第三節(jié)材料的結(jié)構(gòu)

第三節(jié)材料的結(jié)構(gòu)第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五晶格與晶胞第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2晶系：根據(jù)晶胞參數(shù)不同，將晶體分為七種晶系。90%以上的金屬具有立方晶系和六方晶系。立方晶系：a=b=c，===90六方晶系：a1=a2=a3

c，==90，=120立方六方四方菱方正交單斜三斜

晶格常數(shù)：晶胞個(gè)邊的尺寸a、b、c。各棱間的夾角用、、表示。第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五3原子半徑：晶胞中原子密度最大方向上相鄰原子間距的一半。晶胞原子數(shù)：一個(gè)晶胞內(nèi)所包含的原子數(shù)目。配位數(shù)及致密度：配位數(shù)是指晶格中與任一原子距離最近且相等的原子數(shù)目。致密度：晶胞中原子本身所占的體積百分?jǐn)?shù)。第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五1.體心立方晶格二、常見金屬的晶格類型第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五

體心立方結(jié)構(gòu)(b.c.c)晶胞原子數(shù)2原子半徑：第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五體心立方晶格中與任一原子處于相等距離并相距最近的原子數(shù)為8所以體心立方晶格的配位數(shù)(CN)為8晶胞體積為a3，晶胞內(nèi)含有2個(gè)原子，所以它的致密度是：已知：體心立方結(jié)構(gòu)的原子半徑第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五體心立方晶格原子個(gè)數(shù)：2配位數(shù)：8致密度：0.68屬于該類晶格的常見金屬有α-Fe(<912oC)、δ-Fe(>1400oC)、Cr、W、Mo、V等晶格常數(shù)：a(a=b=c)原子半徑：第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五面心立方結(jié)構(gòu)(f.c.c)晶胞原子數(shù)4原子半徑：致密度：0.74第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五

a42r=：原子半徑原子個(gè)數(shù)：4配位數(shù)：

12致密度：0.74常見金屬：

-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等晶格常數(shù)：a面心立方晶格第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五3密排六方結(jié)構(gòu)(h.c.p)第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五a21r=：原子半徑原子個(gè)數(shù)：6配位數(shù)：

12致密度：0.74常見金屬：

Mg、Zn、Be、Cd等晶格常數(shù)：底面邊長a和高c，c/a=1.633密排六方晶格第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五三、立方晶系晶面、晶向表示方法晶體中各方位上的原子面稱晶面。各方向上的原子列稱晶向。1.晶面指數(shù)表示晶面的符號稱晶面指數(shù)。其確定步驟為：(1)選坐標(biāo)，以晶格中某一原子為原點(diǎn)（注意不要把原點(diǎn)放在所求的晶面上），以晶胞的三個(gè)棱邊作為三維坐標(biāo)的坐標(biāo)軸。第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五(2)以相應(yīng)的晶格常數(shù)為單位，求出待定晶面在三個(gè)軸上的截距。(3)求三個(gè)截距的倒數(shù)。(4)將所得數(shù)值化為最小整數(shù)，加圓括弧，形式為(hkl)。第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五(1)確定原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，過原點(diǎn)作所求晶向的平行線。(2)求直線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)值?！?3)按比例化為最小整數(shù),加方括弧。形式為[uvw]。2.晶向指數(shù)表示晶面的符號稱晶面指數(shù)。其確定步驟為：第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五⑶晶面族與晶向族(hkl)與[uvw]分別表示的是一組平行的晶向和晶面。指數(shù)雖然不同，但原子排列完全相同的晶向和晶面稱作晶向族或晶面族。分別用{hkl}和<uvw>表示。第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五說明：①在立方晶系中，指數(shù)相同的晶面與晶向相互垂直。②遇到負(fù)指數(shù)，“-”號放在該指數(shù)的上方。--③晶向具有方向性，如[110]與[110]方向相反。XZY(221)[221][110][110]第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（四）、金屬的實(shí)際結(jié)構(gòu)與晶體缺陷單晶體：其內(nèi)部晶格方位完全一致的晶體。多晶體：晶粒：實(shí)際使用的金屬材料是由許多彼此方位不同、外形不規(guī)則的小晶體組成，這些小晶體稱為晶粒。晶界：晶粒之間的交界面。晶粒越細(xì)小，晶界面積越大。多晶體：由多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)。第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五1.點(diǎn)缺陷

空間三維尺寸都很小的缺陷?？瘴婚g隙原子置換原子第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2.線缺陷—晶體中的位錯(cuò)位錯(cuò)：晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體發(fā)生局部滑移，滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的刃型位錯(cuò)

螺型位錯(cuò)交界線稱作位錯(cuò)。分為刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)。第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)刃位錯(cuò)的形成第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五刃型位錯(cuò)：當(dāng)一個(gè)完整晶體某晶面以上的某處多出半個(gè)原子面，該晶面象刀刃一樣切入晶體，這個(gè)多余原子面的邊緣就是刃型位錯(cuò)。位錯(cuò)密度：單位體積內(nèi)所包含的位錯(cuò)線總長度。第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五3.面缺陷—晶界與亞晶界晶界是不同位向晶粒的過度部位，寬度為5~10個(gè)原子間距，位向差一般為20~40°。亞晶粒是組成晶粒的尺寸很小，位向差也很小(10’~2)的小晶塊。亞晶粒之間的交界面稱亞晶界。亞晶界也可看作位錯(cuò)壁。第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五二、合金的相結(jié)構(gòu)合金是指由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。組成合金的元素可以是全部是金屬，也可是金屬與非金屬。組成合金的元素相互作用可形成不同的相。Al-Cu兩相合金黃銅第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五所謂相是指金屬或合金中凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其它部分有界面分開的均勻組成部分。顯微組織實(shí)質(zhì)上是指在顯微鏡下觀察到的金屬中各相或各晶粒的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布的組合。固態(tài)合金中的相分為固溶體和金屬化合物兩類。單相合金兩相合金第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（一）固溶體合金中其結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固1.固溶體的分類按溶質(zhì)原子所處位置分為置換固溶體和間隙固溶體。

相稱固溶體。習(xí)慣以、、表示按溶解度可分為有限固溶體和無限固溶體。溶質(zhì)原子呈無序分布的稱無序固溶體，呈有序分布的稱有序固溶體。第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2.固溶體的性能隨溶質(zhì)含量增加,固溶體的強(qiáng)度、硬度增加,塑性、韌性下降—固溶強(qiáng)化。產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的原因是溶質(zhì)原子使晶格發(fā)生畸變及對位錯(cuò)的釘扎作用。與純金屬相比，固溶體的強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌性低。但與化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韌性則要高得多。第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（二）金屬化合物合金中其晶體結(jié)構(gòu)與組成元素的晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相稱金屬化合物。金屬化合物具有較高的熔點(diǎn)、硬度和脆性，并可用分子式表示其組成。1.

正常價(jià)化合物—符合正常原子價(jià)規(guī)律。如Mg2Si2.電子化合物—符合電子濃度規(guī)律。如Cu3Sn。

電子濃度為價(jià)電子數(shù)與原子數(shù)的比值。3.

間隙化合物—由過渡族元素與C、N、B、H等小原子半徑的非金屬元素組成。第二十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五(1).間隙相：r非/r金0.59時(shí)形成的具有簡單晶格結(jié)構(gòu)的間隙化合物。間隙相具有金屬特征和極高的硬度及熔點(diǎn)，