工程材料-第二章_材料的结构

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1、第二章　材料的结构Chapter2StructuresofMaterials主要内容：纯金属的晶体结构合金的晶体结构高分子聚合物的结构陶瓷材料的结构金刚石的晶体结构石墨的晶体结构第二章材料的结构第一节　纯金属的晶体结构一、晶体的基本概念1.晶体与非晶体晶体（Crystal）晶体是其内部原子在三维空间呈规则排列的物质。例如：所有的金属、食盐等。晶体的特点：①结构有序；②各向异性；③有固定的熔点。第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构各向异性（Anisotropy）：在测定材料的性能时，沿不同方向测定所得的结果各不相同，即各向异性。非晶体（Non-crystal）非晶体是其内部原子排列无序的

2、物质。例如：普通玻璃、松香等。非晶体的特点：①结构无序；②各向同性；③没有固定的熔点；④热导率(导热系数)和热膨胀性小；⑤塑性变形大；⑥组成的变化范围大。各向同性（Isotropy）：在测定材料的性能时沿任何方向测定的结果都是一致的，不因方向而异，即各向同性，或称等向性。第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构2.晶体学的基本知识晶格（CrystalLattice）晶体结构的描述：①将晶体的原子看成是刚性小球；②把原子抽象为几何点；③用假想的直线将几何点连接起来。晶体模型晶格：用以描述晶体中原子排列规律的空间几何格架。晶格第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构晶胞（UnitCell）晶

3、胞在三维空间平移，即可重构晶格。晶胞晶格晶胞：组成晶格的最小几何单元体。第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构晶胞的表示方法XYZcbaa、b、c—晶格常数（点阵常数）、、—夹角晶格常数（LatticeConstant）晶格常数：晶胞的几何尺寸。又称为点阵常数。第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构晶面与晶面指数（1）晶面（CrystallographicPlane）在晶格中由一系列原子所构成的平面，称为晶面。晶格中由一些原子构成的原子面第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构（2）晶面指数（IndicesofCrystallographicPlane）为便于研究和表述

4、给晶面规定的符号。确定晶面指数的步骤：①求截距求出待定晶面在三个坐标轴上的截距。②取倒数将三个截距之值变为倒数。③化简并加圆括号将三个倒数按比例化为最小整数，并加上一圆括号。晶面指数的一般形式：（hkl）第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构立方晶格中的三种重要晶面第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构晶向与晶向指数（1）晶向（CrystallographicDirection）在晶格中，任意两原子之间的连线所指的方向，称为晶向。晶格中由一些原子构成的原子列第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构（2）晶向指数（IndicesofCrystallographicDirection）

5、为便于研究和表述给晶向规定的符号。确定晶向指数的步骤：①引直线通过坐标原点引一条直线，使其平行于待求的晶向。②求坐标值求出所引直线上任意一点的三个坐标值。③化简并加方括号将三个坐标值按比例化为最小整数，并加上一方括号。晶向指数的一般形式：[uvw]第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构立方晶格中的一些重要晶向第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构关于晶面和晶向的几点说明：某一晶面指数并不仅代表某一具体的晶面，而是代表一组相互平行的晶面。所有相互平行的晶面都具有相同的晶面指数。原子排列情况完全相同的所有晶面同属于一个晶面族。晶面族用{hkl}表示。某一晶向指数并不仅代表某一具体的晶向，

6、而是代表了一族平行线的位向。所有相互平行的晶向都具有相同的晶向指数。原子排列情况完全相同的所有晶向同属于一个晶向族。晶向族用＜uvw＞表示。在立方晶系中，相同指数的晶面和晶向相互垂直。第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构晶格结构的表征晶格尺寸：以晶格常数表示。原子半径（r）：代表原子的刚性小球的半径。晶胞原子数（n）：晶胞内的原子数目。晶格中原子排列的紧密程度：①配位数（Z）（CoordinationNumber）晶格中与任一原子等距且最近邻的原子数目。②致密度（K）（堆积因子）（PackingFact）晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比。第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构a体心

7、立方晶格二、常见纯金属的晶格类型1.体心立方晶格（bcc，body-centeredcubiclattice）晶格的特征体心立方晶体模型具有bcc结构的金属：-Fe、Na、K、Cr、W、Mo、V、Nb、Ta等。第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构晶格的基本参数①原子半径②晶胞原子数n=1/8×8+1=2③配位数Z＝8④致密度0.68＝68%a第二章材料的结构－§2.1纯金属的晶体结构a面心立方晶格2