金属的晶体结构

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1、§1-2实际金属晶体的缺陷实际金属不是理想完美的单晶体,结构中存在有许多不同类型的缺陷。晶体缺陷：晶体中原子偏离其平衡位置而出现不完整性的区域，称为晶体缺陷。按几何特征分为三类：点、线、面缺陷。1一.点缺陷：1.空位（空穴）————没有原子的结点2.间隙原子————位于晶格间隙中的原子3.置换原子空间三维尺寸都很小的缺陷。2空位间隙原子置换原子3点缺陷会使邻近原子相互间的作用失去平衡，影响周围原子的正常排列，造成晶格的局部弹性畸变，导致强度、电阻率升高；并对扩散和相变过程有很大的影响。4二.线缺陷————主要指位错2.分类：刃型位

2、错正刃型位错┷负刃型位错┳螺型位错左螺型位错右螺型位错1.定义：有一列或若干列原子发生有规律的错排现象。5（1）刃型位错（2）螺型位错位错线：实际上是晶体中已滑移区与未滑移区在滑移面上的交线。此处要注意：位错线不一定是直线。位错线周围原子排列规律被打乱，晶格发生严重畸变。6不锈钢中的位错线7三.面缺陷————主要指晶界、亚晶界、相界等1.晶界实际金属为多晶体,是由大量外形不规则的小晶体即晶粒组成的。每个晶粒基本上可视为单晶体.一般尺寸为10-5～10-4m,但也有大至几个或十几个毫米的。所有晶粒的结构完全相同,但彼此之间的位向不同

3、,位向差为几十分、几度或几十度。晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。晶界在空中呈网状；晶界上原子的排列规则性较差。81Cr17不锈钢的多晶体晶界原子排列的示意图92.亚晶界晶粒也不是完全理想的晶体，而是由许多位向相差很小的所谓亚晶粒组成的。晶粒内的亚晶粒又叫晶块(或嵌镶块)。亚晶粒之间的位向差只有几秒、几分，最多达1～2度。亚晶粒之间的边界叫亚晶界。亚晶界是位错规则排列的结构。亚晶界10一、一些基本概念合金是指由两种或两种以上的金属元素与非金属元素经过冶炼、烧结或用其它方法组合而成具有金属特性的物质，二元、三元等。组元是指组成合金的

4、最简单、最基本、能够独立存在的物质。多数情况下组元是指组成合金的元素。但对于既不发生分解、又不发生任何反应的化合物也可看作组元,如Fe-C合金中的Fe3C。§1-3合金的相结构11相的概念：在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称之为相。组织的概念：合金的组织是指肉眼或借助于显微镜所观察到的合金的相组成及相的数量、形态、大小、分布特征。12固态合金中的相，按其晶格结构的基本属性可分为固溶体和金属间化合物两大类1固溶体固溶体合金结晶时若组元相互溶解所形成的固相晶体结构与组成合金的某一组元相同

5、，则这类固相称为固溶体。固溶体中含量较多的组元称为溶剂，含量较少的组元称为溶质。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。二、固态合金中的相与分类131.按照溶质原子在溶剂晶格中的配置情况即所占的位置。（1）置换固溶体：置换固溶体是指溶质原子占据了溶剂原子晶格中的某些节点位置而形成的固溶体。（2）间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体称之为间隙固溶体。一般情况下，当溶质原子半径与溶剂原子半径之比小于0.59时，容易形成间隙固溶体，两者大小相当时则易形成置换固溶体。形

6、成此类固溶体的溶质原子是半径很小的非金属元素，而溶剂元素多是过渡族元素。如碳素钢中的铁素体、奥氏体等。1.1、固溶体的分类14152.按溶质原子在溶剂中的溶解能力，还可将固溶体分为有限固溶体和无限固溶体。(1)有限固溶体：固溶体中溶质的含量即为固溶体的浓度，用质量分数或摩尔分数表示。在一定温度和压力下，溶质在溶剂中的极限浓度即为溶质在固溶体中的溶解度。通常固溶体的溶解度是有限的，这类固溶体称为有限固溶体。(2）无限固溶体：溶质以任意比例溶入溶剂，即溶质溶解度可达100%，则固溶体为无限固溶体，也称连续固溶体。163.按溶质原子在固

7、溶体中分布的规律性，固溶体分无序固溶体和有序固溶体两种。(1)有序固溶体：少数合金在一定条件下，溶质原子会以一定比例按一定规律分布在溶剂晶格结点上，这种固溶体称为有序固溶体。(2)无序固溶体：溶质原子随机地分布于溶剂晶格中形成的固溶体为无序固溶体。171.2影响固溶体溶解度的因素1）原子尺寸：溶质原子与溶剂的原子尺寸差别越小，越易形成置换式固溶体，且溶解度大。2）晶体结构：晶格类型相同是形成无限固溶体的必要条件3）负电性：负电性相差很大时易形成化合物；4）电子浓度：溶剂的价电子浓度↑则溶解度↓。181.3固溶体的特性晶格畸变固溶强

8、化通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。192.金属间化合物两组元A和B组成合金时，除了能形成以A或B为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A或B组元均不相同的新相，这类相常位于相图的中间位置，故通常称之为中间相。一般可用分子式AxB