第1章金属的晶体结构ppt课件.ppt

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1、绪论11.材料的分类2.材料的性能(物理化学力学)3.材料的成分-组织-性能之间的关系4.加工工艺对性能的影响(如热处理:高速钢钻头加工与被加工)5.造成性能差异的原因2第一章金属与合金的晶体结构3§1金属原子间的结合一、金属原子的结构特点1．正电性元素2．负电性元素3．过渡族金属4二、金属键1．离子键2．共价键3．金属键54、金属的通性1)良好的导电、导热性2)正的电阻温度系数3)不透明、金属光泽4)良好的延展性6三、结合力与结合能双原子模型排斥力/吸引力（短程力/长程力）排斥能/吸引能7§2金属的

2、晶体结构一、晶体与非晶体1．含义：晶体是由许多质点（包括原子、离子或分子）在三维空间作有规则的周期性重复排列而构成的固体，非晶体则不呈这种周期性的规则排列。82．晶体与非晶体的区别：a.根本区别：质点是否在三维空间作有规则的周期性重复排列。b.晶体熔化时具有固定的熔点,而非晶体无明显熔点,只存在一个软化温度范围。c.晶体具有各向异性,非晶体呈各向同性。93．单晶体与多晶体①单晶体质点按同一取向排列。由一个核心（称为晶核）生长而成的晶体②多晶体通常由许多不同位向的小晶体(晶粒）所组成。晶粒与晶粒之间的界面称

3、为晶界多晶体材料一般显示出各向同性——假等向性。10二、晶体结构和空间点阵１．晶体结构指晶体中质点（原子、分子等）排列的具体方式11属于同一种空间点阵的几种晶体结构形式12２．阵点将构成晶体的实际质点（原子、离子、分子）抽象成纯粹的几何点称为阵点3．空间点阵（简称为点阵）阵点在空间呈周期性规则排列，并具有等同的周围环境的模型。13144．晶格（空间格子）作许多平行的直线把阵点连接起来，构成一个三维的几何格架称为晶格。15５．晶胞在空间点阵中，能代表空间点阵结构特点的小平行六面体。整个空间点阵可由晶胞作三维

4、的重复堆砌而构成。16晶格常数/点阵常数：晶胞三条棱边的长度a、b、cb.轴间夹角：晶轴之间的夹角α、β、γc.晶胞参数：a、b、c及α、β、γd.基矢：a、b、c任一阵点的位置，ruvw=Ua+Vb+WcU、V、W：阵点坐标17三、七大晶系和十四种空间点阵1．晶系根据晶胞的外形，即棱边长度之间的关系和晶轴夹角的情况,将晶体分为七大晶系。18晶系晶轴长度和夹角例三斜a≠b≠cα≠β≠γ≠90ºK2CrO7单斜a≠b≠cα=γ=90º≠ββ-S正交a≠b≠cα=β=γ=90α-S六方a1=a2=a3≠cα=

5、β=90ºγ=120ºZn，菱方a=b=cα=β=γ≠90ºAs，四方a=b≠cα=β=γ=90β-Sn，立方a=b=cα=β=γ=90º　　Fe19202．布拉菲点阵除了在晶胞的每个角上放置一个阵点之外，还可以在晶胞的其它位置安放阵点，同样满足等同环境的要求。1848年，法国晶体学家布拉菲（A.Bravais）用数学方法证明只能有14种空间点阵，包括：a.简单晶胞7个只有在每个角上含有阵点b.复合晶胞7个除了每个角外，晶胞内部或面上还含有阵点并不是每个晶系都包含体心，面心和底心点阵21223．晶体的对称

6、性概念1）回转对称轴2）对称面3）对称中心4）回转-反演轴2324三、三种典型的金属晶体结构25261．点阵常数与原子半径R的关系晶胞棱边的长度称为点阵常数或晶格常数。对立方晶系a=b=c,点阵常数用a表示即可；对六方晶系，a1=a2=a3‡c,需要用a和c两个点阵常数来表示晶胞的大小。1）面心立方：最密排方向<110>即面对角线方向原子半径为27282）体心立方：最密排方向为体对角线方向即<111>原子半径为R=293）密排六方a.c/a=1.633（理想情况）底面上原子间距和上下层间距相等b.c/a≠

7、1.633底面上原子间距和上下层间距不相等30312．晶胞中的原子数1）fcc2）bcc3）hcp32333．配位数和致密度1）配位数：在晶体中，与某一原子最邻近且等距离的原子数称为配位数CN(coordinationnumber)·fccCN=12··hcpc/a=1.633CN=12c/a≠1.633CN=6+634a.·fccCN=1235b.bccCN=836c.hcpc/a=1.633CN=12c/a≠1.633CN=6+63738392)致密度：晶胞内原子球所占体积与晶胞体积之比值a.fccb

8、.bccc.hcp404.晶体结构中的原子堆垛方式1）密排六方：密排面为（0001）ABABAB……2)面心立方：密排面为{111}ABCABCABC……4142433)体心六方：密排面为（100）ABABAB445.晶体结构中的间隙451)面心立方a.八面体间隙：位置是立方体的正中心和每一个棱边中心，其数目棱边长度设原子半径为rA，间隙中能容纳的最大圆球子半径rB，则rB/rA=0.414b.四面体间隙：位于由一个顶角