第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)1

第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)不同，性能不同；性能（用途）組織結(jié)構(gòu)成分工藝四面體模型化學(xué)成分不同，性能不同；加工制造工藝不同，性能不同；成分相同、工藝不同，性能不同金屬和合金在固態(tài)下通常為晶體。1§1-1金屬§1-2金屬的晶體結(jié)構(gòu)§1-3實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)2一、金屬原子的結(jié)構(gòu)特點§1-1金屬金屬？最外層電子很少，一般為1-2個，最多3個具有正的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。原子核：帶正電質(zhì)子：正電荷中子：電中性核外電子：帶負電原子金屬原子的結(jié)構(gòu)特點:失去電子形成正離子（正電性元素）非金屬？311個質(zhì)子12個中子K層(n=1)L層(n=2)M層(n=3)1s22s22p63s1Na鈉（原子序數(shù)為11）原子結(jié)構(gòu)中K、L和M量子殼層的電子分布狀況4非金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特點：最外層4-7個元素得到電子形成負離子（負電性元素）過渡族金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特點：易失去最外層電子和次外層電子最外層電子很少，一般為1-2個，最多3個金屬原子的結(jié)構(gòu)特點:

失去電子形成正離子（正電性元素）最外層電子數(shù)很少一般為1-2個，最多3個（同于金屬原子的結(jié)構(gòu)特點）；（Ti、V、Fe、Mn、Co等）次外層未填滿、最外層先填充電子過渡族金屬的原子間結(jié)合力強，熔點高、強度高次外層電子也參與結(jié)合5二、金屬鍵金屬的特性：金屬中自由電子與金屬正離子之間構(gòu)成的鍵合方式公有化的自由電子與正離子之間的結(jié)合方式離子鍵：共價鍵：一失一得，靜電作用相鄰原子共用它們的外部價電子，形成穩(wěn)定的滿殼層（金剛石）（氯化鈉）導(dǎo)電？自由電子沿電場方向運動塑性？正離子始終被電子云包圍導(dǎo)熱？自由電子運動、正離子振東不透明、具有金屬光澤？正的電阻溫度系數(shù)？61）正離子與電子的吸引力2）正離子與正離子、電子與電子的排斥力“結(jié)合力”是吸引力和排斥力的代數(shù)和三、結(jié)合力與結(jié)合能

問題：金屬原子為什么排列規(guī)則，并趨于緊密排列？結(jié)合能：？固態(tài)金屬中兩個原子之間的作用力：吸引能和排斥能的代數(shù)和7排斥能吸引能結(jié)合能AB原子間距do吸引能排斥能EAB－F排斥力引力結(jié)合力AB原子間距dodc＋F吸引力排斥力d0雙原子作用模型理論抗拉強度d0平衡間距或位置dc理論抗拉強度最大結(jié)合力任何對d0偏離，都使勢能升高形成原子團比單個原子能量低原子周圍最近鄰的原子數(shù)越多結(jié)合能越低能量越低，狀態(tài)越穩(wěn)定EAB結(jié)合能或鍵能金屬原子為什么排列規(guī)則，并趨于緊密排列？d>d0時，相互吸引d<d0時，相互排斥d=d0時，結(jié)合力為零8一、晶體的特征晶體：原子（離子、分子）在三維空間作有規(guī)則的周期性排列的物質(zhì)。長程有序，各向異性。非晶體：原子（離子、分子）在三維空間內(nèi)不規(guī)則排列的物質(zhì)。短程有序，各向同性。

§1-2金屬的晶體結(jié)構(gòu)(a)是否具有周期性、對稱性(b)是否長程有序(c)是否有確定的熔點？(d)是否各向異性區(qū)別9二、晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣A理想晶體——實際晶體的理想化三維空間無限延續(xù)，無邊界嚴格按周期性規(guī)則排列，是完整的、無缺陷。原子在其平衡位置靜止不動晶體中原子（離子、分子）在三維空間有規(guī)律的具體排列方式。晶體結(jié)構(gòu)：10

Ｂ.理想晶體的晶體學(xué)抽象晶格：描述晶體中原子排列規(guī)律的空間格子（空間點陣）晶胞：完全反映晶體特征的最小幾何單元陣點：代表構(gòu)成晶體的原子的幾何點1112晶胞的表示法xyz晶格常數(shù)或點陣常數(shù)latticeconstant

三個棱邊的長度a,b,c軸間夾角α,β,γ表示。13晶系與布拉菲點陣三個晶格常數(shù)a、b、c和三個軸間夾角、、七大晶系14種點陣類型布拉菲點陣14種布拉菲點陣(7個晶系crystalsystem)14七個晶系晶格常數(shù)；軸(棱邊)之間的夾角三斜晶系a≠b≠c，α≠β≠γ≠90°

單斜晶系a≠b≠c，α=γ=90°≠β正交晶系a≠b≠c，α=β=γ=90°

六方晶系a=b≠c，α=β=90°，γ=120°

菱方晶系a=b=c，α=β=γ≠90°

四方晶系a=b≠c，α=β=γ=90°

立方晶系a=b=c，α=β=γ=90°

7個晶系與14種布拉菲點陣15babcagabc，a

b

g

90簡單三斜結(jié)構(gòu)1、三斜晶系16bcabcabc，b=g=90

aaaa2.單斜晶系簡單單斜結(jié)構(gòu)、底心單斜結(jié)構(gòu)17abccababc,a=b=g=903.正交晶系簡單正交結(jié)構(gòu)、底心正交結(jié)構(gòu)、體心正交結(jié)構(gòu)、面心正交結(jié)構(gòu)18a=bc,a=b=90,g=120ac4.六方晶系簡單六方結(jié)構(gòu)195.菱方晶系aaaaaa=b=c，a=b=g

90簡單菱方結(jié)構(gòu)20acaacaa=bc,a=b=g=90簡單四方結(jié)構(gòu)、體心四方結(jié)構(gòu)6.四方晶系21aaaaaaaaaa=b=c，a=b=g=907.立方晶系簡單立方結(jié)構(gòu)、體心立方結(jié)構(gòu)、面心立方結(jié)構(gòu)22最常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)（2）面心立方結(jié)構(gòu)Face-centeredcubic（1）體心立方結(jié)構(gòu)Body-centeredcubic（3）密排六方結(jié)構(gòu)Hexagonal

close-packed體心立方點陣bcc面心立方點陣fcc密排六方點陣hcp231）晶胞中的原子數(shù)4）配位數(shù)5）致密度

晶體中原子排列的緊密程度是反映晶體結(jié)構(gòu)特征的一個重要因素2）點陣常數(shù)a，c3）原子半徑r立方晶系六方晶系2fcNN+iN=N+6晶體結(jié)構(gòu)特征的5個參數(shù)配位數(shù)：指晶體結(jié)構(gòu)中，與任一原子最近鄰并且等距離的原子數(shù)致密度：晶胞中原子所占的體積分數(shù)24(1)體心立方（bcc）晶胞中含有2個原子剛球模型質(zhì)點模型晶胞原子數(shù)模型α-Fe、Cr、Mo、W、V、Nb等約30多種晶格常數(shù)a=b=c;α=β=γ=90°25原子密排列面是{110}，密排方向是〈111〉，在密排方向上原子相切：致密度：每個原子有8個最近鄰原子，配位數(shù)為8。k原子半徑26(2)面心立方（fcc）晶胞中含有4個原子。剛球模型質(zhì)點模型晶胞原子數(shù)模型γ-Fe、Cu、Ni、Al、Ag等約20種晶格常數(shù)a=b=c;α=β=γ=90°27原子密排列面是{111}，密排方向是〈110〉，在密排方向上原子相切：致密度：每個原子有12個最近鄰原子，配位數(shù)為12。k原子半徑28(3)密排六方（hcp）晶胞中含有6個原子。剛球模型質(zhì)點模型晶胞原子數(shù)模型2fcNN+iN=N+6Zn、Mg、Cd等a=b≠c;α=β=90°；γ=120°晶格常數(shù)29軸比（axialratio）303種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)小結(jié)結(jié)構(gòu)原子半徑原子數(shù)配位數(shù)致密度常見金屬BCCα-Fe,,W,Mo,Nb,V,CrFCCγ-Fe,Cu,Al,Ag,Pb,NiHCPMg,Zn,Be,α-

Tiα-Co,Cd密排結(jié)構(gòu)（close-packedcrystal