晶体结构、相结构

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1、第二章工程材料结构不同的金属材料具有不同的性能，同种材料，在不同的状态下其性能差别也很大，这种现象与其内部的微观结构密切相关。第一节金属的结构金属材料是指以金属键结合并具有金属特征的一类物质，包括纯金属及合金。纯金属是指具有正电阻温度系数及金属特征的一类物质。合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属元素经熔炼、烧结或其它方法组合而成，具有金属特征的一类物质。例：钢铁—铁碳合金、黄铜—铜锌合金一、纯金属的晶体结构1、晶体的基本概念（1）晶体：内部原子有规律排列的物质。如固态金属及合金等。特点：

2、结构有序、各向异性、有固定的熔点非晶体：内部原子没有规律的排列，如玻璃、松香等。特点：结构无序、各向同性、没有固定的熔点一切固态物质可分为晶体与非晶体两大类。晶体非晶体简单立方体结构示意图（2）晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点（原子中心）称结点。（3）晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。（4）晶格常数：晶胞各边的尺寸a、b、c。各棱间的夹角用、、表示。（5）晶粒：晶体中晶格方位相同的区域。在一个晶粒内，由于各个方向上原子排列的状况不同，呈现出各向

3、异性。实际金属由多晶体构成，因而呈现出各向同性。（6）原子半径：晶胞中原子密度最大方向相邻原子间距的一半。（7）晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。（8）配位数：晶格中与任一原子最近且等距的原子数目。（9）致密度：晶胞中所包含的原子本身所占有的体积与该晶胞体积之比。原子半径晶胞原子数nvK=V2、常用金属的晶格及其主要参数（1）体心立方晶格（bcc晶格）1）原子排列特征：立方体，八个顶点各有一个原子，中心一个原子。2）晶格常数：a=b=c，α=β=γ=90°3）原子半径：r=a344）原子数

4、：8×（1/8）﹢1﹦25）配位数：86）致密度：K﹦0.68﹦68%7）常用金属：α－Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等模型晶胞原子数体心立方晶格的参数（2）面心立方晶格（fcc晶格）1）原子排列特征：立方体，八个顶点和六个面各有一个原子。2）晶格常数：a=b=c，α=β=γ=90°3）原子半径：r=a244）原子数：8×（1/8）﹢6×（1/2）﹦45）配位数：126）致密度：K﹦0.74﹦74%7）常用金属：γ－Fe、Cu、Al、Ni、Pb、Au、Ag等模型晶胞原子数面心立方晶格的参数（3）

5、密排六方晶格（hcp晶格）1）原子排列特征：正六面柱体，上下层顶角和面心各一个，中间层3个。2）晶格常数：a=b≠c，α=β=90°γ=120°3）原子半径：r=a124）原子数：12×（1/6）﹢2×（1/2）﹢3﹦65）配位数：126）致密度：K﹦0.74﹦74%7）常用金属：Mg、Cd、Zn、Be等模型晶胞原子数12密排六方晶格的参数常见晶格类型原子排列晶胞晶面与晶向体心立方面心立方密排六方金属的三种典型晶格类型比较：面心立方晶格和密排六方晶格中原子排列紧密程度完全一致，K=0.74，是原

6、子在空间排列最紧密的两种形式。体心立方晶格中排列的紧密程度要差些，K=0.68。面心立方晶格的γ－Fe向体心立方晶格的α－Fe转变时将伴随着体积膨胀。3、晶面与晶向的表示方法晶面：由一系列原子所组成的平面。    晶向：任意两个原子之间的连线所指的方向。不同晶面和不同晶向上原子排列的状态是不同的。为了便于表示各种晶面和晶向，用统一的晶面指数和晶向指数来表示，国际上通用的是密勒（Miller）指数。    在金属中，许多性能现象与特定的晶面和晶向关系很大。体心立方晶格晶面晶向（1）晶向指数的确

7、定方法1）选定晶胞中的任一结点为坐标原点，并以该点连接的三条棱边作为坐标轴，即ox、oy、oz（反向为负）。2）以晶格常数为单位,求出该直线上任意一点的三个坐标值。3）将所求坐标值化为最简单整数，并加方括号，即为所求的晶向指数，晶向指数的一般形式写成[uvw]，（2）晶面指数的确定方法1）选定晶胞中的任一结点为坐标系原点，以与该点连接的三条棱边为坐标轴，即ox、oy、oz（反向为负值）。2）以相应的晶格常数为单位，求出待定晶面在三个坐标轴上的截距。3）求出三个截距的倒数并化为最小整数。4）将三个

8、整数加圆括号，即为所求的晶面指数。其形式为（hkl）。xzy0xzy0xzy0ABC立方晶系的（100）（110）（111）晶面（100）（110）（111）（3）晶面及晶向的原子密度不同晶体结构中的不同晶面、不同晶向上的原子排列方式和排列紧密程式度是不一样的。体心立方晶格中，密排面为﹛110﹜，密排方向为〈111〉。面心立方晶格中，密排面为﹛111﹜，密排方向为〈110〉。体心立方晶格面心立方晶格晶面族：﹛110﹜晶向族：〈111〉（4）晶体的各向异性在晶体中，不同晶面和晶向上原子排列方式和密