二.金属的晶体结构

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1、金属的晶体结构一.晶格与晶胞二.典型的3种金属晶体结构三.立方晶系的晶面和晶向四.晶体的各向异性五.Fe的多晶型性六.实际金属中的晶体缺陷一.晶格与晶胞晶体中原子规则排列的方式称为晶体结构.通过金属原子的中心划出许多空间直线,这些直线将形成空间格架.这种格架称为晶格.能反映晶格特征的最小组成单元称为晶胞.晶胞的几何参数:a、b、c(棱边长)、α、β、γ(夹角).a、b、c为晶格常数.金属的晶格常数为:1×10-10m～7×10-10m.二.典型的3种金属晶体结构1.体心立方晶格(Mo、W、V、α

2、-Fe)（1）常数a=b=c,α=β=γ=90°（2）晶胞原子数:2（3）原子半径:a/4（4）致密度:0.68(5)α-Fe的晶格常数:a=2.86(<912℃)2.面心立方晶格(Al、Cu、Ni、Au、Ag、γ-Fe、Pt、Pb)(1)晶格常数a=b=c,α=β=γ=90°（2）晶胞原子数:4（3）原子半径:a/4（4）致密度0.74(5)γ-Fe的晶格常数:a=3.65(912℃)3.密排六方晶格(Mg、Ti、Cr、Zn、Be)（1）晶格常数：a（底面正六边形边长）、c（两底面间距离）.两

3、相邻侧面间夹角为120°,侧面与底面间夹角90°（2）晶胞原子数：6（3）原子半径:a/2（4）致密度：0.74(5)Mg的晶格常数:a=3.21,c=5.21三.立方晶系的晶面和晶向1.立方晶胞三组重要晶面(1)晶胞表面(2)过两条平行棱边的面(3)过三个角点的面2.立方晶胞三组重要晶向(1)平行于晶胞棱线的晶向(2)平行于晶胞表面对角线的晶向(3)平行于晶胞体对角线的晶向四.晶体各向异性在晶体中,不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同,它们之间的结合力的大小也不相同,因而金属晶体不同方向上

4、的力学性能和理化性能不同,这种性质叫做晶体各向异性.晶面原子密度计算例：五.Fe的多晶型性Fe、Mn、Ti、Co等金属具有多晶型性。当温度(压强)改变时，金属由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多晶型转变(同素异构转变)。六.实际金属中的晶体缺陷1.点缺陷(1)空位(2)间隙原子(3)异类原子点缺陷造成局部晶格畸变,使金属的电阻率、屈服强度增加,密度发生变化。2.线缺陷(1)刃型位错(2)螺型位错位错的存在极大地影响金属的机械性能1.金属晶须(仅含极少量位错)屈服点σs很高铁晶须Φ1.8μm

5、,长10mmσs=13400MPa2.当含有一定量的位错时,强度降低退火态工业纯铁σs=180~230MPa3.当进行形变加工时,位错密度增加,σs将会增高(位错强化)。实际金属为多晶体,是由大量外形不规则的小晶体即晶粒组成的.每个晶粒基本上可视为单晶体.所有晶粒的结构完全相同,但彼此之间的位向不同,位向差为几十分、几度或几十度.晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界.晶界呈网状.晶界上原子的排列规则性较差.同时存在空位、位错和杂质原子.3.面缺陷（1）晶界（2）亚晶界晶粒是由许多位向差在1～2度以内

6、的所谓亚晶粒组成的.晶粒内的亚晶粒又叫晶块或嵌镶块.亚晶粒之间的边界叫亚晶界.亚晶界是位错规则排列的结构。晶界和亚晶界均可提高金属的强度。晶界越多,晶粒越细,金属的塑性变形能力越大,塑性越好。(细晶强韧化)。作业一.术语解释17：晶格、晶胞、晶格常数、体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格、致密度、晶向、晶面、同素异构转变、刃型位错、螺型位错、空位、间隙原子、晶界、亚晶界、晶体缺陷二.填空选择题：P3-2(4).P3-3(1).三.综合分析题6：7.列表计算体心立方晶格、面心立方晶格中三个主要

7、晶面和晶向的原子密度,指出原子最密的晶面和晶向.8.为何单晶体呈各向异性、而多晶体呈伪各向同性？9.P4-4(2)10.P4-4(4)11.P4-4(5)12.P4-4(6)