金属学基础学习.pptx

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1、1 晶体 材料中的原子（离子、分子）在三维空间呈规则，周期性排列。非晶体 原子无规则堆积，也称为 “过冷液体”。晶体的概念晶体的概念液体液体液体液体非晶体非晶体：蜂蜡、玻璃 等。晶体晶体金刚石、NaClNaCl、冰 等。第1页/共44页21.1 金属材料的结构与组织纯金属的晶体结构 晶体结构 晶体中原子（离子或分子）规则排列的方式。通过金属原子（离子）的中心画出许多直线，形成空间格架，称为晶格。第2页/共44页3原子（离子）的刚球模型原子（离子）的刚球模型原子中心位置原子中心位置第3页/共44页4晶胞晶胞点阵（晶格）模型点阵（晶格）模型第4页/共44页5晶胞晶胞XYZabc晶格常数晶格常数a，

2、b，c金属的晶格常数一般为：110-10m 710-10m（0.1nm 0.7nm）第5页/共44页6体心立方晶格 （BCC）面心立方晶格 （FCC）密排六方晶格 （HCP）三种常见的金属晶体结构第6页/共44页7（1 1）体心立方晶格）体心立方晶格 BCC BCC 晶格晶格 8个原子处于立方体的角上，1个原子处于立方体的中心，角上8个原子与中心原子紧靠。具有体心立方晶格的金属有钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、-铁（-Fe，912）等。第7页/共44页8体心立方晶胞（1）晶格常数：a=b=c；=90（2）晶胞原子数XYZabcaa 角上的原子属于8个相邻的晶胞，中心的原子属于这个晶胞 一个体心

3、立方晶胞所含的原子数为2个第8页/共44页9YZabc2r2raa（3）原子半径 晶胞中相距最近的两个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半径与晶格常数a之间的关系为：r原子=第9页/共44页10（4）致密度晶胞中原子占有的体积与该晶胞体积之比称为致密度（也称密排系数）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为：第10页/共44页11（5）配位数配位数为晶格中与任一个原子相距最近且距离相等的原子数目。配位数越大，原子排列紧密程度就越大。体心立方晶格的配位数为8。YZXYZX第11页/共44页12（2 2）面心立方晶格 FCCFCC 金属原子分布在立方体的8

4、个角上和6个面的中心。面中心的原子与该面4个角上的原子紧靠。具有这种晶格的金属有铝（Al）、铜（Cu）、镍（Ni）、金（Au）、银（Ag）、-铁（-Fe，91213994）等。第12页/共44页13面心立方晶胞晶格常数：晶格常数：a=b=ca=b=c；=90=90 晶胞原子数：晶胞原子数：原子半径原子半径：致密度：致密度：0.740.74XYZabc密排方向密排方向4 4第13页/共44页14（3 3）密排六方晶格 HCPHCP 12个金属原子分布在六方体的12个角上，在上下底面的中心各分布1个原子，上下底面之间均匀分布3个原子。具有这种晶格的金属有镁（Mg）、镉（Cd）、锌（Zn）、铍（Be

5、）等第14页/共44页15晶格常数晶格常数底面边长底面边长a a底面间距底面间距c c侧面间角侧面间角120120 侧面与底面夹角侧面与底面夹角9090 晶胞原子数：晶胞原子数：6 6原子半径：原子半径：a/2a/2致密度：致密度：0.740.74第15页/共44页16金属中常见晶格类型的基本参数金属中常见晶格类型的基本参数晶格类型晶格类型体心立方体心立方（bcc）面心立方（面心立方（fcc）密排六方（密排六方（hcp）晶胞结构晶胞结构晶胞常数晶胞常数晶胞内原子数晶胞内原子数原子半径原子半径致密度致密度配位数配位数典型金属典型金属abc 90abc 90 ab c/a1.633 90 1200

6、.680.680.740.740.740.748 812121212-Fe、Mo、W、V、Cr、-Ti-Fe、Al、Cu、Ni、Au、AgMg、Cd、Zn、Be、Ca、-Ti第16页/共44页17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。钢在淬火时因晶格转变发生体积变化不同晶体结构中原子排列的方式不同，是它们的变形能力不同。第17页/共44页18二、晶体中的晶面和晶向晶面：通过原子中心的平面晶向：通过原子中心的直线所指的方向晶面用晶面指数表达。晶向用晶向指数表达。第18页/共44页191.立方晶系的晶面表示方法以晶面ABBA为例：（1）设定坐标系（2

7、）以晶格常数a为单位，写出截距：1（3）截距去倒数：100（4）化为最小整数：100（5）加圆括号：（100）晶面ABBA的晶面指数为（100）YZADoXACBBCDo（100）YZADoXACBBCDo第19页/共44页20晶面ACCD晶面指数：XYZADoACBBCDo晶面ACCD晶面指数：（110）晶面ACCD晶面指数：晶面ACCD晶面指数：YZADoACBBCDo第20页/共44页21YZADoACBBCDo晶面ACD晶面指数：（111）X第21页/共44页22YZADoACBBCDo晶面ACD晶面指数：（111）X晶面ABC晶面指数：即（111）第22页/共44页23晶面指数的一般

8、标记为（hkl）。实际表示一组原子排列相同的平行晶面。晶面的截距可以为负数，在指数上加符号，如 。第23页/共44页24第24页/共44页252.立方晶系的晶向表示方法以晶向DA为例：（1）设定坐标系（2）以晶格常数a为单位，写出A点坐标：100（3）化为最小整数：100（4）加方括号：100晶面DA的晶向指数为100。XYZADoACBBCDoYZADoACBBCDo100第25页/共44页26晶向DB，晶向指数：110XYZADoACBBCDoYZADoACBBCDo晶向DB，晶向指数：111晶向AC，晶向指数：110111第26页/共44页27第27页/共44页28第28页/共44页29

9、第29页/共44页30第30页/共44页31第31页/共44页32密排面和密排方向不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上原子排列密度不一样。密排面：原子密度最大的晶面。密排方向：原子密度最大的晶向。在体心立方晶格中密排面为110。密排方向为。第32页/共44页33金属晶体的特性金属晶体的特性（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第33页/共44页34第34页/共44页35第35页/共44页36晶体缺陷的分类晶体缺陷的分类1 1、点缺陷：、点缺陷：在三维尺度上都很小的缺陷在三维尺度上都很小的缺陷空位及间隙原子置换原子特征：特征：本身尺寸很小，但本身尺寸很小，但晶格畸变晶格畸变可波及很远可波及很远 空位和间隙原子均处于不断的运动和变化之中空位和间隙原子均处于不断的运动和变化之中 点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的屈服强度、电阻率增点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的屈服强度、电阻率增 加，密度发生变化。加，密度发生变化。第36页/共44页37第37页/共44页38第38页/共44页39第39页/共44页40第40页/共44页41第41页/共44页42第42页/共44页43第43页/共44页44感谢您的观看。第44页/共44页