金属材料专业英语简单介绍.ppt

1 Unit6 AnIntroductiontoMetallicMaterials 2 Weshouldgrasp Whatisametal Whatisanalloy Whatarethedifferencesbetweentheirproperities Explainsolidsolutionandintermetalliccompound 3 NewWords ExpressionsfromPart1 roam r um graphite gr fait malleable m li bl ductile d ktail soluble s ljubl chromium kr umj m transition tr n zi n shell el v 漫游 闲逛 徜徉 n 漫步 漫游 徘徊n 石墨a 有伸延性的 可锻的a 易延展的 柔软的a 可溶解的 可溶的n 铬n 转换 跃迁 过渡n 壳 外壳 4 TranslationI Theoutmostlayerofelectrons最外层电子Freeelectiongas自由电子气Electricalconductivity电导率 电导性Plain carbonsteel普通碳素钢Solidsolution固溶体 固溶液 固体溶液 5 TranslationII Intermetalliccompound金属互化物Metallicmaterial金属材料Strainlesssteel不锈钢Solute溶质Solvent溶剂 Periodictable元素周期表Electronegativity电负性Transitionmetal过渡金属Crystalstructure晶体结构 6 WhatisaMetal Q WhatisaMetal A Metalisconsistedofpositivecenters orions sittingina gas offree electros Ittendstobegoodelectricalconductors 7 WhatisanAlloy Consistofamixtureofapureandoneormoreotherelements 由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质 8 Itssomeproperties lessmalleableandductilethanpuremetalsandtendtohavelowertomeltingpoints 合金的一些性质 延展性较差 低熔点 9 Somethingelse 1 合金根据组成元素的数目 可分为二元合金 三元合金和多元合金 2 根据结构的不同 合金主要类型是 1 混合物合金 当液态合金凝固时 构成合金的各组分分别结晶而成的合金 如焊锡 2 固熔体合金当液态合金凝固时形成固溶体的合金 如金银合金 3 金属互化物合金 各组分相互形成化合物的合金 如铜 锌组成的黄铜 10 3 合金的一些性质 1 多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点 2 硬度比其组分中任一金属的硬度大 3 合金的导电性和导热性低于任一组分金属 利用合金的这一特性 可以制造高电阻和高热阻材料 还可制造有特殊性能的材料 4 有的抗腐蚀能力强 如不锈钢 4 常见合金 球墨铸铁 锰钢 不锈钢 黄铜 青铜 白铜 焊锡 硬铝 18K黄金 18K白金 11 WhatisanAlloy Q WhatisanAlloy A Analloyconsistsofamixtureofapuremetalandoneormoreotherelementswhichcanbemetalsornon metal Q Whatarethedifferencesbetweentheirproperties A Alloysareusuallylessmalleableandductilethanpuremetalsandthetendtohavelowermeltingpoints 12 Thinkabout Giveexamplestoexplainsoildsolutionandintermetalliccompound 13 SolidSolutions Inmanycases metalsarequitesolubleinothermetals Forexample solidcopperandsoildnickelarefullysolubleineachother Thistypeofperfectsoildsolubilityisasideeffectofhavingfreeelectrons Sincetheelectronsarefreetomove theexactnumberofvalenceelectronspossessedbyanygivenatomshouldn tmatter 14 Soa solid solution isthatonemetalservesasthesolventandtheotherastheotherasthesolute althoughtinacaselikecopperandnickelwherethesearemutuallysolubleatallcompositionsthetermssolventandsolutecanbealittlemisleading 15 Forexample thefigureintherightisAu Agphasediagram belowfusiformareaissolidsolutions 16 IntermetallicCompounds Notallmetalsaresolubleinothermetals thus producedanothernewphasecalled intermetalliccompounds suchasnickelwilldissolvesomealuminum sothatatlowaluminumcontentsasolidsolutionisproduced Butiflargeramountsofaluminumareadded thenproduceintermetalliccompounds 17 Someofthesecompoundshaveaverywelldefinedcomposition suchasNi3AlOthershavequiteawiderangeofcomposition suchasNiAl 18 Threetypesofcircumstancesofintermetalliccompoundsforming Thefirstcircumstance sizedifferenenceThesecondcircumstance alargedifferenenceinelectronegativityThethirdcircumstance certainratiosofthenumberofvalenceelectronstothenumberofatomsinastructure 19 Hume RotheryRule Hume RotheryRule1 AtomicSizeFactor the15 Rule Extensivesubstitutionalsolidsolutionoccursonlyiftherelativedifferencebetweentheatomicdiameters radii ofthetwospeciesislessthan15 Ifthedifference 15 thesolubilityislimited Comparingtheatomicradiiofsolidsthatformsolidsolutions theempiricalrulegivenbyHume Rotheryisgivenas Mismatch 20 Hume RotheryRule2 CrystalStructureRule Forappreciablesolidsolubility thecrystalstructuresofthetwoelementsmustbeidentical Hume RotheryRule3 ValencyRule Ametalwilldissolveametalofhighervalencytoagreaterextentthanoneoflowervalency Thesoluteandsolventatomsshouldtypicallyhavethesamevalenceinordertoachievemaximumsolubility Hume RotheryRule4 TheElectronegativityRule Electronegativitydifferencecloseto0givesmaximumsolubility Themoreelectropositiveoneelementandthemoreelectronegativetheother thegreateristhelikelihoodthattheywillformanintermetalliccompoundinsteadofasubstitutionalsolidsolution Thesoluteandthesolventshouldlierelativelycloseintheelectrochemicalseries 21 休姆 罗瑟里 Hume Rothery 规律 1 形成合金的元素原子半径之差超过14 15 则固溶度极为有限 若尺寸差小于15 尺寸因素成为次要的影响因素 固溶度由其他影响因素确定 这就是知名的15 规律 2 如果合金组元的负电性相差很大 固溶度就极小 3 两元素的固溶度与它们的原子价有关 高价元素在低价元素中的固溶度大于低价元素在高价元素中的固溶度 4 B B族溶质元素在 B族溶剂元素中的固溶度都相同 e a 1 36 与具体的元素种类无关 5 两组元只有具有相同的晶体结构才能形成无限 或连续 固溶体 22 各式各样的合金 磁性合金镍铬合金烤瓷牙铜中间合金 23 金属外壳 锆石合金铜乌合金 24 1 Giventhatmanyofthecompoundsformedinalloysaresizefactororelectroncompounds thesedonotfollowtherulesofvalency 在合金中 许多化合物是按比例组合或是电子化合物 不能很好的遵循价键理论 25 2 Whereasthechemicalformulaofanioniccompound likeNaClorAl2O3canbepredictedeasilyfromthecompound spositionintheperiodictable thisisnotthecaseformanyintermetalliccompounds 换句话说 尽管像氯化钠 氧化铝的价键可以通过他们在元素周期表的位置进行预测 但却不能解释合金中金属元素的成健方式 26 3 Thus knowingfromtheirpositionintheperiodictablethatNawantstofromNa ionsandchlorinewantstofromCl ionsexplanswhyanioniccompoundwithaformulaNaClisobserved 从元素周期表可以知道 钠有变成钠离子的趋势 氯有变成氯离子的趋势 这就解释了氯化钠的形成 27 4 Incontrast thisdosen texplainwhyacarbidewithaformulaCr23C6isformedinstainlesssteels 然而 这却解释不了Cr23C6在钢铁中的成健方式 28 5 TheprecipitationofCr23C6isabigproblemwhenstainlesssteelsarewelded 这样Cr23C6成为钢铁焊接的大问题高铬高碳冷作钢 29 6 Cr23C6formsinthe heataffectedzone aroundtheweld thisregionisheatedbutnotmeltedduringwelding 在 受热区 的Cr23C6遍布在焊接点周围 这个区域在焊接的时候受热但不熔化 30 7 Theformationofthischromium richphasepullschromiumoutofsolutioninthesurroundingiron 富铬相的结构 使铬在离子溶液的氛围之外 31 8 Thisinturn preventstheformationofaprotectivelayerofCr2O3onthesurfaceofthestainlesssteelandsothestainlesssteelisnolongerstainless butinsteadsuffersfromcatastrophiclocalizedcorrosion 这样 就保护了钢铁表面氧化铬保护层的结构 从而钢铁不再是单纯的铁 而是可以抗局部严重腐蚀的物质 Cr2O3 32 9 Consideradifferentexample NiAlisanelectroncompoundwhichfromsduetohavinga magic 1 5valenceelectronsperatom thismagicnumberisn treallymagic butisaresultsofdeviationsfromthefreeelectronmodel 另外一个不同的例子 NiAl是具有 魔法 的化合物因为其中每个原子都是1 5价的 神奇的不是数字本身 而是1 5价不符合自由电子模型 33 10 ThereisonenickelatomandonealuminumatominNiAlandthevalencyofnickelistwoandthatofaluminumisthree giventhat 2 3 2 2 5thisdoesn tseemlike1 5valenceelectonsperatom 一个镍原子和一个铝原子构成了NiAl 从价键理论看 镍是二价 铝是三价 照这样 应该平均每个原子有2 5个价电子 与实际上每个原子1 5个价电子不同 34 11 However asatransitionmetal nickelisabletoactasifitdoesnorhaveavalencyby hiding electronsintheemplystatesintheshell thus effectively thereare 0 3 2 1 5valenceelectronsperatominNiAl 镍作为一种过渡金属 可以将外层电子 隐藏 在次外电子层的空轨道 看起来没有价电子 所以 铝镍合金中 每个原子有1 5个价电子 35 合金的组成多种多样 可分为混合物合金 固溶体合金和金属化合物合金等类型 铋镉合金是一种混合物合金 合金由两种金属的晶粒相互间混合 紧密作用而得 这种合金有低共熔点的特征 类似于某些盐的水溶液使水在低于零度时才结冰一样 铜镍合金是固溶体合金 由一种金属原子进入另一种金属的晶胞空隙而形成的 我们上面所讲的铝镍合金是金属化合物合金 这类合金原子以金属键相互作用 不遵守化合价规则 这类合金比任意组分的纯金属硬度都要强 但却降低了可塑性 36 12 Evenincaseswhereintermetallicformationdoesnotoccur theremaynotbeperfectsolid solubility iftowmetalshavedifferentcrystalstructuresthenatsomeintermediatecompositiontherewillhavetobeachangefromthecrystalstructureofonemetaltothatoftheother 即使两种金属形成的晶体没有缺陷 也不能说明它们能形成完美的固溶体 如果两种金属有不同的晶格结构 必须在介质中改变一种金属的晶格结构 使其与另外一种金属的晶格结构相适应 37 13 Insuchacasetheresultwouldbe ongraduallychangingthecompositionofanalloyfrompuremetalA fromingthea phase topuremetalB fromingtheb phase 为了形成这种晶格 逐渐将合金从A 相 变到B 相 38 Single phaseasoild solution Two phasemixtureofasoild solutionandbsoild sulition Single phasebsolid solution 单相固溶体 单相固溶体与 单相固溶体混合 单相固溶体 39 Thinkabout Q Giveexamplestoexplainsoildsolutionandintermetalliccompound A Forexample nickelwilldissolvesomealuminum sothatatlowaluminumcontentsasolidsolutionisproduced However iflargeramountsofaluminumareadded thenaseriesofintermetalliccompounds forexampleNi3AlandNiAl areproduced 40 Doyoustillremember roam r um graphite gr fait malleable m li bl ductile d ktail soluble s ljubl chromium kr umj m transition tr n zi n shell el v 漫游 闲逛 徜徉 n 漫步 漫游 徘徊n 石墨a 有伸延性的 可锻的a 易延展的 柔软的a 可溶解的 可溶的n 铬n 转换 跃迁 过渡n 壳 外壳 41 NewWordsfromPart2I phaseplasmaprecipitateferriteaustenitelatticeinterstitialcuboidorthorhombictetragonalcrystallography n 相n 等离子体 等离子区n 沉淀物 vt 沉淀n 铁盐酸 铁素体n 体 奥氏体 碳丙铁n 格子a 空隙的 裂缝的a 立方体的 立方形的a 正方晶的a 四方晶的n 结晶学 晶体学 42 NewWordsfromPart2II turbinebladepolygonalgemstonesphericalamorphoustransparentpitcoasterviscousinterfacial n 涡轮n 刀刃 刀片a 多角形的 多边形的n 宝石a 球形的a 无定形的 无晶形的a 透明的n 坑 槽n 垫子 银盘a 粘性的 粘滞的 胶粘的a 界面的 分界面的 43 CentralContentofPart2 Thetextisaboutstructuresofmetalsandalloys themostfamiliarphasesaresolid liquid vaporandplasma Explaincrystalstructure atomsarearrangedinadifferentpattern thepatternismadeupofarepeatingunit Becauseofthelatticeparameterandtheatomsarearrangeddifferentlywithinthecube themetalsandalloyshavedifferentstructures property Andthesizeoftheatomcanaffectitsstructures property Thedifferencesbetweencrystallineandamorphousmetals 44 WhatisaPhase 45 CrystalStructures 46 CrystallineandAmorphousMetals