金属的晶体结构-ppt课件.ppt

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1、有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。金属学及热处理金属学及热处理 (第二版第二版)哈工大哈工大 崔忠圻崔忠圻 覃耀春覃耀春 主编主编有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾

2、客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。第一章第一章 金属的晶体结构金属的晶体结构v内容提要：内容提要： 本章介绍金属材料的结构与组织，包括金属原子间的结合 (原子的结构特点、金属键的本质、结合力与结合能）金属的晶体结构 (点阵、晶格、晶胞、晶系、晶面、晶向等） 晶体缺陷 (点、线、面、体缺陷）合金的相结构 （固溶体、化合物）金属学及热处理金属学及热处理-第一章第一章 v学习目标：学习目标： 重点掌握金属材料的晶体结构、晶体缺陷和合金的相结构结构。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相

3、互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1.1 金属原子间的结合金属原子间的结合v学习目标：学习目标： 根据金属键的本质，解释固态金属的一些特性导电性、正的电阻温度系数、传热性及延展性等）利用双原子作用模型，分析两个原子间的相互作用（P3的图1-2）有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求

4、为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1.2 金属的晶体结构金属的晶体结构 1 晶体的特性晶体的特性v规则排列；v各向异性；v一定条件下晶态与非晶态可以互换。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v晶体结构晶体结构：晶体中原子(离子或分子)规则排列的方式。v晶格晶格：通过金属原子(离子)的中心划出许多空间直线，由这些直线形成的空间格架。

5、（假想的格架）v晶格的结点结点：金属原子(或离子)平衡中心的位置。 晶体 晶格 1.2 金属的晶体结构金属的晶体结构 2 晶体结构与空间点阵（晶体结构与空间点阵（1）材料性能取决于材料的化学成分和其内部的组织结构ProcessingStructurePropertiesPerformance有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v晶胞晶胞unit ce

6、ll ：反映晶格特征的最小组成单元。 晶胞在三维空间的重复排列构成晶格。 晶胞的基本特性反映晶体结构(晶格)的特点。v晶胞的几何特征晶胞的几何特征：六个参数来描述三条棱边长a、b、c（晶格常数）晶格常数）三条棱边之间的夹角、。v金属的晶格常数一般为: 110-10 m710-10 m。 1.2 金属的晶体结构金属的晶体结构 2 晶体结构与空间点阵（晶体结构与空间点阵（2）v不同元素组成的金属晶体因晶格形式晶格形式及晶格常数晶格常数不同， 其物理、化学和力学性能也不同。v金属的晶体结构可用X X射线射线（X Xrayray）结构分析技术结构分析技术进行测定。 有利于学习和创新的组织管理机制，创造

7、充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v体心立方晶格体心立方晶格( (胞胞) ) Body-Centered Cubic Body-Centered Cubic (B.C.C.(B.C.C.晶格晶格) )v面心立方晶格面心立方晶格( (胞胞) ) Face-Centered Cubic Face-Centered Cubic (F.C.C.(F.C.C.晶格晶格) )v密排六方晶格密排六

8、方晶格( (胞胞) ) Hexagonal Close-Packed Hexagonal Close-Packed (H.C.P.(H.C.P.晶格晶格) ) 提示提示：由于原子排列紧密程度不一样,当金属从面心立方晶格向体心立方晶格转变时, 体积会发生变化。钢在淬火时因相变而发生体积变化的原因。不同晶体结构中原子排列的方式不同, 将会使它们的形变能力不同。 1.2 金属的晶体结构金属的晶体结构 3 三种典型的晶体结构三种典型的晶体结构有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组

9、织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。66 （1） 体心立方结构体心立方结构 (BCC晶格晶格) Page1/5v原子排列原子排列： 八个原子分别处于立方体的八个角上,一个原子处于立方体的中心, 角上八个原子与中心原子紧靠一起。体心立方晶胞原子排列体心立方晶胞原子排列 11223344557788ccEg. 钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、-铁铁(-Fe, 912 )有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利

10、于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v体心立方晶胞特征：（1）晶格常数晶格常数 lattice constants a=b=c, =90（2）晶胞原子数晶胞原子数 The number of the atoms belonging to one unit cell -2个 (每个角上的原子在晶格中同时属于8个相邻的晶胞,因而每个 角上的原子属于一个晶胞仅为1/8, 而中心的那个原子则完全 属于这个晶胞。) （3）原子半径原子半径 atomic radius（4）致密度致密度 atomic pa

11、cking factor (APF)-0.68（5）空隙半径空隙半径 gap radius（6）配位数配位数 coordination number最近邻等距离原子数，体心立方晶格的配位数为8。配位数越大, 原子排列紧密程度就越大。 BCC Page2/5有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。 （3）原子半径原子半径 晶胞中相距最近的两个原子之间距离的

12、一半, 或晶胞中原子密度最大的方向上相邻两原子之间距离的一半称为原子半径(r原子)。 体心立方晶胞中原子相距最近的方向是体对角线, 所以原子半径与晶格常数a之间的关系为： 3443原子原子或raar BCC Page3/5有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。 （4）致密度致密度(APF) 晶胞中所包含的原子所占有的体 积与该晶胞体积之比 (也称密排系

13、数密排系数)。 致密度越大, 原子排列紧密程度越大。 体心立方晶胞的致密度体心立方晶胞的致密度为： 3443原子原子或raar即晶胞即晶胞( (或晶格或晶格) )中有中有68%68%的体积被原子所占据的体积被原子所占据, , 其余其余为空隙。式中：为空隙。式中： BCC Page4/5有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。 （5）间隙半径间隙半径 若在

14、晶胞空隙中放入刚性球, 则能放入球的最大半径为空隙半径。 体心立方晶胞中有两种间隙：四面体间隙四面体间隙半径为: r四=0.29r原子；八面体间隙八面体间隙半径为: r八=0.15r原子 BCC Page5/5有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。（2） 面心立方结构面心立方结构 (FCC晶格晶格) Page1/4v原子排列原子排列：金属原子分布在立方

15、体的八个角上和六个面的中心。面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。v铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、- 铁( -Fe, 912 1394 )等具有这种晶格。 面心立方晶胞原子排列 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v面心立方晶胞特征：(1)晶格常数 a=b=c, =90(2)晶胞原子数 (个) FCC Page2/4有利

16、于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。（3）原子半径 or22原子ra ar42原子 FCC Page3/4（4）致密度 0.74 (74%) （5）配位数 12有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励

17、机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。（6）空隙半径 四面体空隙四面体空隙半径为: r四=0.225r原子 八面体空隙八面体空隙半径为: r八=0.414r原子 FCC Page4/4有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。（3）密排六方结构）密排六方结构(HCP晶格晶格)Page1/2 v原子排列：十二

18、个金属原子分布在六方体的十二个角上, 在上下底面的中心各分布一个原子, 上下底面之间均匀分布三个原子。v镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等具有这种晶格。 密排六方晶胞原子排列密排六方晶胞原子排列 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v密排六方晶胞特征：（1）晶格常数 用底面正六边形的边长a和两底面之间的距离c来表达, 两相邻侧面之间的夹

19、角为120, 侧面与底面之间的夹角为90。 （2）晶胞原子数 （3）原子半径（4）致密度 0.74 (74%)（5）空隙半径 四面体空隙四面体空隙半径为: r四=0.225r原子 八面体空隙八面体空隙半径为: r八=0.414r原子（6）配位数 12 ar21原子 HCP Page2/2有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。Characteristic

20、scrystal structures FCCBCCHCPEdge lengthaaa, c (c/a=1.633)Atomic radius RThe number of the atoms belonging to one unit cell426Coordination number12812Atomic packing factor (APF)0.740.680.74a42a43)4321(222caaImportant Characteristics of three Crystal Structure有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价

21、值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4、晶体、晶体中的晶面和晶向中的晶面和晶向Page1/8Page1/8 v 通过晶体中原子中心的平面叫做晶面；v 通过原子中心的直线为原子列，其所代表的方向叫做晶向。v 晶面或晶向可用晶面指数或晶向指数来表达。 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力

22、的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v 以图中的晶面ABBA为例, 晶面指数的标定过程晶面指数的标定过程如下：(1)设定一空间坐标系, 原点在欲定晶面外, 并使晶面在三条坐标轴上有截距或无穷大。 (2)以晶格常数a为长度单位, 写出欲定晶面在三条坐标轴上的截距: 1 (3)截距取倒数：100 (4)截距的倒数化为最小整数：100 (5)将三整数写在圆括号内：(100) v 晶面ABBA的晶面指数即为(100)立方晶胞中的主要晶面 晶面和晶向晶面和晶向Page2/8v同样可得晶面ACCA和ACD的晶面指数分别为(110)、(111)。

23、v晶面指数的一般标记为晶面指数的一般标记为(hkl)。(hkl)实实际表示一组原子排列相同的平行晶面。际表示一组原子排列相同的平行晶面。 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v 晶面的截距可以为负数, 在指数上加负号, 如 。若某个晶面(hkl)的指数都乘以-1, 则得到晶面 ,则晶面(hkl)与 属于一组平行晶面, 如晶面ACD(111)与晶面AC

24、B , 这两个晶面一般用一个晶面指数(111)来表示。晶面和晶向晶面和晶向Page3/8有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v在立方晶系中, 由于原子的排列具有高度的对称性, 往往存在许多原子排列完全相同但在空间位向不同(即不平行)的晶面, 这些晶面总称为晶面族晶面族, 用大括号表示, 即hkl。v在立方晶胞中 、 、 、 同属111晶面族。 v可用

25、下式表示： 晶面和晶向晶面和晶向Page4/8有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v 以图中的晶向OA为例, 说明晶向指数的标定过程。 （1）设定一空间坐标系, 原点在欲定晶向的一结点上。（2）写出该晶向上另一结点的空间坐标值: 100（3）将坐标值按比例化为最小整数：100（4）将化好的整数记在方括号内: 100 得到晶向OA的晶向指数为100。立

26、方晶胞中的主要晶向立方晶胞中的主要晶向 晶面和晶向晶面和晶向Page5/8有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v同样方法可得晶向OB、OC 的晶向指数分别为110、111v晶向指数的一般标记为uvw。vuvw实际表示一组原子排列相同的平行晶向。v晶向指数也可能出现负数。若两组晶向的全部指数数值相同而符号相反, 如110与 , 则它们相互平行或为同一原

27、子列, 但方向相反。若只研究该原子列的原子排列情况, 则晶向110与 可用一指数110表示。晶面和晶向晶面和晶向Page6/8有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v原子排列情况相同而在空间位向不同(即不平行)的晶向统称为晶向族晶向族, 用尖括号表示, 即。如: = 100 + 010 + 001 v在立方晶系中, 一个晶面指数与一个晶向指数数值和符号

28、相同时, 则该晶面与该晶向互相垂直, 如(111)111。 晶面与晶向互相垂直 对立方晶系而言对立方晶系而言: Page7/8有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。对六方晶系而言对六方晶系而言: Page8/8v四指数方法四指数方法表示晶面和晶向 水平坐标轴选取互相成120夹角的三坐标轴a1、a2和a3, 垂直轴为c 轴。六方晶系的几个主要晶面和晶向六

29、方晶系的几个主要晶面和晶向 晶面晶面表示为(hkil), 晶面晶面族族为hkil 晶向晶向表示为uvtw, 晶向晶向族族为有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。5. 密排面和密排方向密排面和密排方向Page1/4 v 不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上原子排列方式和排列密度不一样。v体心立方晶格密排面密排面:原子密度最大的晶面为110, v体心立方晶格

30、:密排方向密排方向 原子密度最大的晶向有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v面心立方晶格: 密排面密排面111, 密排方向密排方向。 面心立方晶格的111面 5. 密排面和密排方向密排面和密排方向Page2/4 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境

31、。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。体心立方晶格面心立方晶格 晶面指数晶面原子排列示意图晶面原子密度 (原子数/面积)晶面原子排列示意图晶面原子密度 (原子数/面积) 100110111 体心立方、面心立方晶格主要晶面的原子排列和密度5. 密排面和密排方向密排面和密排方向Page3/4 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以

32、市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。体心立方晶格面心立方晶格 晶向指数晶向原子 排列示意图晶向原子密度 (原子数/长度)晶向原子 排列示意图晶向原子密度 (原子数/长度) 体心立方、面心立方晶格主要晶向的原子排列和密度 5. 密排面和密排方向密排面和密排方向Page4/4 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境

33、。6、晶体的各向异性、晶体的各向异性 Page1/2 v非晶体的各向同性各向同性: :非晶体在各个方向上性能完全相同的性质。 晶体的各向异性：各向异性：在晶体中, 不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，它们之间的结合力的大小也不相同，因而金属晶体不同方向上的性能不同的性质。例如单晶体铁(只含一个晶粒)的弹性模量，在方向上为2.90105 MPa, 而在方向上只有1.35105 MPa。体心立方晶格的金属最易拉断或劈裂的晶面(称解理面解理面)就是100面。 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作

34、环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v2. 金属晶体具有各向异性金属晶体具有各向异性 例如 变压器用的硅钢片的方向应平行于导磁方向，以降低变压器的铁损。（单晶体铁在磁场中沿方向磁化，比沿方向磁化容易。）锌在盐酸中溶解时，晶面的溶解速度的次序从大到小是： 、 、 。金属晶体的力学、物理和化学等方面的性能在不同的方向上是不一样的。 实际使用的金属晶体的各向异性就显示不出来了。6、晶体的各向异性、晶体的各向异性 Page2/2 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以

35、市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。7. 多晶型性v多晶型性转变或同素异构转变-金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变。往往伴随有体积的突变，引起变形。v如：Fe、C等。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的

36、企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1.3 实际金属的晶体结构实际金属的晶体结构 P26-39v实际金属不是理想完美的单晶体, 结构中存在有许多不同类型的缺陷。 v按照几何特征，三类：点缺陷：点缺陷：指在三维尺度上都很小的, 不超过几个原子直径的缺陷。如：空位、间隙原子、异类原子。空位、间隙原子、异类原子。会会造成局部晶格畸变, 使金属的电阻率、屈服强度增加, 密度发生变化。 线缺陷：线缺陷：指两维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷。这就是位错, 由晶体中原子平面的错动引起。如：刃型位错、螺型位错，如为刃型位错、螺型位错，如为混合位错。混合位错。 面缺陷：面缺陷：指二维尺度很大而第三维尺

37、度很小的缺陷。如:晶界晶界, ,亚晶亚晶界界 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1. 点缺陷点缺陷 1/2 P19-21v点缺陷：空位空位在晶体晶格中, 若某结点上没有原子, 则这结点称为空位空位。空位附近的原子会偏离正常结点位置, 造成晶格畸变晶格畸变。空位的存在有利于金属内部原子的迁移(即扩散扩散)。 v点缺陷：间隙原子间隙原子 位于晶格间隙之

38、中的原子叫间隙原间隙原子子。 间隙原子会造成其附近晶格的很大畸变。 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v点缺陷：异类原子异类原子 纯金属中存在的杂质, 即其它元素原子称为异类原子异类原子(或杂质原子杂质原子)。当异类原子与金属原子的半径接近时, 则异类原子可能占据晶格的一些结点; 当异类原子的半径比金属原子的半径小得多, 则异类原子位于晶格的空隙中

39、, 它们都会导致附近晶格的畸变。 (b)异类原子半径比金属原子半径小异类原子半径比金属原子半径小 (a)异类原子半径比金属原子半径大异类原子半径比金属原子半径大 1. 点缺陷点缺陷 2/2有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2. 线缺陷线缺陷-1/ 4 P21-26v线缺陷：刃型位错刃型位错-晶体中已滑移区和未滑移区的边界晶体中已滑移区和未滑移区的边

40、界有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2. 线缺陷线缺陷-2/ 4 在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。这个多余的半原子面犹如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线位错线。这种线缺陷称刃型位错刃型位错。 半原子面在上面的称正刃型位错正刃型位错, 半原子面在下面的称负刃型位负刃型位错错。有利于学习和创新的组织管

41、理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。v线缺陷：螺型位错螺型位错 晶体右边的上部点相对于下部的距点向后错动一个原子间距，即右边上部相对于下部晶面发生错动。若将错动区的原子用线连接起来，则具有螺旋型特征。这种线缺陷称螺型位错螺型位错。 螺旋位错俯视螺旋位错俯视2. 线缺陷线缺陷-3/ 4有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中

42、心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。金属的强度与位错密度的关系 不锈钢中的位错线不锈钢中的位错线 退火金属中位错密度一般为 101012 m-2 左右。位错的存在极大地影响金属的机械性能。当金属为理想晶体或仅含极少量位错时, 金属的屈服强度 s 很高, 当含有一定量的位错时, 强度降低。当进行形变加工时, 位错密度增加, s 将会增高。2. 线缺陷线缺陷-4/4 位错能够在金属的结晶、塑性变形结晶、塑性变形和相变相变等过程中形成 晶体中位错

43、的量晶体中位错的量可用位错线长度来表示。位错密度位错密度是指单位体积中位错线的总长度，即 式中： 为位错密度, 单位为m-2，L 为位错线总长度, 单位为m, V为体积, 单位为m3。 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。3. 面缺陷面缺陷-1/ 2实际金属为多晶体, 是由大量外形不规则的小晶体即晶粒组成的。每个晶粒基本上可视为单晶体.一般尺寸为10

44、-510-4 m, 但也有大至几个或十几个毫米的。所有晶粒的结构完全相同, 但彼此之间的位向不同, 位向差为几十分、几度或几十度。 晶界原子排列的示意图晶界原子排列的示意图 1Cr17不锈钢的多晶体不锈钢的多晶体 v面缺陷: 晶界晶界 晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界晶界。晶界在空中呈网状；晶界上原子的排列规则性较差。 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作

45、环境。v面缺陷：亚晶界亚晶界 由许多位向相差很小的所谓亚晶粒组成的。晶粒内的亚晶粒又叫晶块(或嵌镶块)。亚晶粒之间的位向差位向差只有几秒、几分，最多达12度。亚晶粒之间的边界叫亚晶界亚晶界。亚晶界是位错规则排列的结构。例如，亚晶界可由位错垂直排列成位错墙而构成。亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。 亚晶界亚晶界 3. 面缺陷面缺陷-2/2 晶界和亚晶界均可提高金属的强度。晶界越多, 晶粒越细, 金属的塑性变形能力越大, 塑性越好。 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制

46、，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1.4合金中的相结构合金中的相结构 (相关概念相关概念) P18-26合金合金：由两种或两种以上的元素组成，其中至少有一种为金属，：由两种或两种以上的元素组成，其中至少有一种为金属，通过熔化或其它方法通过熔化或其它方法组成具有金属性的材料称为合金。组成具有金属性的材料称为合金。 组元组元：通常把组成材料的最简单、最基本、能够独立存在的物质：通常把组成材料的最简单、最基本、能够独立存在的物质称为组元。组元大多数情况下是元素；在研究的范围内既不称为组元。组元大多数情况下是元素；在研究的范

47、围内既不分解也不发生任何化学反应的稳定化合物也可成为组元。分解也不发生任何化学反应的稳定化合物也可成为组元。相相：凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的物质均匀：凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的物质均匀组成部分，称之为相。在固态材料中，按其晶格结构的基本组成部分，称之为相。在固态材料中，按其晶格结构的基本属性来分，可分为属性来分，可分为固溶体固溶体和和化合物化合物两大类。两大类。组织组织：人们用肉眼或借助某种工具（放大镜、光学显微镜、电子：人们用肉眼或借助某种工具（放大镜、光学显微镜、电子显微镜等）所观察到的材料形貌。它决定于组成相的类型、显微镜等）所观察到的材料形貌。它决定

48、于组成相的类型、形状、大小、数量、分布等。形状、大小、数量、分布等。 组织组成物组织组成物：组织中形貌相同的组成部分。：组织中形貌相同的组成部分。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1.3.1固溶体固溶体 A)A)概念概念 1/81/8 当材料由液态结晶为固态时，组成元素间会象溶液那样互当材料由液态结晶为固态时，组成元素间会象溶液那样互相溶解，形成一

49、种在某种元素的晶格结构中包含有其它元素原相溶解，形成一种在某种元素的晶格结构中包含有其它元素原子的新相，称为固溶体。与固溶体的晶格相同的组成元素称为子的新相，称为固溶体。与固溶体的晶格相同的组成元素称为溶剂，在固溶体中一般都占有较大的含量；其它的组成元素称溶剂，在固溶体中一般都占有较大的含量；其它的组成元素称为溶质，其含量与溶剂相比为较少。为溶质，其含量与溶剂相比为较少。固溶体即一些元素进入某固溶体即一些元素进入某一组元的晶格中，不改变其晶体结构，形成的均匀相。一组元的晶格中，不改变其晶体结构，形成的均匀相。 溶质原子溶入固溶体中的量称为固溶体的溶质原子溶入固溶体中的量称为固溶体的浓度浓度。在

50、一定的。在一定的条件下，溶质元素在固溶体中的极限浓度叫做溶质元素在固溶条件下，溶质元素在固溶体中的极限浓度叫做溶质元素在固溶体中的体中的溶解度溶解度。浓度或溶解度一般用溶质元素所占的重量百分。浓度或溶解度一般用溶质元素所占的重量百分比来表示比来表示( (%Wt%Wt) )；有时也用溶质元素所占的原子数量百分比来；有时也用溶质元素所占的原子数量百分比来表示，这时也称为摩尔浓度表示，这时也称为摩尔浓度( (%Wa%Wa) )。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，