金属与合金的晶体结构.ppt

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1、第二章金属与合金的晶体结构金属的特性和金属键金属键metallicbond：金属材料内部，呈一定规律排列的正离子与公有化的自由电子靠库仑力（coulombforce）结合起来，这种结合力即为金属键。由金属键结合起来的晶体叫金属晶体。特点：无饱和性和方向性。金属的特性和金属键金属的特性：良好的导电性和导热性不透明，具有良好的反射性，形成金属光泽一般具有较高的强度和良好的塑性常温下均为固体（汞除外），能相互熔合有正的温度系数，很多金属在极低温下具有超导性第一节晶体的基本知识晶体与非晶体晶体crystal：内部原子或分子呈规则排列的物质。特点：具有固定的熔点具有

2、规则的几何外形各向异性。自然界中绝大部分固态物质都是晶体。所有固态金属都是晶体。晶体与非晶体非晶体noncrystal：内部原子或分子呈无规则排列的物质。特点：没有固定的熔点各向同性如：松香、玻璃、沥青、石蜡等都是非晶体。单晶体与多晶体单晶体monocrystal：是原子在三维空间中呈规则、周期排列的晶体。由一颗晶粒发育而成。如：单晶硅。自然结晶的物质都不是单晶体。多晶体polycrystal：由两颗以上晶粒组成的晶体。金属晶体都是多晶体。晶格、晶胞和晶格常数晶格crystallattice：又称为晶体点阵。是描述晶体中原子排列规律的空间格架（点阵）。晶格

3、、晶胞和晶格常数晶胞unitlattice：能代表晶格特征的最小基本单元。是晶体的基本结构单位。晶格、晶胞和晶格常数晶格常数crystallographiclatticeconstant：用来描述晶胞大小与形状的几何参数——三条棱长：a、b、c，单位为Å（=10-8cm）三条棱的夹角：α、β、γ第二节金属的晶体结构金属中常见的晶格金属中常见的晶格主要有：体心立方晶格（bcc）面心立方晶格（fcc）密排六方晶格（hcp）体心立方晶格（bcc）晶格常数：a=b=c；α=β=γ=90°密排方向（原子排列最紧密的方向）：立方体的对角线方向。原子半径：体心立方晶格（

4、bcc）晶胞原子数（一个晶胞内所拥有的原子个数）：8×1/8+1=2具有体心立方结构的金属有：α-Fe、Cr、V、Mo、W等约30多种。面心立方晶格（fcc）晶格常数：a=b=c；α=β=γ=90°密排方向：立方体表面的对角线方向原子半径：面心立方晶格（fcc）晶胞原子数：8×1/8+6×1/2=4属于fcc晶格的金属主要有：γ-Fe、Cu、Al、Au、Ag、Pb、Ni等20多种。密排六方晶格（hcp）晶格常数：a=b≠cc/a（轴比）=1.633α=β=90°γ=120°密排方向：顶面的对角线方向原子半径：密排六方晶格（hcp）晶胞原子数：1/6×12+

5、1/2×2+3=6属于hcp晶格的金属主要有：Mg、Zn、Be等。晶体结构的致密度与配位数描述晶格中原子排列紧密程度的参数：晶体结构的致密度配位数晶体结构的致密度晶体结构的致密度：晶胞中原子所占的体积与晶胞体积之比。K=nv/VK——致密度；n——一个晶胞实际包含的原子数；v——一个原子的体积；V——晶胞的体积致密度越大，原子排列的紧密程度越高。晶体结构的致密度bcc:fcc:hcp:配位数配位数晶格中与任一原子紧靠，且距离相等的原子的个数，称为配位数。配位数越大，原子排列的紧密程度越高。bcc:配位数为8个；fcc:配位数为12个；hcp:配位数为12个

6、；晶面与晶向晶面crystalface：晶体中由一系列原子中心构成的平面。晶面指数indicesofcrystallographicplane：用于表明晶面在晶格中位置的一系列参数。晶面指数的确定方法沿晶胞的棱边设定坐标系（坐标系的原点应于晶面之外）；求晶面在各棱边上的截距：a2a∞将各截距值得取倒数：1/a1/2a0化为最小整数比，各数之间用空格分开：210将各整数列入圆括号（）：（210）晶面与晶向晶向orientation：晶体中任意两个原子的中心连线所指的方向。晶向指数orientationindex：确定某一晶向在晶格中方位的参数。晶向指数的确定

7、方法设定坐标系：坐标系的原点应位于晶向矢量的箭尾；在晶向上任取一点，求该点的坐标值；化为最小整数比，各数之间用空格分开；将各整数列入方括号[]。晶体的各向异性与实际金属的各向同性在单晶体中，由于不同晶面或晶向上原子排列的紧密程度不同，原子间的作用力也不相同，故晶体在不同方向上就表现出不同的力学性能和理化性能——晶体的“各向异性”。晶体的各向异性与实际金属的各向同性实际金属材料一般都是多晶体，内部包含许多小晶体（晶粒），各个小晶体（晶粒）的位向各不相同。从宏观上看，它们的“各向异性”被相互抵消了，因此金属材料的性能的宏观表现仍为各向同性。第三节合金的晶体结构

8、合金的基本概念合金alloy：由两种或两种以上的金属元素或金属元素