金属的结构与结晶ppt课件.ppt

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1、第二节金属的结构与结晶一、晶体与晶格晶体与晶格的概念固态物质按内部质点（原子或分子）排列的特点分为晶体与非晶体。自然界中除少数物质（如石蜡、沥青、普通玻璃、松香等）外，绝大多数无机非金属物质都是晶体，一般情况下，金属及其合金多为晶体结构。但晶体与非晶体在一定条件可相互转换。晶体的概念就是原子（或分子）按一定的几何规律作周期性地排列；大多数的金属是晶体。非晶体则是无规则的堆积在一起。非晶体则如松香、玻璃、沥青。[晶体]——内部质点在三维空间按一定的规律周期性地排列；[非晶体]——内部质点是散乱排列的。[金属中的原子堆垛]：为便于表述晶体内原子的排列规律，我们把原子看成刚性小球，金属晶体就

2、是由这些刚性小球堆垛而成的。[晶格]：把原子看成一个结点，然后用假想的线条将这些结点连结起来，便构成了一个有规律性的空间格架称晶格[晶胞]：晶格中能完全反映晶格特征的最小几何单元称晶胞。晶胞中各棱边的长度a、b、c称为晶格常数。由于晶体中原子重复排列的规律性，因此晶胞可以表示晶格中原子排列的特征。金属—晶格—晶胞—原子2.晶格类型[体心立方晶格]：体心立方晶格的晶胞是一个立方体，立方体的八个顶角和立方体的中心各有一个原子。具有体心立方晶格的金属有：α-Fe（温度低于912℃的铁）、铬（Cr）、钨（W）、钼（Mo）、钒（V）、β-Ti（温度在883~1668℃的钛）等。体心立方晶格体心立

3、方晶格[面心立方晶格]：面心立方晶格的晶胞是一个立方体，立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。属于面心立方的金属有：γ-Fe（温度在912~1394℃的铁）、铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、金（Au）、镍（Ni）等。面心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格的晶胞是一个上下底面为正六边形的六柱体，在六柱体的十二个顶角和上、下底面的中心各有一个原子，六柱体的中间还有三个原子。具有密排六方晶格的金属有：镁（Mg）、锌（Zn）、α-Ti（温度低于883℃的钛）、镉（Cd）、铍（Be）等。[密排六方晶格]：[密排六方晶格]：密排六方晶格的晶胞是一个上下底面为正六边形的六柱体，在六柱体的十二

4、个顶角和上、下底面的中心各有一个原子，六柱体的中间还有三个原子。具有密排六方晶格的金属有：镁（Mg）、锌（Zn）、α-Ti（温度低于883℃的钛）、镉（Cd）、铍（Be）等。晶胞中的原子数原子排列                                          晶胞密排立方晶格密排立方晶格密排六方晶格的晶胞是一个上下底面为正六边形的六柱体，在六柱体的十二个顶角和上、下底面的中心各有一个原子，六柱体的中间还有三个原子。具有密排六方晶格的金属有：镁（Mg）、锌（Zn）、α-Ti（温度低于883℃的钛）、镉（Cd）、铍（Be）等。金属的晶体结构面心立方晶格体心立方晶格密排六

5、方晶格渗碳体晶格晶格致密度从原子堆垛可看出，上述三种晶格中原子排列的紧密程度不一样，面心立方和密排六方晶格中的原子排列较紧密，经计算，晶格中有74%的空间被原子所占据，即这两种晶格的致密度均为0.74，其余为晶格间隙；而体心立方晶格的原煤子排列较松散，其致密度为0.68。体心立方、面心立方、密排六方晶格致密度比较3.晶面与晶向晶向：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。晶面：空间中不在一直线任三个阵点的构成的平面，代表了晶体中原子列的方向。晶面指数：表示晶面方位的符号。各向异性在一个单晶体中，由于各晶面和晶向上的原子密

6、度不同，原子间的结合力也不同，。因此，在各方向上的物理、化学和力学性能也不同，这一现象被称为各向异性。二、晶体结构与晶体缺陷1.多晶体结构单晶体：我们把晶体内部的晶格向位完全一致的晶体叫做单晶体。单晶体也叫晶粒晶粒之间的交界即为晶界2.晶体缺陷理想晶体：原子完全按一定的次序规则排列的晶体。晶体缺陷：在实际金属晶体中，存在原子不规则排列的局部区域，这些区域称为晶体缺陷。按陷的几何形态，晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种。三种晶体缺陷都会造成晶格畸变，使变形抗力增大，从而提高材料的强度、硬度。这些缺陷的存在，对金属的性能（物理性能、化学性能、机械性能）将产生显著影响。如钢的耐腐蚀性，实

7、际金属的屈服强度远远低于通过原子间的作用力计算所得数值。点缺陷——空位和间隙原子晶格中某个原子脱离了平衡位置，形成空结点，称为空位；某个晶格间隙挤进了原子，称为间隙原子。线缺陷——位错晶体中，某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象，称为位错。在位错周围，由于原子的错排使晶格发生了畸变，使金属的强度提高，但塑性和韧性下降。实际晶体中往往含有大量位错，生产中还可通过冷变形后使金属位错增多，能有效地提高金属强度。螺型位错刃型位错面缺陷——晶界和亚