[材料科学]机械工程材料金属的晶体结构

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1、第2章金属的晶体结构主讲教师刘海哈尔滨工业大学材料学院86418720，86412462《机械工程材料》2.1晶体学基础2.2金属典型的晶体结构2.3合金相结构2.4晶体缺陷第2章金属的晶体结构2.1晶体学基础2.1.2材料原子的排列方式2.1.3关于晶体结构的基本概念2.1.4晶面指数和晶向指数2.1.5晶带和晶面族2.1晶体学基础2.1.1材料原子的键合特征2.1.1材料原子的键合特征材料结构原子结构原子的空间排列显微组织2.1.1材料原子的键合特征原子核外电子的排布方式显著影响材料的电、磁、光和热

2、性能，还影响到原子彼此结合的方式，从而决定材料的类型。材料结构原子结构原子的空间排列显微组织原子空间排列方式是有序还是无序显著影响材料性能。2.1.1材料原子的键合特征材料结构原子结构原子的空间排列显微组织45钢8600C油淬组织，50045钢完全淬火组织合金相的种类、数量和分布和晶粒大小等显著影响材料性能。2.1.1材料原子的键合特征金属键2.1.1材料原子的键合特征离子键共价键每个原子贡献出价电子形成电子云，正离子组成的晶格靠电子云联接→金属键无方向性和饱和性。2.1.1材料原子的键合特征金属键离

3、子键共价键金属特性：正的电阻温度系数；金属光泽；良好的导电性；良好的导热性；良好的塑性；通过得失价电子，靠正负离子库仑力成键，没有饱和性和方向性：高熔点、高硬度；良好的电绝缘性；低塑性；2.1.1材料原子的键合特征金属键离子键共价键2.1.1材料原子的键合特征金属键离子键共价键靠共有电子对成键，具有饱和性和方向性：高熔点、高硬度；良好的电绝缘性；低塑性；范德瓦尔斯键2.1.1材料原子的键合特征2.1.1材料原子的键合特征2.1.2材料原子的排列方式2.1.3关于晶体结构的基本概念2.1.4晶面指数和晶向

4、指数2.1.5晶带和晶面族2.1.2材料原子的排列方式2.1晶体学基础非晶态原子排列短程有序无序玻璃态2.1.2材料原子的排列方式晶体基元在三维空间呈规律性排列长程有序可以使单个的原子、离子、分子或彼此等同的原子群或分子群等。2.1.2材料原子的排列方式2.1晶体学基础2.1.1材料原子的键合特征2.1.2材料原子的排列方式2.1.3关于晶体结构的基本概念2.1.4晶面指数和晶向指数2.1.5晶带和晶面族2.1.3关于晶体结构的基本概念2.1.3关于晶体结构的基本概念空间点阵是一个几何概念，它由一维、二

5、维或三维规则排列的阵点组成。刚球模型→用刚球代表空间排列的原子2.1.3关于晶体结构的基本概念晶格→刚球抽象为质点，构成的空间格架晶胞→保持点阵几何特征的基本单元2.1.3关于晶体结构的基本概念布拉菲在1948年根据“每个阵点环境相同”的要求，用数学分析法证明晶体的空间点阵只有14种，称为布拉菲点阵，分属7个晶系。空间点阵虽然只有14种，但晶体结构是多种多样、千变万化的。2.1.3关于晶体结构的基本概念晶系轴(棱边)之间的夹角三斜晶系单斜晶系斜方晶系正方晶系菱方晶系六方晶系立方晶系2.1.3关于晶体结构

6、的基本概念晶体结构构成晶体的基元在三维空间的具体的排列方式。2.1.3关于晶体结构的基本概念空间点阵=+基元2.1晶体学基础2.1.1材料原子的键合特征2.1.2材料原子的排列方式2.1.3关于晶体结构的基本概念2.1.4晶面指数和晶向指数2.1.5晶带和晶面族2.1.4晶面指数和晶向指数2.1.4晶面指数和晶向指数晶向晶体中任意两个原子间连线所指的方向2.1.4晶面指数和晶向指数晶向指数以晶胞的边长作为单位长度，建立右旋坐标系；将数据约成互质整数，如果某数为负值，在其上方标负号。用一方括号将该组数字括

7、起来表示晶向。2.1.4晶面指数和晶向指数晶向指数以晶胞的边长作为单位长度，建立右旋坐标系；在所要确定的晶向上选取两点，并求其坐标；用末点坐标减去始点坐标，得到一组三个数字；A(101)B(011)通常以[uvw]表示晶向指数的普遍形式。2.1.4晶面指数和晶向指数晶向指数的普遍表示方法在以晶胞边长作为单位长度的右旋坐标系中取该晶面在各坐标轴上的截距。取截距的倒数。将倒数约成互质整数，加一圆括号。通常以（hkl）表示晶向指数的普遍形式。若所求晶面在坐标轴的截距为负值，则在相应指数上冠以负号。2.1.4晶

8、面指数和晶向指数晶面指数2.1.4晶面指数和晶向指数六方晶系指数六方晶系采用4个指数，即（hkil）来表示晶向和晶面更为方便。标定指数时采用c、a1、a2、a3四晶轴系统，a1、a2、a3之间的夹角为120°，c与其他三个轴垂直。标定程序与前述三指数的程序相同。2.1.4晶面指数和晶向指数六方晶系指数三维空间独立的坐标轴只能有三个。故在前三个指数中只有两个是独立的，即：i=-(h+k)h+k+i=0因此i可以略去，（hkil）可写成(hk•