第一章(1.2)金属的晶体结构与结晶ppt课件.ppt

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1、§1.2金属的晶体结构与结晶内容金属的晶体结构合金的晶体结构实际金属的晶体结构目的掌握晶体结构及其对材料的物理化学性能、力学性能及工艺性能的影响，为后续课程的学习做好理论知识的准备第一节金属的晶体结构一、晶体的基本知识非晶体中原子（或分子）则是无规则的堆积在一起。（如松香、玻璃、沥青）晶体非晶体固态物质按其原子（或分子）聚集状态可分为晶体和非晶体两大类。在晶体中，原子（或分子）按一定的几何规律作周期性地排列。1、晶体和非晶体原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列；具有一定的熔点，如铁的熔点为1538℃，铜的熔点为1083℃晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即

2、单晶体具有各向异性；在一定条件下有规则的几何外形晶体的特点原子在三维空间呈不规则的排列。没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最终变为有明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青等。各个方向上的原子聚集密集大致相同，即具有各向同性。非晶体的特点晶体不同方向上性能不同的性质叫做晶体的各向异性。为了便于表明晶体内部原子排列的规律，把每个原子看成是固定不动的刚性小球，并用一些几何线条将晶格中各原子的中心连接起来，构成一个空间格架，各原子的中心就处在格架的几个结点上，这种抽象的、用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架，简称晶格。2、晶体结构的基本概念由于晶体中原子有规

3、则排列且有周期性的特点，为了便于讨论通常只从晶格中，选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律，这个最小的几何单元称为晶胞整个晶格就是有许多大小、形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而成的。在晶体学中，通常取晶胞角上某一结点作为原点，沿其三条棱边作三个坐标轴X、Y、Z，并称之为晶轴，而且规定坐标原点的前、右、上方为轴的正方向，反之为反方向，并以（晶格常数）棱边长度和棱面夹角来表示晶胞的形状和大小。表1-2晶系2.晶系按原子排列形式及晶格常数不同可将晶体分为七种晶系，见表1-2。表示晶面的符号称为晶面指数。在晶体中，由一系列原子所组成

4、的平面称为晶面。任意两个原子之间的连线称为原子列，其所指方向称为晶向。表示晶向的符号称为晶向指数。3、立方晶系的晶面、晶向表示方法晶向指数的确定方法1)以晶胞中的某原子为原点确定三维晶轴坐标系，通过原点作平行于所求晶向的直线。2)以相应的晶格常数为单位，求出直线上任意一点的三个坐标值。3)将所求坐标值化为最简整数，并用方括号括起，即为所求的晶向指数，例如[101]。具体晶向指数如图所示，其形式为[uvw]晶面指数的确定方法1)选坐标，以晶格中某一原子为原点（注意不要把原点放在所求的晶面上），以晶胞的三个棱边作为三维坐标的坐标轴。2)以相应的晶格常数为单位，求出

5、待定晶面在三个坐标轴的截距。3)求三个截距值的倒数。4)将所得数值化为最简单的整数，并用圆括号括起，即为晶面指数。如图所示形式为（hkl）注意：1)每一个晶面指数(或晶向指数)泛指晶格中一系列与之相平行的一组晶面（或晶向）。2)立方晶系中，凡是指数相同的晶面与晶向是相互垂直的。3)原子排列情况相同但空间位向不同的晶面（或晶向）统称为一个晶面（或晶向）族。晶胞中所含原子数是指一个晶胞内真正包含的原子数目。原子半径是指晶胞中原子密度最大方向相邻两原子之间距离的一半。致密度（K）是指晶胞中原子所占体积分数，即K=nv′/V。式中，n为晶胞所含原子数v′为单个原子体积

6、V为晶胞体积。3、常见金属的晶格类型⑵晶格常数a=b=c,α=β=γ=90°。⑶原子半径。⑷晶胞所含原子数2个原子。体心立方晶格（bcc晶格）⑴原子排列特征体心立方晶格的晶胞如图所示。⑸致密度68%。(6)具有体心立方晶格的金属：α-Fe、β-Ti、Cr、W、Mo、V、Nb（铌）等30余种金属。(7)它们大多具有较高的强度和韧性。⑵晶格常数a=b=c,α=β=γ=90°。⑶原子半径。⑷晶胞所含原子数4个原子。(5)致密度74%。(6)具有面心立方晶格的金属：γ-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au、Ag等。(7)它们大多具有较高的塑性。面心立方晶格（fcc晶格）

7、⑴原子排列特征面心立方晶格的晶胞如图所示。⑵晶格常数⑶原子半径⑷晶胞所含原子数6个原子。(5)致密度74%。(6)具有密排六方晶格的金属：Mg、Cd、Zn、Be、α-Ti等。(7)它们大多具有较大的脆性。密排六方晶格（hcp晶格）⑴原子排列特征密排六方晶格的晶胞如图所示。第二节金属的实际晶体结构晶体的基本概念金属晶体的缺陷：点缺陷——晶体空格、间隙原子线缺陷——位错面缺陷——晶界、亚晶界一、单晶体和多晶体晶格位向完全一致的晶体叫做单晶体。实际使用的金属材料，由于受结晶条件和其它因素的限制，其内部结构都是由许多尺寸很小，各自结晶方位都不同的小单晶体组合在一起的多

8、晶体构成。这些小晶体就是晶粒，它们之间