金属的晶体结构课件.ppt

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1、金属的晶体结构纯金属的晶体结构实际金属的晶体结构纯金属的晶体结构金属的定义严格定义具有正的电阻温度系数的物质具有金属光泽延展性大导热和导电性好传统定义一、金属原子的结构特点价电子：最外层电子金属原子的结构特点：价电子数少非金属原子的结构特点：价电子数多金属元素——正电性元素非金属元素——负电性元素二、金属键键的定义在所有物质结构中，质点（原子、离子或分子）都按照一定的规则进行排列，质点之间都具有一定的结合力，也就是说物质是依靠质点之间的键合结合在一起的，这种质点之间所存在的结合力称为键键的分类离子键：静电吸引作用NaCl共价键：共用外部的价电子金刚石金属键：金属键理论铜金属键理论价

2、电子数目较少（1~3个），电子层数较多，原子核对价电子的引力较弱，价电子极易脱离原子核形成自由电子，金属原子成为正离子。自由电子在正离子之间做高速运动，形成带负电的电子气。由金属键的本质，可解释固态金属的一些特性。金属原子间这种正离子与自由电子的电性引力结合，称为金属键。它没有饱和性和方向性。纯金属的晶体结构传统定义：外形具有规则几何多面体形状的固体。晶体非晶体原子无规则堆积，也称为“过冷液体”。晶体金刚石、NaCl、冰等。非晶体：蜂蜡、玻璃等。严格的晶体定义：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的，或说是具有格子构造的物质。对晶体本质的揭示始于1912年应用X射线对晶体构造进

3、行研究。（1）有确定的熔点熔点晶体非晶体时间温度晶体和非晶体的熔化曲线一、晶体的特征（2）各向异性不同方向原子的排列方式不相同，因而其表现的性能也有差异当温度升高到某一特定值，排列方式解体，原子有规则排列变成无规则堆积，晶体变为液体。（3）规则外形原子（分子）在三维空间作有规则的周期性的重复排列，晶体一般具有规则外形。原子（离子）的刚球模型原子中心位置二、晶格与晶胞为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为节点，人为地将节点用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架称为晶格。晶格晶胞点阵（晶格）模型晶胞构成晶格的最基本单元。晶胞在三维空间重复堆砌可构

4、成整个空间点阵，通常为小的平行六面体。晶胞要顺序满足①能充分反映整个空间点阵的对称性，②具有尽可能多的直角，③体积要最小。XYZabc晶格常数a，b，c三、3种典型的金属晶体结构体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格14种空间点阵7个晶系按晶格常数的特征对晶体的分类。（一）体心立方晶格bcc（Body-centeredcubiclattice）-Fe、W、V、Mo等晶格常数：a=b=c；===90晶胞原子数：原子半径：XYZabc2r2raa2致密度：是指其晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比。用“K”表示。致密度：K=0.68配位数：晶体结构中与任一个原子

5、最近邻且等距离的原子数目配位数：8（2）面心立方晶格fcc（Face-centeredcubiclattice）-Fe、Cu、Ni、Al、Au、Ag等晶格常数：a=b=c；===90晶胞原子数：原子半径：致密度：XYZabc4配位数：K=0.7412（3）密排六方晶格hcp（Close-packedhexagonallattice）C（石墨）、Mg、Zn等晶格常数底面边长a底面间距c侧面间角120侧面与底面夹角90晶胞原子数：6原子半径：a/2致密度：配位数：K=0.7412Structurea0vs.rAtomspercellCoordinationNumberPa

6、ckingfactorExamplesBCC280.68-Fe、W、V、MoFCC4120.74-Fe、Cu、Ni、Al、Au、AgHCP6120.74Ti、Mg、Zn、Be、Co、Zr、Cd面心立方晶格与密排六方晶格密排面的堆垛顺序密排六方晶格的堆垛顺序为ABABAB…面心立方晶格的堆垛顺序为ABCABCABC…晶向及晶面指数晶向：空间点阵中节点列的方向。空间中任两节点的连线的方向，代表了晶体中原子列的方向。晶向指数：表示晶向方位符号。⑴通过坐标原点引一直线，使其平行于所求的晶向；⑵求出该直线上任意一点的三个坐标值；⑶将三个坐标值按比例化为最小整数，加一方括号，即为所求的晶面

7、指数，其一般形式[uvw]。晶向指数的确定OABGCEDF晶向指数特征：与原点位置无关；每一指数对应一组平行的晶向。晶向族：原子排列情况相同，但空间位向不同的一组晶向的集合。表示方法：用尖括号表示可见任意交换指数的位置和改变符号后的所有结果都是该族的范围。晶向及晶面指数⑴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