金属的晶体结构讲课稿.ppt

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1、金属的晶体结构一、晶体结构的基本知识（一）基本概念（P13）1、晶胞：晶格中能够代表晶格特征的最小几何单元。2、晶格参数：晶体学中用来描述晶胞大小与形状的几何参数。包括晶胞的三个棱边长度a、b、c和三个棱边夹角α、β、γ。3、晶格常数：决定晶胞大小的三个棱长a、b、c。（二）金属中常见的晶格1、体心立方晶格（P14）晶格参数a=b=c；α=β=γ=90°；立方体八个角上各有一个原子，体心处有一个原子。每个晶胞中原子数为2=1/8×8+1。属于体心立方晶格的常用金属：α铬、钨、钼、钒、α铁、β钛、铌等。2、面心立方晶格（P14）晶格参数：a=b=c；α=β=γ=90°；晶胞的八个

2、角上各有一个原子，立方体六个面的面心各有一个原子。每个晶胞中原子数为4=1/8×8+1/2×6属于面心立方晶格的常用金属：γ铁、铝、铜、镍等。3、密排立方晶格（P14）晶格参数：a=b≠c；α=β=90°、γ=120°；每个晶胞中原子数为：6=1/6×12+1/2×2+3。属于密排六方晶格的常用金属：镁、锌、铍、α钛、镉等。（三）晶格的致密度（P14）致密度=原子所占的总体积÷晶胞的体积体心立方晶格的致密度=0.68面心立方晶格的致密度=0.74密排六方晶格的致密度=0.74（四）晶面指数与晶向指数（P16）晶面：晶体中由物质质点所组成的平面。晶向：由物质质点所决定的直线。每一

3、组平行的晶面和晶向都可用一组数字来标定其位向。这组数字分别称为晶面指数和晶向指数。晶面指数的确定：晶面与三个坐标轴截距的倒数取最小整数，用圆括号表示。如（111）、（112）。晶向指数的确定：通过坐标原点直线上某一点的坐标，用方括号表示。如[111]3、晶面族与晶向族（P16）晶面族：晶面指数中各个数字相同但是符号不同或排列顺序不同的所有晶面。这些晶面上的原子排列规律相同，具有相同的原子密度和性质。如{110}=（110）+（101）+（011）+（101）+（110）+（011）晶向族：原子排列密度完全相同的晶向。如<111>=[111]+[111]+[111]+[111]（

4、五）晶体的各向异性（P17）在晶体中，由于各个晶面和晶向上原子排列密度不同，使原子间的相互作用力也不相同。因此在同一单晶体内不同晶面和晶向上的性能也是不同的。这种现象称为晶体的各向异性。（五）晶体的各向异性（P17）晶体分单晶体和多晶体单晶体：晶体内各处晶格位向一致的晶体。多晶体：晶体内晶格位向不相同的晶体。实际金属是多晶体（五）晶体的各向异性多晶体结构（P17）二、纯金属的实际晶体结构（一）晶粒与亚晶粒（P17）晶粒——金属晶体中，晶格位向基本一致，并有边界与邻区分开的区域。（P18图2—8）晶界——晶粒之间原子排列不规则的区域。实际金属晶粒大小除取决于金属种类外，主要取决

5、于结晶条件和热处理工艺。亚晶粒——晶粒内部晶格位向差小于2°、3°的更小的晶块。亚晶界——亚晶粒间的过渡区。（二）晶体中的晶体缺陷（P18）晶体缺陷：是指晶体中原子排列不规则的区域。根据晶体缺陷的几何特点和对原子排列不规则性的影响范围可分为三大类：1、点缺陷2、线缺陷3、面缺陷1、点缺陷（P18）以一个点为中心，在它周围造成原子排列不规则，产生晶格畸变和内应力的缺陷。点缺陷类型主要有三种：（1）间隙原子（2）晶格空位（3）置换原子在晶格的结点处出现原子直径不同的异类原子的晶体缺陷置换原子示意图1、点缺陷（P18）☆间隙原子：在晶格的间隙处出现多余原子的晶体缺陷。☆晶格空位：在晶

6、格的结点处出现缺少原子的晶体缺陷。2、线缺陷（P19）主要是指各种形式的位错。位错：是指晶体中某一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。位错密度：单位体积内位错线的长度，（cm-2）3、面缺陷（P19）主要是指晶界和亚晶界。它是由于受到其两侧的不同晶格位向的晶粒或亚晶粒的影响而使原子呈不规则排列。第二节合金的晶体结构一、基本概念（P20）合金：是指由一种金属元素与另外一种或多种金属或非金属元素，通过熔炼或烧结等方法所形成的具有金属性质的新金属材料。如：碳素钢（铁、碳）；黄铜（铜、锌）；铅青铜（铜、锌、铅）组元：组成合金的最基本的、能独立存在的物质。组成合金的各个化学元素及稳定的

7、化合物都是组元。合金中有几种组元就称之为几元合金。碳素钢是二元合金，铅青铜是三元合金。第二节合金的晶体结构一、基本概念合金系：是指具有相同组元，而成分比例不同的一系列合金。如各种碳素钢。相：是指在合金中，凡是化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分分隔开来的一个均匀区域。在一个相中可以有多个晶粒，但是一个晶粒中只能是同一个相。合金中有两类基本的相结构，固溶体和金属化合物。第二节合金的晶体结构一、基本概念显微组织：是指在显微镜下看到的相和晶粒的形态、大小和分布。它可以看作是由各个相组成