工程材料 教学课件 作者 王正品 第2章　金属的晶体结构与缺陷.pptx

《工程材料 教学课件 作者 王正品 第2章　金属的晶体结构与缺陷.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、36766-02a主编第2章　金属的晶体结构与缺陷2.1　材料的结合方式2.2　晶体结构的基本概念2.3　纯金属的晶体结构2.4　金属的实际结构与晶体缺陷2.5　合金的相结构2.1　材料的结合方式2.1.1　离子键2.1.2　共价键2.1.3　金属键2.1.4　分子键(范德华键)2.1.1　离子键图2-1　NaCl离子键的形成过程2.1.1　离子键由离子键构成的典型材料有NaCl、KCl等，这类材料的共同特点如下：①结合力大。通过离子键结合的材料强度高、硬度高、熔点高、脆性大。②离子难以移动输送电荷，故此类材料都是绝缘体。③离子的外层电子被牢固束缚，难以被光激发，所以离子键结合

2、的材料一般不能吸收可见光，是无色透明的。2.1.2　共价键图2-2　共价键示意图a)由共价键形成氯分子示意图　b)金刚石中的共价键2.1.2　共价键共价键共价键构成的典型材料有金刚石、SiC、Si3N4、BN等，这类材料的共同特点如下：①结合力很大。②导电性依共价键的强弱而不同。如弱共价键的锡是导体，硅是半导体，金刚石是绝缘体。③强度高、硬度高、脆性大。2.1.3　金属键图2-3　金属键示意图2.1.3　金属键金属键构成的各种金属(灰锡除外)，其共同特点如下：①良好的导电性及导热性(有大量的自由电子存在)。②正的温度系数。即温度升高，电阻增大。③良好的强度及塑性。金属键无方向性

3、，当金属原子间发生相对位移时，金属键不被破坏。④特有的金属光泽。图2-4　分子键示意图2.1.4　分子键(范德华键)2.1.4　分子键(范德华键)①结合键能很低。②熔点低、硬度低。③良好的绝缘材料(无自由电子存在)。图2-5　不同类型的结合键构成所有材料2.1.4　分子键(范德华键)2.2　晶体结构的基本概念2.2.1　晶体与非晶体2.2.2　晶格与晶胞2.2.3　立方晶系的晶面和晶向表示方法2.2.1　晶体与非晶体晶体特点：①原子排列结构有序。②物理性质表现为各向异性。③有固定的熔点。④在一定的条件下有规则的几何外形。非晶体特点：①原子排列结构无序。②物理性质表现为各向同性。

4、③没有固定的熔点。④热导率和热膨胀性小。⑤相同应力下，非晶体的塑性变形大。⑥非晶体的化学组成成分变化大。2.2.2　晶格与晶胞图2-6　简单立方晶体示意图a)原子排列示意图　b)晶格示意图2.2.2　晶格与晶胞图2-7　晶胞示意图2.2.3　立方晶系的晶面和晶向表示方法1.晶向指数的确定方法2.晶面指数的确定方法1.晶向指数的确定方法①以晶胞的某一阵点为原点，以晶胞的三条棱边为坐标轴，棱边长度为单位长度。②若所求晶向未通过坐标原点，则过原点作一平行于所求晶向的有向直线。③求出该有向直线上一个阵点的坐标值。④将坐标值的三个数按比例化为最小整数，依次放入［　］内，如图2-8所示。图

5、2-8　立方晶系的晶向指数2.晶面指数的确定方法①选不在所求晶面上的某一晶胞阵点为坐标原点(避免出现零截距)，以三条相互垂直的棱边为坐标轴，以晶胞棱为单位长度。②求出待定晶面在三坐标轴上的截距，若晶面与某一轴平行，则认为该晶面在该轴上的截距为无穷大，其倒数为0。③取各轴截距的倒数，并化为最小整数，放入()内，如图2-9所示。图2-9　晶面指数的确定图2-10　(110)同指数晶面图2-11　{111}和{110}晶面族a){111}晶面族　b){110}晶面族2.3　纯金属的晶体结构2.3.1　常见的金属晶体结构2.3.2　描述晶胞的指标2.3.3　金属晶格的密排面和密排方向2

6、.3.1　常见的金属晶体结构图2-12　常见三种晶体结构的物理模型a)体心立方　b)面心立方　c)密排六方2.3.1　常见的金属晶体结构图2-13　三种常见晶体结构的晶胞示意图a)体心立方晶胞　b)面心立方晶胞　c)密排六方晶胞2.3.2　描述晶胞的指标1.晶胞原子数2.原子半径3.配位数4.致密度1.晶胞原子数①晶胞顶角处的原子同时为相邻的八个晶胞所共有。②面心的原子同时属于两个相邻晶胞。③晶胞内的原子完全属于该晶胞。2.原子半径原子半径r(atomicradius)是指晶胞中原子密度最大方向上相邻两原子间距离的一半。与晶格常数a有一定的关系。3.配位数配位数(coordin

7、ationnumber)是晶格中任一原子周围与其最近邻且等距离的原子的数目。4.致密度致密度K(packingfactor)是指一个晶胞中包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比，2.3.3　金属晶格的密排面和密排方向在晶体中，不同位向晶面和不同方向晶向上的原子密度是不同的。晶面原子密度是指单位面积晶面上的原子数，晶向原子密度是指单位长度晶向上的原子数。原子密度最大的晶面或晶向称为密排面(close-packedplane)或密排方向(close-packeddirection)。密排面和密排