金属的晶体结构(1课时)

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1、第二章金属的晶体结构（P11）第一节纯金属的晶体结构第二节合金的晶体结构☆根据原子在物质内部的排列方式，可将固态物质分为两大类：1）晶体——内部原子呈规则排列的物质。如固态金属；2）非晶体——内部原子无规则排列的物质。如松香、玻璃等。☆金属的晶体结构：是指金属材料内部的原子的排列规律。它决定着材料的显微组织特性和材料的宏观性能。第一节纯金属的晶体结构（P13）金属键：金属原子间的结合键称为金属键。（带负电的自由电子与带正电的的金属正离子之间产生静电吸引力，使金属原子结合在一起，这就是金属键结合的本质。金属特性：

2、良好的导电性和导热性；强度高，具有塑性；有金属光泽，但不透明；有固定熔点；各向异性。金属键模型图一、晶体结构的基本知识（一）基本概念（P13）1、晶格：用于描述原子在晶体中排列规律的三维空间几何点阵。（把原子看成是一个几何质点，把原子之间的相互联系与作用假想为几何直线）一、晶体结构的基本知识（一）基本概念（P13）1、晶胞：晶格中能够代表晶格特征的最小几何单元。2、晶格参数：晶体学中用来描述晶胞大小与形状的几何参数。包括晶胞的三个棱边长度a、b、c和三个棱边夹角α、β、γ。3、晶格常数：决定晶胞大小的三个棱长a

3、、b、c。（二）金属中常见的晶格1、体心立方晶格BCC（P14）晶格参数a=b=c；α=β=γ=90°；立方体八个角上各有一个原子，体心处有一个原子。每个晶胞中原子数为2=1/8×8+1。属于体心立方晶格的常用金属：α铬、钨、钼、钒、α铁、β钛、铌等。2、面心立方晶格FCC（P14）晶格参数：a=b=c；α=β=γ=90°；晶胞的八个角上各有一个原子，立方体六个面的面心各有一个原子。每个晶胞中原子数为4=1/8×8+1/2×6属于面心立方晶格的常用金属：γ铁、铝、铜、镍等。3、密排立方晶格HCP（P14）晶格参

4、数：a=b≠c；α=β=90°、γ=120°；每个晶胞中原子数为：6=1/6×12+1/2×2+3。属于密排六方晶格的常用金属：镁、锌、铍、α钛、镉等。（三）晶格的致密度（P14）致密度=原子所占的总体积÷晶胞的体积体心立方晶格的致密度=0.68面心立方晶格的致密度=0.74密排六方晶格的致密度=0.74（四）晶面指数与晶向指数（P16）晶面：晶体中由物质质点所组成的平面。晶向：由物质质点所决定的直线。每一组平行的晶面和晶向都可用一组数字来标定其位向。这组数字分别称为晶面指数和晶向指数。晶面指数的确定：晶面与三

5、个坐标轴截距的倒数取最小整数，用圆括号表示。如（111）、（112）。晶向指数的确定：通过坐标原点直线上某一点的坐标，用方括号表示。如[111]立方晶系常见的晶面为：立方晶系常见的晶向为：3、晶面族与晶向族（P16）晶面族：晶面指数中各个数字相同但是符号不同或排列顺序不同的所有晶面。这些晶面上的原子排列规律相同，具有相同的原子密度和性质。如{110}=（110）+（101）+（011）+（101）+（110）+（011）晶向族：原子排列密度完全相同的晶向。如<111>=[111]+[111]+[111]+[11

6、1]{110}（110）（110）（101）（101）（011）（011）XZY<111>[111][111][111][111]XZY（五）晶体的各向异性（P17）在晶体中，由于各个晶面和晶向上原子排列密度不同，使原子间的相互作用力也不相同。因此在同一单晶体内不同晶面和晶向上的性能也是不同的。这种现象称为晶体的各向异性。（五）晶体的各向异性（P17）晶体分单晶体和多晶体单晶体：晶体内各处晶格位向一致的晶体。多晶体：晶体内晶格位向不相同的晶体。实际金属是多晶体（五）晶体的各向异性多晶体结构（P17）沿晶断口铅

7、锭宏观组织二、纯金属的实际晶体结构（一）晶粒与亚晶粒（P17）晶粒——金属晶体中，晶格位向基本一致，并有边界与邻区分开的区域。（P18图2—8）晶界——晶粒之间原子排列不规则的区域。实际金属晶粒大小除取决于金属种类外，主要取决于结晶条件和热处理工艺。亚晶粒——晶粒内部晶格位向差小于2°、3°的更小的晶块。亚晶界——亚晶粒间的过渡区。（二）晶体中的晶体缺陷（P18）晶体缺陷：是指晶体中原子排列不规则的区域。根据晶体缺陷的几何特点和对原子排列不规则性的影响范围可分为三大类：1、点缺陷2、线缺陷3、面缺陷1、点缺陷（

8、P18）以一个点为中心，在它周围造成原子排列不规则，产生晶格畸变和内应力的缺陷。点缺陷类型主要有三种：（1）间隙原子（2）晶格空位（3）置换原子在晶格的结点处出现原子直径不同的异类原子的晶体缺陷置换原子示意图1、点缺陷（P18）☆间隙原子：在晶格的间隙处出现多余原子的晶体缺陷。☆晶格空位：在晶格的结点处出现缺少原子的晶体缺陷。2、线缺陷（P19）主要是指各种形式的位错。位错：是指晶体中