《金属的晶体结构》PPT课件

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1、金属学与热处理关于本门课程阐述金属材料的化学成分、微观组织结构与宏观力学性能三者之间的关系和变化规律的科学。通过本课程的学习，达到能够运用金属学、热处理原理和金属材料的基本理论知识，认识与分析学习本专业课程中所遇到的有关问题；掌握和运用金属材料及热处理知识，能合理而经济地选用金属材料和提出合理的热处理工艺方案等。21.熔点最高的金属——钨W2.熔点最低的金属——汞Hg3.硬度最大的金属——铬Cr4.密度最大的金属——锇Os5.密度最小的金属——锂Li6.地壳中含量最多的金属——铝Al7.人类冶炼最多的金属——铁Fe8.导热、导电性最好的金

2、属——银Ag9.人体内最多的金属元素——钙Ca金属之最3第一章金属的晶体结构体心立方结构body-centeredcubic(bcc)面心立方结构face-centeredcubic(fcc)4金属材料的化学成分不同，其性能也不同。对于同一种成分的金属材料，通过不同的加工处理工艺，改变材料内部的组织结构，也可以使性能发生极大的变化。可见，除化学成分外，金属的内部结构和组织状态也是决定金属材料性能的重要因素。金属和合金在固态下通常都是晶体，要了解金属及合金的内部结构，首先应了解晶体的结构，其中包括：晶体中原子是如何相互作用并结合起来的；原子

3、的排列方式和分布规律；各种晶体结构的特点及差异等。5金属的传统定义：良好导电性、导热性、延展性（塑性）和金属光泽的物质。但锑延展性不好；铈和镨导电性还不如非金属（如石墨）。由性能确定，不具有共性，没揭示金属与非金属的本质区别。1.1金属严格定义：具有正的电阻温度系数的物质，非金属的电阻都随温度升高而下降。由原子结构和原子间的结合方式确定。6金属的最外层电子数很少（1～3），外层电子与原子核的结合力弱，容易脱离原子核的束缚而变成自由电子；原子成为正离子，将这些元素称为正电性元素。过渡族金属元素的核外电子先填充次外层再填充最外层电子，很容易失

4、去，化合价可变。结合力特强，表现为熔点、强度高。1、金属原子的结构特点原子(10-10m、Å=10-1nm)=带正电的原子核(质子+中子)（10-14m）+带负电的按能级排布核外电子(最外层与次外层为价电子)。非金属外层电子数较多，最多7个，最少4个，易获得电子，原子成为负离子，故非金属元素又称为负电性元素。可见原子外层参与结合的电子数决定着结合键的本质，对化学性能、强度等特性有重要影响。72、金属键处于聚集状态的金属原子将价电子贡献出来，为整个原子集体所共有，形成电子云。贡献出价电子的原子，变成正离子，沉浸于电子云中，依靠运动于其间的公

5、有化自由电子的静电作用而结合—形成金属键—没有饱和性和方向性。……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………中性原子正离子电子云用金属键的特点解释金属特性导电性—自由电子在电场作用下定向移动形成电流；导热性—自由电子的运动和正离子振动；正电阻温度系数—正离子或原子的振幅随温度的升高增大，阻碍自由电子的定向运动，使电阻升高；金属光泽—电子跃迁吸收或放出

6、可见光；延展性—无饱和性和方向性。8延展性物体在外力作用下能延伸成细丝而不断裂的性质叫延性；在外力（锤击或滚轧）作用能碾成薄片而不破裂的性质叫展性。例如最细的白金丝直径不过1/5000mm,纯净的金属铂有高度的可塑性,可以冷轧制成厚度为0.0025mm的箔。延展性最好金属的是金。有人将28克金延伸至65公里长。最薄的金箔只有1/10000mm厚，一两黄金，压成金箔可覆盖两个篮球场。金属的延展性可以由金属的结构得到解释。当金属受到外力作用时，金属内原子层之间容易作相对位移，金属发生形变而不易断裂，因此，金属具有良好的变形性。但也有少数金属，

7、如锑、铋、锰等，性质较脆，没有延展性。9共价键相邻原子共用其外部价电子，形成稳定的电子壳层。金刚石中的碳原子间即为共价键。离子键正电性元素与负电性元素相遇时，电子一失一得，各自成为正、负离子，正、负离子间靠静电作用结合而成。NaCL103、结合力与结合能（双原子作用模型图解）原子间结合力是由自由电子与金属正离子间的引力（长程力），以及正离子间、电子间的排斥力（短程力）合成的。当两原子间距较大，引力＞斥力，两原子自动靠近；当两原子自动靠近，使电子层发生重叠时，斥力↑↑；直到两原子间距为d0时，引力＝斥力。任何对平衡位置d0的偏离，都将受到一

8、个力的作用，促使其回到平衡位置。原子间最大结合力不是出现在平衡位置d0而是在dc位置，最大结合力与金属的理论抗拉强度相对应。结合能是吸引能和排斥能的代数和。当原子处于平衡距离d0时，其结合能达