非金属材料有机质材料塑胶课件.ppt
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1、第第 1 章章緒緒 論論1-1 金屬及合金的通性金屬及合金的通性1-2 金屬的結晶構造與組織金屬的結晶構造與組織1-3 金屬的塑性變形金屬的塑性變形1-4 金屬的凝固與變態金屬的凝固與變態總目錄總目錄機械材料可分為機械材料可分為金屬金屬材料和材料和非金屬非金屬材料,材料,如表如表1-1所示。所示。節目錄節目錄表表1-1 機械材料的分類機械材料的分類機機械械材材料料金屬材料金屬材料鐵類金屬材料鐵類金屬材料鐵、鑄鐵、鋼、合金鋼鐵、鑄鐵、鋼、合金鋼.等。等。非鐵類金屬材料非鐵類金屬材料鋁、銅、鉻、鉛、鎂、鎳、鋁、銅、鉻、鉛、鎂、鎳、鈦、鎢鈦、鎢.等。等。非金屬材料非金屬材料有機質材料有機質材料塑膠、
2、木材、瀝青塑膠、木材、瀝青.等。等。無機質材料無機質材料陶瓷、水泥、玻璃、塗料陶瓷、水泥、玻璃、塗料.等。等。金屬包含金屬包含純金屬與合金純金屬與合金1.純金屬純金屬:具有特殊物理性質及機械性質的結晶性物質。具有特殊物理性質及機械性質的結晶性物質。2.合金合金:一種金屬和另一種或者一種以上的金屬或非一種金屬和另一種或者一種以上的金屬或非金屬相互融合,具有金屬的各種性質的物質。金屬相互融合,具有金屬的各種性質的物質。圖圖1-1為元素週期表,工業常用金為元素週期表,工業常用金屬有屬有20多多種,種,例例如金、銀、銅、鐵、鎳、鉻、鋁、如金、銀、銅、鐵、鎳、鉻、鋁、鎂鎂等。等。上一頁上一頁節目錄節目錄
3、上一頁上一頁節目錄節目錄圖圖1-1 週期表週期表金屬一般皆金屬一般皆製成合金製成合金使用,例如:使用,例如:1.鋼鋼:鐵:鐵碳合金碳合金2.黃銅黃銅:銅:銅鋅合金鋅合金3.青銅青銅:銅:銅錫合金錫合金4.不鏽鋼不鏽鋼:鐵:鐵碳鎳碳鎳鉻合金鉻合金5.高速鋼高速鋼:鐵:鐵碳鎢鉻釩合金碳鎢鉻釩合金上一頁上一頁節目錄節目錄一、(純)金屬特性一、(純)金屬特性1.在常溫多為固態結晶體在常溫多為固態結晶體。2.電與熱的良導體。電與熱的良導體。導電率:導電率:銀銀銅銅鋁鋁。3.有固定熔點,例如鎢有固定熔點,例如鎢3410、錫、錫232。4.比重多大於比重多大於1(鋰、鈉、鉀比重小於鋰、鈉、鉀比重小於1)。)
4、。比比重重4稱重金屬稱重金屬;比重;比重介於介於1 4之間稱輕金之間稱輕金屬屬。5.不透明、具金屬光澤。不透明、具金屬光澤。6.具塑性變形(延展性)的能力具塑性變形(延展性)的能力。上一頁上一頁節目錄節目錄二、合金特性二、合金特性由二種成分金屬所製成的合金稱為二元合由二種成分金屬所製成的合金稱為二元合金;由三種成分金屬製成稱為三元,依此類推。金;由三種成分金屬製成稱為三元,依此類推。1.導電率導電率與與導熱率導熱率常較成分金屬低。常較成分金屬低。2.合金熔化時,體積通常會增加,銻合金例外。合金熔化時,體積通常會增加,銻合金例外。3.熔點溫度為一段區間且較其主要成分金屬低熔點溫度為一段區間且較其
5、主要成分金屬低。銅鎳合金熔點比銅高例外。銅鎳合金熔點比銅高例外。4.特殊合金可使光澤持久、耐蝕性提高、不容特殊合金可使光澤持久、耐蝕性提高、不容易氧化。易氧化。5.合金延展性常較成分金屬小,但強度及硬度合金延展性常較成分金屬小,但強度及硬度較高。較高。上一頁上一頁節目錄節目錄三、機械工業常用合金三、機械工業常用合金1.鋼鐵類鋼鐵類(1)碳鋼碳鋼和和鑄鐵鑄鐵:以鐵、碳為主的合金。:以鐵、碳為主的合金。(2)合金鋼合金鋼:除鐵碳外,還有鎳、鉻、錳、鎢、:除鐵碳外,還有鎳、鉻、錳、鎢、鈷、鉬、銻、釩、鈦等元素。鈷、鉬、銻、釩、鈦等元素。2.其他合金其他合金(1)輕合金輕合金:鋁合金、鎂合金:鋁合金、
6、鎂合金等。等。(2)銅合金:黃銅、青銅及特殊黃銅銅合金:黃銅、青銅及特殊黃銅等。等。(3)鎳合金:白銅鎳合金:白銅等。等。(4)鋅、鉛、錫合金:軸承合金、壓鑄合金、易鋅、鉛、錫合金:軸承合金、壓鑄合金、易熔合金、鉛字合金熔合金、鉛字合金等。等。上一頁上一頁節目錄節目錄1.金屬在常溫時為固態結晶體,結晶體內金屬在常溫時為固態結晶體,結晶體內原子原子或分子的排列狀態稱為結晶構造或分子的排列狀態稱為結晶構造。2.金屬表面經研磨、腐蝕,再以金相顯微鏡觀金屬表面經研磨、腐蝕,再以金相顯微鏡觀察,可觀察察,可觀察金屬組織(晶粒成分、粗細、形金屬組織(晶粒成分、粗細、形狀、方向等)狀、方向等),如圖,如圖1
7、-2所示。所示。3.金屬的結晶構造可使用金屬的結晶構造可使用 X光繞射法光繞射法分析。分析。4.在同一晶粒中,原子前後、左右、上下都依在同一晶粒中,原子前後、左右、上下都依一定的規則排列,稱為一定的規則排列,稱為結晶格子結晶格子或空間格子,或空間格子,如圖如圖1-3所示。所示。節目錄節目錄上一頁上一頁節目錄節目錄圖圖1-2 金屬表面研磨拋光腐蝕後的金屬顯微組織金屬表面研磨拋光腐蝕後的金屬顯微組織上一頁上一頁節目錄節目錄圖圖1-3 原子規格排列結晶格子示意圖原子規格排列結晶格子示意圖結晶體之結晶格子,可分下列結晶體之結晶格子,可分下列7大晶系,如圖大晶系,如圖1-4所示。所示。上一頁上一頁節目錄
8、節目錄圖圖1-4 主要的主要的7大晶系及大晶系及14種主要結晶格子種主要結晶格子立方體(立方體(Cubie)1.晶格形態如左下圖所示,三軸相等,三角相互垂直;晶格形態如左下圖所示,三軸相等,三角相互垂直;a b c;90。2.有有 3 種晶格如右下圖所示。種晶格如右下圖所示。上一頁上一頁節目錄節目錄正方體(正方體(Tetragonal)結晶體之結晶格子,可分下列結晶體之結晶格子,可分下列7大晶系,如圖大晶系,如圖1-4所示。所示。圖圖1-4 主要的主要的7大晶系及大晶系及14種主要結晶格子種主要結晶格子1.晶格形態如左下圖所示,兩軸相等,三角相互垂直;晶格形態如左下圖所示,兩軸相等,三角相互垂
9、直;a b c;90。2.有有 2 種晶格如右下圖所示。種晶格如右下圖所示。上一頁上一頁節目錄節目錄斜方體(斜方體(Orthorhombic)結晶體之結晶格子,可分下列結晶體之結晶格子,可分下列7大晶系,如圖大晶系,如圖1-4所示。所示。圖圖1-4 主要的主要的7大晶系及大晶系及14種主要結晶格子種主要結晶格子1.晶格形態如左下圖所示,三軸互不相等,三角相互晶格形態如左下圖所示,三軸互不相等,三角相互垂直;垂直;a b c;90。2.有有 4 種晶格如右下圖所示。種晶格如右下圖所示。上一頁上一頁節目錄節目錄單斜體(單斜體(Monoclinic)結晶體之結晶格子,可分下列結晶體之結晶格子,可分下
10、列7大晶系,如圖大晶系,如圖1-4所示。所示。圖圖1-4 主要的主要的7大晶系及大晶系及14種主要結晶格子種主要結晶格子1.晶格形態如左下圖所示,三軸互不相等,兩角晶格形態如左下圖所示,三軸互不相等,兩角 90;a b c;90 。2.有有 2 種晶格如右下圖所示。種晶格如右下圖所示。上一頁上一頁節目錄節目錄三斜體(三斜體(Triclinic)結晶體之結晶格子,可分下列結晶體之結晶格子,可分下列7大晶系,如圖大晶系,如圖1-4所示。所示。圖圖1-4 主要的主要的7大晶系及大晶系及14種主要結晶格子種主要結晶格子1.晶格形態如左下圖所示,三軸互不相等,三角不相晶格形態如左下圖所示,三軸互不相等,
11、三角不相等;等;a b c;90。2.只有只有 1 種晶格如右下圖所示。種晶格如右下圖所示。上一頁上一頁節目錄節目錄六方體(六方體(Hexagonal)結晶體之結晶格子,可分下列結晶體之結晶格子,可分下列7大晶系,如圖大晶系,如圖1-4所示。所示。圖圖1-4 主要的主要的7大晶系及大晶系及14種主要結晶格子種主要結晶格子1.晶格形態如左下圖所示,兩軸相等,相互晶格形態如左下圖所示,兩軸相等,相互120,第三,第三軸垂直;軸垂直;a b c;90;120。2.只有只有 1 種晶格如右下圖所示。種晶格如右下圖所示。上一頁上一頁節目錄節目錄菱形體(菱形體(Rhombohedral)結晶體之結晶格子,
12、可分下列結晶體之結晶格子,可分下列7大晶系,如圖大晶系,如圖1-4所示。所示。圖圖1-4 主要的主要的7大晶系及大晶系及14種主要結晶格子種主要結晶格子1.晶格形態如左下圖所示,三軸相等,三角相等;晶格形態如左下圖所示,三軸相等,三角相等;a b c;90。2.只有只有 1 種晶格如右下圖所示。種晶格如右下圖所示。結晶格子內結晶格子內能代表排列特性的最小單位,稱為能代表排列特性的最小單位,稱為單位格子單位格子或單位晶胞。或單位晶胞。上一頁上一頁節目錄節目錄三種常見之金屬結晶格子三種常見之金屬結晶格子體心立方格子體心立方格子(Body-Centered Cubic)面心立方格子面心立方格子(Fa
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