第二章金属与合金的晶体结构

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1、机械制造基础系部：机械工程学院教师：张玲第一节纯金属的结晶常用工程材料的性能分析第二章金属与合金的晶体结构第二节合金的晶体结构第三节实际金属的晶体结构学习目标：1、了解金属晶体结构的基本知识；2、了解合金的晶体结构；3、掌握实际金属的晶体结构；教学重点：掌握实际金属的晶体结构。教学难点：掌握纯金属的结晶。1.晶体结构的基本知识晶体：指原子呈规则、周期性排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。非晶体：原子呈无规则堆积，和液体相似，亦称为“过冷液体”或“无定形体”。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。第一节纯金属的结晶第二章金属与合金的晶体结构2.区别(a)是否具有周期性

2、、对称性；(b)是否长程有序；(c)是否有确定的熔点；(d)是否各向异性；金属的结构晶态非晶态Si2O的结构晶态非晶态晶体与非晶体区别第二章金属与合金的晶体结构3、金属的晶体结构晶体结构描述了晶体中原子（离子、分子）的排列方式。理想晶体的晶体学抽象空间规则排列的原子→刚球模型→晶格（刚球抽象为晶格结点，构成空间格架）→晶胞（具有周期性最小组成单元）第二章金属与合金的晶体结构4、常见的金属晶格类型晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点（即原子中心）称结点。由结点形成的空间的阵列称空间点阵。晶格中能代表原子排列规律的基本几何单元称为晶胞。图2-3晶胞及晶格常数常见的

3、金属晶格类型：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。5、晶胞的描述晶体学参数：a，b，c，α，β，γ晶格常数：a，b，c晶系：根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。90%以上的金属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原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。第二章金属与合金的晶体结构（1）体心立方晶格BCCBodyCenteredCube：晶胞是一个立方体，立方

4、体的八个顶角和立方体中心各有一个原子。晶格常数：a(a=b=c)原子半径：原子个数：2配位数：8致密度：0.68常见金属：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等。面心立方晶格FCCFace-CentereCube：第二章金属与合金的晶体结构晶胞是一个立方体，立方体的八个顶角和六个面中心各有一个原子。晶格常数：a原子个数：4配位数：12致密度：0.74常见金属：-Fe、Ni、Al、Cu、Pb等。第二章金属与合金的晶体结构密排六方晶格HCPHexagonalClose-Packed：晶胞是一个正六棱柱体，在柱体的各个角和上下底面中央各有一个原子，在顶面和底面的中间还有三个原子。晶格常数：底面边长

5、a和高c，c/a=1.633原子个数：6配位数：12致密度：0.74常见金属：Mg、Zn、Be、Cd等BCC、FCC、HCP晶胞的重要参数晶胞晶体学参数原子半径晶胞原子数配位数致密度FCCa=b=c,α=β=γ=90o2868%BCCa=b=c,α=β=γ=90041274%HCPa=b≠c,c/a=1.633,α=β=90o,γ=120oa/261274%二、合金的晶体结构2.合金的相结构1.合金的基本概念第二章金属与合金的晶体结构合金：由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素熔合在一起，形成具有金属特性的物质。第二章金属与合金的晶体结构1.合金的基本概念第二章金属与合金的晶体结

6、构组元：组成合金独立的、最基本的物质称为组元，简称元。合金的组元通常是纯元素，也可以是稳定化合物。合金系：由二个或二个以上的组元按不同比例配制的一系列不同成分的合金，称为一个合金系，简称系。第二章金属与合金的晶体结构相：合金中凡是结构、成分和性能相同并且与其它部分有界面分开的均匀组成部分称为相。组织：是指用肉眼或借助显微镜能观察到的具有某种形态特征的合金组成物。其实质是一种或多种相按一定的方式相互结合所构成的整体的总称。它直接决定合金的性能。第二章金属与合金的晶体结构根据合金中各组元之间的相互作用不同，可分为1）固溶体2）金属化合物3）机械混合物(1)置换固溶体(2)间隙固溶体2、合金的结构

7、固溶体合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。与固溶体晶格相同的组元为溶剂，一般在合金中含量较多；另一组元为溶质，含量较少。固溶体用α、β、γ等符号表示。A、B组元组成的固溶体也可表示为A(B),其中A为溶剂,B为溶质。例如铜锌合金中锌溶入铜中形成的固溶体一般用α表示,亦可表示为Cu(Zn)。第二章金属与合金的晶体结构固溶体的分类（1）按溶质原子在溶剂晶格中的位置分固溶