合金的晶体结构与结晶ppt课件.ppt

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1、第二章金属的晶体结构与结晶第一节金属与合金的晶体结构内容: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一、晶体的基本知识（一）、晶体与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。纯铁纯铜纯铝晶体玻璃沥青松香非晶体第一节金属与合金的晶体结构1、晶格抽象的、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、晶胞只从晶格中，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

2、的几何单元称为晶胞（二）、晶格、晶胞、晶格常数第一节金属与合金的晶体结构3、晶格常数以棱边长度和棱面夹角来表示晶胞的形状和大小。第一节金属与合金的晶体结构（三）、金属中常见晶格由于金属键结合力较强，是金属原子总趋于紧密排列的倾向，故大多数金属属于以下三种晶格类型。1、体心立方晶格(bbc)第一节金属与合金的晶体结构晶胞原子数2原子半径：晶胞体积为a3，晶胞内含有2个原子所以它的致密度是：已知：体心立方结构的原子半径第一节金属与合金的晶体结构原子个数：2致密度：0.68属于该类晶格的常见金属有α-Fe(<912oC)、δ-Fe(>14

3、00oC)、Cr、W、Mo、V等晶格常数：a(a=b=c)原子半径：第一节金属与合金的晶体结构2、面心立方晶格（fcc）第一节金属与合金的晶体结构晶胞原子数4原子半径：致密度：0.74第一节金属与合金的晶体结构3、密排六方晶格第一节金属与合金的晶体结构a21r=：原子半径原子个数：6致密度：0.74常见金属：Mg、Zn、Be、Cd等晶格常数：底面边长a和高c，c/a=1.633密排六方晶格第一节金属与合金的晶体结构三种典型的金属晶格类型体心立方晶格面心立方晶格密排立方晶格铬、钨、钼、钒等铝、铜、铅、金等镁、锌、铍、镉、α钛等第一节金

4、属与合金的晶体结构二、实际金属的晶体结构单晶体：其内部晶格方位完全一致的晶体。多晶体：由多晶粒组成的晶体结构晶粒：实际使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成.第一节金属与合金的晶体结构单晶体的各向异性同一晶体的不同晶面和晶向上的性能不同铁的单晶体及其各方向上弹性模量（E）示意图第一节金属与合金的晶体结构第一节金属与合金的晶体结构三、晶体的缺陷晶体内部的某些局部区域，原子的规则排列受到干扰而破坏，不象理想晶体那样规则和完整。把这些区域称为晶体缺陷。这些缺陷的存在，对金属的性能（物理性能、化学性能、机械性能）将产生显

5、著影响，如钢的耐腐蚀性，实际金属的屈服强度远远低于通过原子间的作用力计算所得数值。根据晶体缺陷的几何形态特征，可将其分为以下三类：点缺陷、线缺陷和面缺陷。第一节金属与合金的晶体结构1、点缺陷——空位和间隙原子在实际晶体结构中，晶格的某些结点，往往未被原子所占据，这种空着的位置称为空位。同时又可能在个别空隙处出现多余的原子，这种不占有正常的晶格位置，而处在晶格空隙之间的原子称为间隙原子。空位间隙原子置换原子第一节金属与合金的晶体结构由于空位和间隙原子的存在，使晶体发生了晶格畸变，晶体性能发生改变，如强度、硬度和电阻增加。晶体中的空位和

6、间隙原子处于不断地运动和变化之中，在一定温度下，晶体内存在一定平衡浓度的空位和间隙原子，空位和间隙原子的运动，是金属中原子扩散的主要方式，对金属材料的热处理过程极为重要。第一节金属与合金的晶体结构2、线缺陷——位错线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。较简单的一种是“刃型位错”.第一节金属与合金的晶体结构刃位错的形成刃位错滑移_立体图第一节金属与合金的晶体结构第一节金属与合金的晶体结构地毯挪动第一节金属与合金的晶体结构第一节金属与合金的晶体结构3、面缺陷——晶界和亚

7、晶界实际金属材料是多晶体材料，则在晶体内部存在着大量的晶界和亚晶界。晶界和亚晶界实际上是一个原子排列不规则的区域，该处晶体的晶格处于畸变状态，能量高于晶粒内部，在常温下强度和硬度较高，在高温下则较低，晶界容易被腐蚀等。第一节金属与合金的晶体结构四、合金的相结构由于组元间相互作用不同，固态合金的相结构可分为固溶体和金属化合物两大类。1、固溶体合金在固态下，组元间能够互相溶解而形成的均匀相称为固溶体。第一节金属与合金的晶体结构不管溶质原子处于溶剂原子的间隙中或者代替了溶剂原子都会使固溶体的晶格发生畸变，使塑性变形抗力增大，结果使金属材料

8、的强度、硬度增高。这种通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度升高的现象，称为固溶强化。第一节金属与合金的晶体结构固溶强化是提高金属材料力学性能的重要途径之一。实践表明，适当控制固溶体中的溶质含量，可以在显著提高金属材料的强