第二节 金属材料的基本知识

 

一、金属的结构

1、纯金属的晶体结构

2、合金的晶体结构

（1）合金中元素在液态时能够互溶，形成均匀的液体

（2）根据晶体结构特点，分为固溶体和金属化合物两类

二、金属的熔融和凝固

1、金属的熔融

金属由固态向液态转变的过程称为熔融。纯金属具有恒定不变的熔化温度，即熔点。

2、金属的凝固

（1）形成晶核：当液态金属的温度降低至接近凝固点时，液态金属中的一些原子就会规则地排列在一起，形成许多原子小集团

（2）晶核长大：晶核生成初期，外形比较规则，由于晶核棱角处散热比其他部位快，因而棱角处吸附的液体原子多，晶核在此处长大快

（3）结晶过程中，各个晶核按照枝晶生长的方式自由生长，直到生长着的晶体彼此接触后，在接触处停止生长。

3、金属的冷却曲线

（1）熔融的纯金属在冷却时，当其温度下降至平衡结晶温度Tb时，金属并不能完全结晶，因为金属的结晶是一个放热过程，因此液体金属需要降至低于平均凝固温度的某一温度Ts时才能完全凝固，这种现象称为过冷。两者的温度差值被称为过冷度∆T，过冷度的大小与冷却速度密切相关，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之冷却速度越慢，过冷度就越小，实际结晶温度就更接近平衡结晶温度，金属的冷却速度越快，所形成的晶粒愈细，晶界越多，金属的力学性能就愈好。因此可通过控制结晶过程来细化晶粒，提高金属的力学性能

（2）合金的凝固过程比纯金属复杂。由于合金中各金属元素的凝固点不同，因此合金的凝固温度是一个范围。可以用“温度-组成”为坐标的相图来表现。 

三、合金的特性

1、熔点与凝固点：没有固定的熔点和凝固点，熔点一般比各成分金属的低

2、力学性能：合金强度及硬度较其所组成的金属大，而延性及展性一般均较所组成的金属为低

3、传导性：合金的导电性和导热性一般均较组成的金属差，其中尤以倒导电性减弱更为明显

4、色泽：合金的色泽与所组成的金属有关，例如合金中加入1/24的银足以改变其颜色

5、腐蚀性：纯金属一般不易被腐蚀，在合金中加入一定量的抗腐蚀元素如铬、锰等，可提高合金的耐腐蚀性

四、口腔金属的分类

根据材料是否耐腐蚀或耐氧化，分为贵金属和非贵金属材料

五、金属的成型方法

六、金属的腐蚀与防腐蚀

七、金属的生物学效应

金属的生物学反应主要取决于材料在应用时被释放或溶出到生物体内元素的特性和浓度，有多种因素会影响到金属元素的释放，比如金属元素在元素周期表中的位置、金属本身的化学成分、金属的晶相结构以及金属所处的生物体环境等，如果没有任何成分从金属材料中释出，则几乎不存在机体的不良生物学反应