《金属结构》PPT课件

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1、第一章金属的晶体结构第一节金属原子间的结合（自学）第二节金属的晶体结构固态物质按照原子（或分子）排列的特征可分为两大类：晶体和非晶体。晶体：内部的原子在三维空间按一定的规律周期性的重复排列；有固定的熔点（如铁为1538℃，铜为1083℃，铝为660℃）；一般具有规则的外形；各向异性。例如：钻石、冰、食盐、各种金属构件等；高分辩率电镜观察硅晶体内部的原子排列非晶体及其特性内部质点无规则的堆积在一起的物质称为非晶体。没有固定的熔点；各向同性。晶体与非晶体在一定条件下可互相转化。为研究晶体中原子、分子排列情况，将它们抽象成规则排列于空间的

2、无数个几何点。一、空间点阵空间点阵：由等同点规则地、周期性重复排列所组成的三维阵列。简称点阵。等同点—物理环境和几何环境相同的点。阵点：空间点阵中的点。空间格子（晶格）：在表达空间点阵的几何图形时，用假象的平行线条将阵点连接起来，构成的三维几何格架。二、晶胞（单胞）：晶胞：能代表整个空间点阵特征的最小单元体。晶胞选取应满足下列条件：(1)晶胞几何形状充分反映点阵对称性；(2)平行六面体内相等的棱和角数目最多；(3)当棱间呈直角时，直角数目应最多；(4)满足上述条件，晶胞体积应最小。描述晶胞（单胞）：点阵参数：晶胞三个棱边长度a、b、

3、c；三个棱边夹角、、。点阵常数（晶格常数）：晶胞棱边长度a、b、c。三、晶系与布拉菲点阵1、晶系：只考虑晶胞棱边是否相等，棱间夹角是否相等、是否直角，而不涉及晶胞中原子的具体排列情况。晶体归纳为七种晶系：2、布拉菲点阵：按照“每个阵点周围环境相同”的要求，法国的晶体学家布拉菲首先用数学的方法确定，只能有14种空间点阵，14种空间点阵——“布拉菲点阵”。七大晶系14种布拉菲点阵四、金属三种典型晶体结构（一）体心立方结构（A2或bcc）：晶胞中的原子数：8×1/8+1=2点阵常数：a=b=c只用晶胞的一个棱边a表示。原子半径：相切

4、的两原子中心距之半。原子在体对角线上彼此相切。配位数：晶体结构中，与任一原子最近邻且等距离的原子数。CN8致密度：单位体积晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比。具有bcc结构的金属：a-Fe、W、Mo、V等。0.68（二）面心立方结构（A1或fcc）晶胞中原子数：（1/8）8+（1/2）6=4个点阵常数：a=b=c只用晶胞的一个棱边a表示。原子半径：相切的两原子中心距之半。配位数（CN）：Fcc:CN12致密度：具有面心立方结构的金属：Cu、Ag、Au、r-Fe、Ni、Al等。（三）密排六方金属（A3或hcp）：晶胞中的原子数：12×1

5、/6+3+2×1/2=6晶格常数：ac原子半径：理想密堆垛：轴比r=a/2非理想密排：轴比配位数：CN12非理想密排时：6+6致密度：0.74也是一种密排结构。具有hcp结构的金属：Mg、Zn、Cd等。（四）晶体中的原子堆垛方式及间隙1、晶体中的原子堆垛方式hcp结构：原子以最密排面为基，按ABABAB----，堆垛而成；fcc结构：原子以最密排面为基，原子按ABCABC----，堆垛而成。2、晶体中的堆垛间隙（1）体心立方中的间隙：体心立方的八面体间隙：间隙形状：扁八面体。间隙位置：立方体每个面的中心和每条棱边中心。间隙半径：顶点

6、原子至间隙中心距离减去原子半径。根据〈100〉方向计算：根据〈110〉方向计算：r八面=0.633ra=体心立方四面体间隙：间隙形状：每条棱边长度不相同。间隙位置：中心为½¼0以及等效位置。间隙半径：a=（2）面心立方中的间隙：Fcc中的八面体间隙：6个原子组成一个八面体。正八面体，各个棱边长度相同。间隙位置：立方体中心和每个棱边中心。间隙半径：Fcc中的四面体间隙：正四面体。间隙位置：4条体对角线上，每条对角线上有两个。间隙半径：五、晶向指数和晶面指数晶向：通过阵点连成的表示不同空间方向的直线。晶面：原子组成的二维平面。国际上通用

7、Miller指数统一标定晶向指数和晶面指数。1、立方晶系的晶向指数的标定：步骤：(1)以晶胞的某一阵点为原点，以晶轴为坐标轴X、Y、Z，以晶胞的边长为三坐标轴的长度单位。(2)过原点O沿所指方向直线取最近一个阵点的坐标u、v、w。(3)将这些坐标值化为最小整数并加上方括号，即为晶向指数[uvw]。如果u、v、w中有负值，则写成立方晶系：OA为X轴，OB为Y轴，OC为Z轴；长度单位a=b=c=1。所有相互平行的晶向，都具有相同的晶向指数。晶向指数代表了某空间位向的一组平行晶向。晶向族：空间位向不同，但原子排列情况相同的等同晶向属于一个

8、晶向族。以〈uvw〉表示。立方系中OA、OB、OC边的晶向指数[100]、[010]、[001]及其反方向的共6个晶向组成〈100〉晶向族。〈111〉晶向族：特点：立方结构晶体中，晶向指数的数字相同，但排列顺序不同，则具有相同的原子排