金属材料与热处理 教学课件 作者 王晓丽 第2章金属的晶体结构与结晶.ppt

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1、第二章金属的晶体结构与结晶《Metallographyandheat-treatment》多媒体教学课件课件制作：王晓丽本章目的：1建立金属晶体结构的理想模型；2揭示金属的实际晶体结构；§1金属的晶体结构一、晶体的基本概念1．晶体非晶体所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体非晶体则反之。非晶体晶体特点：晶体——①有熔点；②具有各向异性。如：食盐，冰，金刚石，金属等。非晶体——①无熔点；②各向同性。如：玻璃，松香，沥青等。2.晶格与晶胞晶格：表示晶体中原子排列形成的空间格子。晶胞：组成晶格最基本的几何单元。abc晶胞示意图

2、原子3.晶格常数—a,b,ca=b=c且互垂直表示晶胞几何形状大小晶体中的原子排列晶面结点形成的原因：各原子之间相互吸引力与排斥力相平衡结果。二、常见的晶格类型1.体心立方晶格body—centeredcubiclattice特点：b较好。如：＜912℃Fe,Cr,Mo,V等。含有2个原子体积组成。2.面心立方晶格face—centeredcubiclattice特点：较好。如：＞912℃Fe,Cu,Al等金属。含有4个原子体积组成。3.密排六方晶格hexagonalclosepackedlattice特点：硬度高、脆性大。如：锌(

3、Zn),镁(Mg),镉(Cd)等金属。abCa=b＜c4.晶格致密度——原子排列的紧密程度。致密度=————=———原子体积晶胞体积—43πr3a3结果：体心=0.68面心=0.74六方=0.74原子半径r=?（1）体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是由八个原子构成的立方体，并且在立方体的体中心还有一个原子。晶格常数a=b=c，通常只用a表示这种晶胞在其立方体的对角线方向上原子是紧密接触排列着的。故其对角线长度方向上所分布的原子数目为2，这样可计算出其原子半径?在这种晶胞中，每个顶点上的原子是同时属于周围八个晶胞所共有。实际上每个体心立方晶

4、胞中仅含有：?个原子。体心立方晶格的致密度：即晶格中有68%的体积被原子占有，其余为空隙。属于这种体心立方晶格的金属有Fe(＜912℃,α-Fe)、Cr、Mo、W、V等。（2）面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是由八个原子构成的立方体，但在立方体的每个面上还各有一个原子。晶格常数a=b=c，通常只用a表示在这种晶胞中，在每个面的对角线上各原子彼此相互接触，因而其原子半径：又因每一面心位置上的原子是同时属于两个晶胞所共有的，故面心立方晶格的晶胞中包含有：个原子。（2）面心立方晶格面心立方晶格的致密度：即有74%的体积被原子占有，其余的为空隙

5、。属于这种晶格的金属有：Fe(>912℃,γ-Fe)、Al、Cu、Ni、Pb等。（3）密排六方晶格密排六方晶格由12个原子构成的简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。晶格常数a＝b≠c，c/a=1.633密排六方晶格晶胞中所含原子数：个原子致密度K=0.74属于这种晶格的金属有Be、Mg、Zn、Cd等。除以上三种晶格以外，少数金属还具有其它类型的晶格，但一般很少遇到。三、晶面及晶向指数在研究金属晶体结构的细节及其性能时，往往需要分析它们的各种晶面和晶向中原子分布的特点，这样有必要给各种晶面和晶

6、向定出一定的符号，以表示出它们在晶体中的方向，从而便于分析，晶面和晶向的这种符号分别叫“晶面指数”和“晶向指数”。晶面指数与晶向指数是如何确定？三、晶面及晶向指数（1）晶面指数的确定⑴如图1-10设晶格中，某一原子为原点，通过该点平行于晶胞的三棱边作OX、OY、OZ三坐标轴，以晶格常数a、b、c分别作为相应的三个坐标轴上的度量单位，求出所需确定的晶面在三坐标轴上的截距；⑵将所得三截距之值变为倒数；⑶再将这三个倒数按比例化为最小整数并加上一圆括号即为晶面指数。一般表示形式：（hkl)。（1）晶面指数的确定1．PBEQ面：在三坐标轴上的截

7、距分别是1/2，1，∞；截距倒数分别是：2，1，0；化为最小整数后的晶面指数（210）2．AGE面：截距1，1，1；倒数1，1，1，晶面指数（111）3．DBEG面：截距1，1，∞；倒数1，1，0，晶面指数（110）4．DCFG面：截距1，∞，∞；倒数1，0，0，晶面指数（100）值得注意：晶面指数，并非仅指一晶格中的某一个晶面，而是泛指该晶格中所有那些与其相平行的位向相同的晶面。在一种晶格中，如果某些晶面，虽然它们的位向不同，但原子排列相同。如（100）、（010）及（001）等，这时若不必要予以区别时，可把这些晶面统一用{100}表

8、示。即：（hkl)这类符号系指某一确定位向的晶面指数；而{hkl}则可指所有那些位向不同而原子排图2-11晶面指数的确定　　列相同的晶面指数。（2）晶向指数的确定⑴通过坐标原点引一直线，使其平行于所求的晶向