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1、材料力学教程学习目标：本章重点掌握金属材料的晶体结构、晶体缺陷和合金的结构，了解金属材料的组织及性能。学习建议：1．晶体结构部分应弄清三种常见金属的晶体结构及其特点，应充分发挥空间想象力。2．晶面指数及晶向指数的确定在学习时会感到困难。应掌握常见的晶面和晶向的表示方法，需要多练多画。1.1纯金属的晶体结构几个重要定义晶体结构（CrystalStructure）：晶体中原子（离子或分子）规则排列的方式。晶格(crystallattice):为了研究的方便，假设通过金属原子（离子）的中心划出许多空间直线，这些直线形成的空间框架。晶胞(unitcell):能反映晶格特征的最小组成单元。晶胞的几何特
2、征参数三棱边长（晶格常数latticeconstant）a、b、c棱边夹角：α、β、γbacαβγ1×10-10m～7×10-10m可用X射线结构分析技术进行测定晶系与布拉菲点阵1855年,法国学者布拉菲(Bravais)用数学方法证明了空间点阵共有且只能有十四种,并归纳为七个晶系:十四种空间点阵三种常见的金属晶体结构（B.C.C、F.C.C、H.C.P）一、体心立方晶体结构（Body-CenteredCubic）A21）具有此结构的典型金属：钠（Na）、钾（K）、铬（Cr）、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、α-Fe等。2）主要特征：晶胞的特征参数:a=b=c,α=β=γ=90晶胞中的原子数
3、:n=8×1／8＋1=2个原子半径致密度0.68空隙半径r4=0.29r原子；r8=0.15r原子配位数8二、面心立方晶体结构（face-CenteredCubic）A11）具有此结构的典型金属：铝（Al）、铜（Cu）、铂（Pt）、镍（Ni）、金（Au）、银（Ag）、γ-Fe等。2）主要特征：a=b=c,α＝β＝γ＝90o；晶胞原子数：8×1/8+6×1/2＝4；原子半径致密度0.74空隙半径r4=o.225r;r8=0.414r配位数12三、密排六方晶体结构（HexagonalClose－Packed）A31）具有此结构的典型金属：镁（Mg）、镉（Cd）、锌（Zn）、铍（Be）。2）主要特
4、征：晶格常数：正六边形边长a，高为c,侧面之间夹角120o，侧底面间夹角90o。c/a=1.633晶胞原子数：2×1/2+12×1/6+3＝6；原子半径致密度0.74空隙半径r4=o.225r;r8=0.414r配位数12金属晶体中的晶面和晶向晶面：通过晶体中原子中心的平面。晶向：通过原子中心的直线为原子列，其代表的方向叫做晶向。（1）晶面和晶向的表示方法1>立方晶系的晶面表示方法及步骤：1。规定一空间坐标，使待标定的晶面在三条坐标轴上有截距或者无穷大。注意：原点不能选择在欲定晶面上2。以晶格长度a为长度单位，写出欲定晶面在三条坐标轴上的截距。3。截距取倒数。4。截距的倒数化为最小整数。5。
5、将三整数写在圆括号内。ZYX晶面族：在立方晶系中，由于原子的排列具有高度的对称性，往往存在有许多原子排列完全相同但在空间的位向不同，这些晶面总称为晶面族。例如：2>立方晶系的晶向表示方法及步骤：晶向族：在立方晶系中，原子排列情况相同但在空间的位向不同，这些晶向总称为晶面族。例如：1。规定一空间坐标注意：原点要选择在欲定晶向的结点上2。写出该晶向另一结点的空间坐标值3。将坐标值按比例化为最小整数4。将化好的整数记在方括号内密排面和密排方向不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上原子排列方式和排列密度不一样。在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面为{110},称为密排面;原子密度最大的晶向为<111>,
6、称为密排方向。在面心立方晶格中,密排面为{111},密排方向为<110>。金属晶体的特性(1)金属晶体具有确定的熔点纯金属进行缓慢加热时,达到一定的温度,固态金属会熔化成为液态金属。在熔化过程中,温度保持不变。其熔化温度(T0)称为熔点。而非晶体材料在加热时,由固态转变为液态时,其温度逐渐变化。晶体和非晶体的熔化曲线金属晶体具有各向异性非晶体在各个方向上性能完全相同,这种性质叫非晶体的各向同性。在晶体中,不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同,它们之间的结合力的大小也不相同,因而金属晶体不同方向上的性能不同。这种性质叫做晶体的各向异性。说明对于实际使用的金属,由于其内部有许许多多个晶粒组成
7、,每个晶粒在空间分布的位向不同,因而在宏观上沿各个方向上的性能趋于相同,晶体的各向异性就显示不出来了。实际金属中的晶体缺陷crystaldefect点缺陷线缺陷面缺陷体缺陷1)点缺陷(pointdefect)空位(vacancy)间隙原子(gapatom)置换原子(substitutionalatom)间隙原子晶格空位置换原子点缺陷造成局部晶格畸变2）线缺陷(linedefect) ----位错(disloc
