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1、第2章工程材料的结构1材料的结构——表明材料的组元及其排列和运动方式。对材料内部结构水平的认识：宏观、微观。2What?“组织结构”3相：凡是化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分分开的均匀组成部分。元素不一定单一。广义的讲——组织结构包括了成分、相、组织、结构等概念。组织：用肉眼或显微镜观察到的材料的微观形貌，它可以是单相的，也可以是由一定数量、形态、大小和分布方式的多种相组成。42.1金属的晶体结构和组织2.2合金的晶体结构和组织2.3塑性变形和回复、再结晶对金属材料组织、性能的影响52.1金属的晶体结构和组织
2、一、理想晶体1．晶体与非晶体晶体：材料的原子（离子、分子）在三维空间呈规则、周期性排列。非晶体：材料的原子（离子、分子）无规则堆积，和液体相似，亦称为“过冷液体”或“无定形体”。(a)、是否具有周期性、对称性；(b)、是否长程有序；(c)、是否有确定的熔点；(d)、是否各向异性。区别62．晶体结构的描述a.理想晶体——实际晶体的理想化·三维空间无限延续，无边界；·严格按周期性规划排列，是完整的、无缺陷；·原子在其平衡位置静止不动。b.理想晶体的晶体学抽象（见下图）空间规则排列的原子→刚球模型→晶格（刚球抽象为晶格结点，构
3、成空间格架）→晶胞（具有周期性最小组成单元）晶体结构描述了晶体中原子（离子、分子）的排列方式。7理想晶体的晶体学抽象示意83．晶胞的描述晶体学参数：a,b,c,α,β,γ晶格常数：a,b,c晶系轴(棱边)之间的夹角三斜晶系单斜晶系斜方晶系正方晶系菱方晶系六方晶系立方晶系cXZYOαβγba七个晶系：9布拉菲空间点阵晶胞10晶向(crystaldirection):在晶格中,任意两原子之间的连线所指的方向。晶向指数:用密勒(Miller)指数对晶格中某一原子排列在空间的位向进行标定。确定方法:设置坐标;求投影坐标;取最小整
4、数。11晶面(crystalface):在晶格中由一系列原子所构成的平面称为晶面。确定方法:设置坐标;求截距;取倒数。晶面指数(indicesofcrystallographicplane):用密勒(Miller)指数对晶格中某一晶面进行标定。124．三种典型的金属晶体晶胞(图)属于此类结构的金属有：碱金属、难溶金属（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W）a-Fe等属于此类结构的金属的有：Al、贵重金属、γ-Fe、Ni、Pb、Pd、Pt以及奥氏体不锈钢等。属于此类结构的金属有：Mg、Zn、a-Be、a-Ti、a-Zr、a-Hf
5、、a-Co等。体心立方晶胞bcc面心立方晶胞fcc密排六方晶胞hcp13141、体心立方晶胞BCC——Body-CenteredCube晶胞晶体学参数原子半径晶胞原子数配位数致密度BCCa=b=c,a=b=g=90o2868%15晶胞原子数：是指在一个晶胞中所含的原子数目。8*1/8+1=2原子半径：是指晶胞中原子密度最大的方向上相邻两原子间平衡距离的一半，或晶胞中相距最近的两个原子间距的一半。体心立方晶胞：r=sqr(3)a/4致密度：是指晶胞中原子本身所占有的体积百分数，也称密排系数。致密度=（晶胞中原子所占有的体积
6、/晶胞的体积）X100%属于此类结构的金属有：碱金属、难溶金属（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W）a-Fe等配位数：是指晶格中与任一原子最邻近且等距离的原子数目。BCC为12162、面心立方晶胞FCC-----Face-CenteredCube晶胞晶体学参数原子半径晶胞原子数配位数致密度FCCa=b=c,a=b=g=90o41274%17FCC刚球模型属于此类结构的金属有：Al、贵重金属、γ-Fe、Ni、Pb、Pd、Pt以及奥氏体不锈钢等。183、密排六方晶胞HCP----HexagonalClose-Packed晶胞晶体
7、学参数原子半径晶胞原子数配位数致密度HCPa=b≠c,c/a=1.633,a=b=90o,g=120oa/261274%19属于此类结构的金属有：a-Be、a-Ti、a-Zr、a-Hf、a-Co、Mg、Zn等。HCP刚球模型20BCC、FCC、HCP晶胞的重要参数晶胞晶体学参数原子半径晶胞原子数配位数致密度BCCa=b=c,a=b=g=90o2868%FCCa=b=c,a=b=g=90o41274%HCPa=b≠c,c/a=1.633,a=b=90o,g=120oa/261274%21密排面与密排方向{110},<111
8、>{111},<110>底面,底面上任意相邻原子的连线22二．实际晶体理想晶体+晶体缺陷——实际晶体实际晶体——单晶体和多晶体单晶体：内部晶格位向完全一致——各向异性多晶体：由许多位向各不相同的单晶体块组成——各向同性晶体缺陷：实际晶体中存在着偏离（破坏）晶格周期性和规则性的部分。a、点缺陷b、线缺陷（位错）c、面缺
