当前课程知识点:材料学概论 > 第3讲 材料就在元素周期表中(二) > 3.1 材料性能与组织结构的关系 > 3.1.3 铁的晶体结构
那么我现在
回头再讲一下铁的晶体结构
我为什么要讲铁的晶体结构
就是铁元素
它在元素周期表当中
它会有什么不同的特点
那么我衡量铁的晶体结构
我看了
它在元素周期表当中
排在什么位置
它的电负性是多少
它的元素半径是多少等等
你看钢铁何缘具有最广泛的用途
铁的同素异构转变
铁的典型的晶体结构
由铁所构成的置换式固溶体
和间隙式固溶体
铁及其相变相关的三大特征
铁之所以有用
地壳当中含量很多
这是一个很重要的一个特点
另外从晶体结构上来讲
铁有这三大特点
注意它会发生同素异构转变
它很容易合金化
它具有磁性
由于它有这三大特点
使这三大特征相结合
便产生各种各样的性质
这便是钢铁具有最广泛用途的
本质的原因
最本质的原因
注意我们这张表讲的是什么
主要金属的同素异构转变
合金化及磁性
注意
先看同素异构转变
这里边列出了两种
有的是发生同素异构转变的
有的是不发生同素异构转变的
你看凡是画双圆圈的
都是发生同素异构转变的
钛锰铁钴锡
打叉的都不发生同素异构转变的
镍铜锌铝
都不发生同素异构转变的
发生同素异构转变的
为加工热处理
提供了先决条件
你如果它不发生同素异构转变
像镍铜锌铝
它根本就不发生同素异构转变
你加热冷却
加热冷却
它还是原来那个结构
它变化不了
性能不能做很大的改变
你铁则不然
铁加热的时候
一加热从bcc
变到fcc了
再一冷却它又回来了
你加热冷却加热冷却
就可以改变它的晶体结构
这为它创造了很好的条件
另外铁
还很容易实现合金化
很容易实现合金化
这是铁主要用途的一个
这里边重点讲同素异构转变
你比如说铁的同素异构转变
我再说一遍
铁在负273度到911度的时候
它是体心立方
到1392度的时候
是面心立方
再到1536度的时候
又变成体心立方
α β γ
我就可以通过变化
改变它的晶体结构
你看这张表讲的是
主要金属的晶体结构
随温度的变化
注意你看铬
它不发生同素异构转变
钛发生铁发生钚发生
镍不发生铜不发生
发生同素异构转变
常用的结构材料是什么
一个钛一个铁一个钴
你看人工关节
它都用钛和钴做的
牙齿牙根也是用钛和钴做的
它耐腐蚀
另外它发生同素异构转变
它可以提高性能
铁也是它发生同素异构转变
为它做结构材料
创造了很好的条件
那么同素异构转变
什么叫同素异构转变
同一种元素在不同条件下
具有不同的结构
这叫做同素异构转变的元素
所以说你调节了变化
晶体结构变化
这种变化叫做同素异构转变
所以同素异构转变这件事儿
是非常重要的
在过去的教科书上
这方面内容强调的不够
你随着这种材料用的越来越多
高新技术当中用的越来越多
我们必须得重新认识这些问题
当时这是常识
但是即使是常识
也要重新认识
这是典型的
晶体结构
这里边讲体心立方
面心立方
它的一些
哪个晶胞原子数
最近邻原子
什么次近邻原子是多少
原子间的距离
填充率等等
最大的间隙这是表上都有
这部分内容本来是
材料科学技术要讲的
但是如果同学们想继续钻研
把表弄清楚了
还是很有好处的
好 另外一个问题就是说
铁元素
很容易合金化
那怎么看这个问题
就是说你当然合金化
刚才讲了可以是置换
可以是什么
可以是间隙
如果是跑到人家间隙位置当中
是间隙元
跑到人家阵点上
叫做置换式元素
你们看看在这张图当中
铁 注意
铁元素周围有很多元素
可以做置换
为什么说
只要它的原子半径
在15%到20%之内
相差20%
15%到20%之内
就可以实现置换式的
你们看铁中间那个元素
周围的你比方说
钛钒铬锰钴镍铜钼铌硅
等等这些都可以做为置换元素
另外碳 氮都可以做间隙元素
这为改善铁的性能
提供了很好的条件
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业