结构中该面面间距,1/2,）,红色为（,111,）面（需要修正：为简,单立方结构中该面面间距,1/2,）,绿色为（,110,）面,(,不需要修正,),A,B,C,D,E,F,A,B,C,G,H,I,F,G,H,I,修正规则是：,h+k+l=,奇数时，有附加面面间距为简单立方结构中该面面间距,1/2,关于复杂晶胞晶面间距修正,67/67,3/31/2025,