第1章 金属的结构与结晶ppt课件.ppt

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1、第一章金属的结构与结晶§1金属的晶体结构§2实际金属的结构和晶体缺陷§3金属的结晶与铸锭§1金属的晶体结构一、晶体的概念在自然界中除了一些少数的物质（如普通玻璃、松香等）以外，包括金属在内的绝大多数固体都是晶体1．晶体所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。非晶体晶体图2-1晶体与非晶体示意图常以通过各原子中心的一些假象连线把晶体在三维空间里的几何排列方式描绘出来。2．结点描绘晶体在三维空间中几何排列形式的假象连线的交点。图1-1晶体结构一、晶体的概念晶体结构一、晶体的概念3、晶格表示晶体中原子排列形式的格子叫做晶格。4、晶胞构成晶格的最基

2、本单元。由于晶体中原子排列的规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。晶格晶胞一、晶体的概念5．晶格常数晶胞的棱边长度a、b、c和棱间夹角α、β、γ是衡量晶胞大小和形状的六个参数，其中a、b、c称为晶格常数或点阵常数。若a=b=c，且α=β=γ=90°，这种晶胞叫简单立方晶胞晶胞二、三种常见金属的格常见金属的晶体结构二、三种常见金属的格密排六方晶格体心立方晶格面心立方晶格（一）体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是由八个原子构成的立方体，并且在立方体的体中心还有一个原子。晶格常数a=b=c，通常只用a表示。二、三种常见金属的格二、三种常见金属的格原子半径：原子个数：二

3、、三种常见金属的格（二）面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是由八个原子构成的立方体，但在立方体的每个面上还各有一个原子。晶格常数a=b=c，通常只用a表示。二、三种常见金晶格格原子半径：原子个数二、三种常见金属的格（三）密排六方晶格密排六方晶格由12个原子构成的简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。二、三种常见金属的格晶格常数a＝b≠c，c/a=1.633原子个数（一）晶格的致密度晶格的致密度：是指其晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比。用“K”表示。体心立方晶格的致密度：即晶格中有68%的体积被原子占有

4、，其余为空隙。三、三种典型晶格的致密度及晶面和晶向的分析面心立方晶格的致密度：即有74%的体积被原子占有，其余的为空隙。属于这种晶格的金属有：Fe(>912℃,γ-Fe)、Al、Cu、Ni等。密排六方晶格致密度：K=0.74属于这种晶格的金属有Mg、Zn等。（二）、晶面及晶向指数晶面：在晶体中由一系列原子组成的平面，称为晶面。晶向通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的一定方向，称为晶向。表示晶面和晶向的符号称为晶面指数和晶向指数。晶面指数的确定⑴如图设晶格中，某一原子为原点，通过该点平行于晶胞的三棱边作OX、OY、OZ三坐标轴，以晶格常数a

5、、b、c分别作为相应的三个坐标轴上的度量单位，求出所需确定的晶面在三坐标轴上的截距；（二）晶面及晶向指数⑵将所得三截距之值变为倒数；⑶再将这三个倒数按比例化为最小整数并加上一圆括号即为晶面指数一般表示形式：（hkl)。例如：PBEQ面：在三坐标轴上的截距分别是1/2，1，∞；截距倒数分别是：2，1，0；化为最小整数后的晶面指数（210）晶向指数的确定⑴通过坐标原点引一直线，使其平行于所求的晶向；⑵求出该直线上任意一点的三个坐标值；⑶将三个坐标值按比例化为最小整数，加一方括号，即为所求的晶面指数，其一般形式[uvw]。（二）、晶面及晶向指数如：AB的晶向指数

6、：过O作一平行直线OP,其上任一点的坐标（110）,这样所求AB的晶向指数即为[110]；OB：本身过原点不必作平行线，其上任一点的坐标（111），其晶向指数[111]；OC：其上任一点C的坐标（100），其晶相指数[100]。同理：OD晶向指数[010],OA为[001]。。（三）、晶面及晶向的原子密度所谓晶面的原子密度即指其单位面积中的原子数所谓晶向的原子密度即指其单位长度上的原子数四、晶体的各向异性§2实际金属的结构和晶体缺陷一、多晶体结构在一块很小的金属中也含着许多的小晶体，每个小晶体的内部，晶格位向都是均匀一致的，而各个小晶体之间，彼此的

7、位向都不相同。这种小晶体的外形呈颗粒状，称为“晶粒”。晶粒与晶粒之间的界面称为“晶界”。亚晶：在晶格位向上有微小差别的晶内小区域一、多晶体结构单晶体：一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，称这块晶体为单晶体。多晶体：实际上由多个晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。多晶体单晶体对于单晶体，由于各个方向上原子排列不同，导致各个方向上的性能不同，即具有“各向异性”的特点；而多晶体对每个小晶粒具有“各向异性”的特点，而就多晶体的整体，由于各小晶粒的位向不同，表现的是各小晶粒的平均性能，不具备“各向异性”的特点。一、多晶体结构二、晶体缺陷在金属中还存在着各种各样的晶格缺

8、陷，按其几何形式的特点，分为如下三类：1.点缺陷晶体中的空位、间隙