《材料的结构》PPT课件

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1、第二章材料的结构第二章材料的结构§1电子结构§2原子的空间排列§3显微组织材料的结构§2.1金属的特征§2.2金属的晶体结构§2.3实际晶体中的缺陷§2.4合金的相结构与非金属相比，固态金属具有它独特的性能，如良好的导电性、导热性、延展性（塑性变形能力）和金属光泽。这些是金属的特性么？能否据此来区分金属与非金属呢？思考§2.1金属的特征不是1.有的非金属也可能表现出上述某些特性：如：石墨能导电金刚石导热无机化合物的金属光泽；2.各种金属晶体之间，这些特征的差别也很大：鈈、锰的导电能力比银、铜相差近百倍锑、铬、钒等金属是一种“脆性”金

2、属。因此，只根据以上的一些特性来区分金属和非金属是不够充分的。3.金属的特征：正的电阻温度系数§2.1金属的特征主要是与金属原子的内部结构以及原子间的结合方式有关金属为何具有上述这些特性呢？金属键金属键是金属原子之间的结合键，它是大量金属原子结合成固体时，彼此失去最外层子电子（过渡族元素也失去少数次外层电子），成为正离子，而失去的外层电子穿梭于正离子之间，成为公有化的自由电子云或电子气，而金属正离子与自由电子云之间的强烈静电吸引力（库仓引力），这种结合方式称为金属键。§2.1金属的特征金属材料以金属键方式结合，从而使金属材料具有以下

3、特征：良好的导电、导热性：自由电子定向运动（在电场作用下）导电、（在热场作用下）导热。正的电阻温度系数：金属正离子随温度的升高，振幅增大，阻碍自由电子的定向运动，从而使电阻升高。不透明，有光泽：自由电子容易吸收可见光，使金属不透明。自由电子吸收可见光后由低能轨道跳到高能轨道，当其从高能轨道跳回低能轨道时，将吸收的可见光能量辐射出来，产生金属光泽。具有延展性：金属键没有方向性和饱和性，所以当金属的两部分发生相对位移时，其结合键不会被破坏，从而具有延展性。§2.1金属的特征返回§2.2金属的晶体结构1）晶体与非晶体2）金属的晶体结构3）

4、晶面和晶向及其表示方法4）金属晶体的特点晶体：材料中的原子（离子、分子）在三维空间呈规则，周期性排列—长程有序。非晶体：原子无规则堆积，也称为“过冷液体”—短程有序。晶体金刚石、NaCl、冰等。液体非晶体蜂蜡、玻璃等。§2.2金属的晶体结构（1）有确定的熔点熔点晶体非晶体时间温度晶体和非晶体的熔化曲线§2.2金属的晶体结构§2.2金属的晶体结构a原子堆垛模型b空间点阵c晶格zxyabcd晶胞§2.2金属的晶体结构空间点阵将晶体内部的原子（离子）或原子群（离子群）抽象为无数点子按一定的方式在空间做有规则的周期性分布，这些几何点子

5、的总体称为空间点阵，这些点称为阵点或节点。晶格用一系列假想的平行直线将空间点阵的阵点联结起来，形成的空间网络称为空间格子，也称晶格。晶胞为了研究空间点阵的排列特点，从点阵中取出一个反映点阵特征的基本单元（通常是一个平行六面体）作为其组成单元，这个平行六面体称为晶胞。§2.2金属的晶体结构七大晶系，十四个空间点阵：简单三斜简单单斜底心单斜简单正交体心正交面心正交底心正交简单六方简单菱方简单正方体心正方简单立方体心立方面心立方描述金属晶体结构的一些重要概念晶胞原子数一个晶胞内所含的原子数目。注意相邻晶胞的共有原子的计算方法。原子半径晶胞

6、中最近邻的两个原子之间（平衡）距离的一半。配位数晶格中和某一原子相邻的原子数目称为配位数致密度晶胞中原子本身所占的体积与晶胞体积之比§2.2金属的晶体结构常见的金属晶体结构工业上常用的金属绝大多数具有比较简单的晶体结构，其中最典型的为以下三种：（1）体心立方晶格bcc（2）面心立方晶格fcc（3）密排六方晶格hcp体心立方晶格在立方晶胞的八个顶角上各有一个原子，在体中心有一个原子，每个原子与空间点阵中的一个阵点相对应。属于这种晶体结构的纯金属有α-Fe,Cr,Mo,W,V等。§2.2金属的晶体结构体心立方晶胞晶格常数：a=b=c；

7、===90晶胞原子数：原子半径：致密度：0.68致密度=Va/Vc，其中Vc:晶胞体积Va:原子总体积XYZabc2r2raa2§2.2金属的晶体结构返回面心立方晶格§2.2金属的晶体结构属于这种晶体结构的纯金属有：面心立方晶胞晶格常数：a=b=c；===90晶胞原子数：原子半径：致密度：0.74XYZabc密排方向4§2.2金属的晶体结构返回C（石墨）、Mg、Zn等晶格常数底面边长a底面间距c=1.633a侧面间角120侧面与底面夹角90晶胞原子数：6原子半径：a/2致密度：0.74密排六方晶格§2.2金属的晶体

8、结构返回§2.2金属的晶体结构配位数：8配位数：12配位数：12XYZabc晶面通过原子中心的平面晶向通过原子中心的直线所指的方向XYZabc§2.2金属的晶体结构a.晶向指数的确定方法1)以晶胞中的某原子为原点确定三维晶轴坐标系，通