《晶体的结构和结晶》PPT课件

《《晶体的结构和结晶》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一节金属的晶体结构第二节纯金属的结晶第三节合金的结晶第四节铁碳合金相图第二章金属的晶体结构与结晶§1-1金属的晶体结构一、晶体的概念晶体：原子在空间呈长程有序排列的固态物质。非晶体：原子或分子无规则的堆积在一起的固态物质。没有固定的熔点，且各向同性。二、晶体的特征1、原子在空间呈长程有序排列；2、是各向异性的；3、有固定的熔点；4、有特定的几何外形。1.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（原子中心）称结点。由结点形成的空间点的阵列称空间点阵。三、晶体中几个基本概念为描述晶体内部原子的排列，将原子视为刚性球体。刚性球体

2、—原子浓缩成一个点（空间点阵）—用假想的直线连接起来，形成空间格子（晶格）—取出一个有代表性的最小几何单元—单位晶体（晶胞）。2.晶胞：晶体中有代表性的最小的几何单元，称为晶胞。3.晶格常数：晶胞的三个棱边的尺寸a、b、c。用埃（Å）表示。1Å=10-8cm各棱间的夹角用、、表示。四、三种典型的晶体结构：体心立方、面心立方、密排六方。1.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。2.晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。3.配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。4.致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。体心立方晶格的参数体心

3、立方晶格原子个数：2配位数：8致密度：0.68常见金属：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等晶格常数：a(a=b=c)原子半径：ar43=面心立方晶格的参数a42r=：原子半径原子个数：4配位数：12致密度：0.74常见金属：-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等晶格常数：a面心立方晶格a21r=：原子半径原子个数：6配位数：12致密度：0.74常见金属：Mg、Zn、Be、Cd等晶格常数：底面边长a和高c，c/a=1.633密排六方晶格§1－2实际金属的晶体结构一、多晶体结构和亚结构单晶体：晶体材料内部原子规律排列，位向不发生改变的晶体。多晶体：由许多晶格

4、位向不同的小晶体构成的晶体结构，称为多晶体。实际晶体是由许多不同位向小单晶体组成的多晶体。这些小单晶体叫晶粒，晶粒与晶粒之间的交界叫晶界。既然实际晶体是多晶体组成，是否还存在着单晶体的各向异性？为什么？多晶体由许多晶格位向不同的晶粒组成，其性能是位向不同晶粒的平均性能，故认为各向同性。二、晶体缺陷晶格的不完整部位称晶体缺陷。实际金属中存在着大量的晶体缺陷，按形状可分三类，即点、线、面缺陷。①点缺陷空间三维尺寸都很小的缺陷。空位间隙原子置换原子a.空位：晶格中某些缺排原子的空结点。b.间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。可以是基体金属原子，也可以是外来原子。c.置

5、换原子：取代原来原子位置的外来原子称置换原子。点缺陷破坏了原子的平衡状态，引起周围晶格产生畸变，阻碍原子的移动，必需施加更大的外力，从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。空位间隙原子小置换原子大置换原子位错：晶体中某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象。②线缺陷—（在一维方向上尺寸较大的缺陷)刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是刃型位错。半原子面在滑移面以上的称正位错，用“┴”表示。半原子面在滑移面以下的称负位错，用“┬”表示。位错上半部分原子受压，下半部分原子受拉。离位错线越近晶格

6、畸变越大，应力越大。位错密度：单位体积位错线总长度。=L/V(cm/cm3或1/cm2)金属的位错密度为104~1012/cm2位错对性能的影响：以位错线为中心的管道区周围晶格都发生了畸变，从而阻碍位错的运动，使材料的强度提高。由于线缺陷的影响面比点缺陷大的多，因此对材料性能的影响也大的多。减少或增加位错密度都可以提高金属的强度。强度透射电镜下钛合金中的位错线(黑线)高分辨率电镜下的刃位错（白点为原子）③面缺陷（一维尺度很小，而二维尺度较大的原子错排区域）㈠晶界：多晶体中不同位向晶粒间的交界。小角度晶界是由相距一定距离的刃型位错组成。大角度晶界原子排列紊乱

7、，具有非晶态特征。晶界的重要特性：1）晶界相互交错，原子排列紊乱，常温下对晶体的滑动起阻碍作用，从而使晶粒小即晶界多的材料的强度、硬度高—细晶强化。2）因原子排列紊乱，能量高，原子易扩散，易受腐蚀。固态下结构的改变首先从晶界开始。晶界示意图㈡亚晶界：亚晶粒的交界，位向差小于2º。晶界亚晶界ABCD1.几个重要概念：合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质叫合金。组元：组成合金的独立的最基本的单元（一般是一种元素或一种稳定的化合物）。相：金属或合金中，具有相同化学成分，相同结晶构造，并有明显界面分开的独立组成部分。组织：用肉眼或显

8、微镜观察到的材料的微观形貌。三、合金的晶体结构一致的