第一章金属的结构与结晶ppt课件.ppt

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1、工程材料第一章金属的结构与结晶§1金属的晶体结构§2金属的结晶§1金属的晶体结构一、晶体的基本概念在自然界中除了一些少数的物质（如普通玻璃、松香等）以外，包括金属在内的绝大多数固体都是晶体1．晶体所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。非晶体晶体图1-1晶体与非晶体示意图一、晶体的基本概念2．晶体结构晶体中原子（离子或分子）在空间的具体排列。3．阵点（结点）把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间的几何点，称为阵点或结点。4．点阵在空间的排列方式称为空间点阵（简称点阵）。5．晶面点阵中的结点所构成的平面。6．晶向点阵中的结点所组成的直线

2、。图1-2晶体结构一、晶体的基本概念7．晶格把点阵中的结点假想用一系列平行直线连接起来构成空间格子称为晶格。8．晶胞构成晶格的最基本单元。由于晶体中原子排列的规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。9．晶格常数晶胞的棱边长度a、b、c和棱间夹角α、β、γ是衡量晶胞大小和形状的六个参数，其中a、b、c称为晶格常数或点阵常数。其大小用A来表示（1A=10-8cm）若a=b=c，α=β=γ=90°这种晶胞就称为简单立方晶胞。具有简单立方晶胞的晶格叫做简单立方晶格。图1-3晶胞一、晶体的基本概念图1-4晶体规则排列示意图晶体晶格晶胞晶面晶向二、常见金属的晶体结构类

3、型在金属元素中，常见的金属晶体结构类型有下面三种晶体结构类型。（一）体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是由八个原子构成的立方体，并且在立方体的体中心还有一个原子。晶格常数a=b=c，通常只用a表示，（见图1-3）。这种晶胞在其立方体的对角线方向上原子是紧密接触排列着的。故其对角线长度a方向上所分布的原子数目为2，这样可计算出其原子半径：在这种晶胞中，因每个顶点上的原子是同时属于周围八个晶胞所共有。实际上每个体心立方晶胞中仅含有：个原子。二、常见金属的晶体结构类型晶格的致密度：是指其晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比。用“K”表示。体心立方晶格的

4、致密度：即晶格中有68%的体积被原子占有，其余为空隙。属于这种体心立方晶格的金属有Fe(＜912℃,α-Fe)、Cr、Mo、W、V等。二、常见金属的晶体结构类型图1-5体心立方晶格图1-6面心立方晶格二、常见金属的晶体结构类型（二）面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是由八个原子构成的立方体，但在立方体的每个面上还各有一个原子。晶格常数a=b=c，通常只用a表示，（见图1-3）。在这种晶胞中，在每个面的对角线上各原子彼此相互接触，因而其原子半径：又因每一面心位置上的原子是同时属于两个晶胞所共有的，故面心立方晶格的晶胞中包含有：个原子。二、常见金属的晶体结构

5、类型（二）面心立方晶格面心立方晶格的致密度：即有74%的体积被原子占有，其余的为空隙。属于这种晶格的金属有：Fe(>912℃,γ-Fe)、Al、Cu、Ni、Pb等。二、常见金属的晶体结构类型图1-7常见金属的晶体结构二、常见金属的晶体结构类型体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格图1-8常见金属的晶体结构二、常见金属的晶体结构类型（三）密排六方晶格密排六方晶格由12个原子构成的简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。晶格常数a＝b≠c，c/a=1.633密排六方晶格晶胞中所含原子数：个原子致密度K=0.74属于这

6、种晶格的金属有Be、Mg、Zn、Cd等。除以上三种晶格以外，少数金属还具有其它类型的晶格，但一般很少遇到。图1-9密排六方晶格三、晶面及晶向指数在研究金属晶体结构的细节及其性能时，往往需要分析它们的各种晶面和晶向中原子分布的特点，这样有必要给各种晶面和晶向定出一定的符号，以表示出它们在晶体中的方向，从而便于分析，晶面和晶向的这种符号分别叫“晶面指数”和“晶向指数”。晶面指数与晶向指数是如何确定？三、晶面及晶向指数（一）晶面指数的确定⑴如图1-10设晶格中，某一原子为原点，通过该点平行于晶胞的三棱边作OX、OY、OZ三坐标轴，以晶格常数a、b、c分别作

7、为相应的三个坐标轴上的度量单位，求出所需确定的晶面在三坐标轴上的截距；⑵将所得三截距之值变为倒数；⑶再将这三个倒数按比例化为最小整数并加上一圆括号即为晶面指数。一般表示形式：（hkl)。图1-10晶面指数的确定（一）晶面指数的确定1．PBEQ面：在三坐标轴上的截距分别是1/2，1，∞；截距倒数分别是：2，1，0；化为最小整数后的晶面指数（210）2．AGE面：截距1，1，1；倒数1，1，1，晶面指数（111）3．DBEG面：截距1，1，∞；倒数1，1，0，晶面指数（110）4．DCFG面：截距1，∞，∞；倒数1，0，0，晶面指数（100）值得注意：晶面

8、指数，并非仅指一晶格中的某一个晶面，而是泛指该晶格中所有那些与其相平行的位向相同的晶面。在一种