文档介绍：第二章金属的晶体结构与结晶
内容
金属的晶体结构
合金的晶体结构
实际金属的晶体结构
目的
掌握晶体结构及其对材料的物理化学性能、力学性能及工艺性能的影响,为后续课程的学习做好理论知识的准备
第一节金属的晶体结构
一、晶体的基本知识
非晶体中原子(或分子)则是无规则的堆积在一起。(如松香、玻璃、沥青)
晶体
非晶体
固态物质按其原子(或分子)聚集状态可分为体和非晶体两大类。在晶体中,原子(或分子)按一定的几何规律作周期性地排列。
1、晶体和非晶体
原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列;
具有一定的熔点,如铁的熔点为1538℃,铜的熔点为1083℃
晶体的性能随着原子的排列方位而改变,即单晶体具有各向异性;
在一定条件下有规则的几何外形
晶
体
的
特
点
原子在三维空间呈不规则的排列。
没有固定熔点,随着温度的升高将逐渐变软,最终变为有明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青等。
各个方向上的原子聚集密集大致相同,即具有各向同性。
非
晶
体
的
特
点
晶体不同方向上性能不同的性质叫做晶体的各向异性。
为了便于表明晶体内部原子排列的规律,把每个原子看成是固定不动的刚性小球,并用一些几何线条将晶格中各原子的中心连接起来,构成一个空间格架,各原子的中心就处在格架的几个结点上,这种抽象的、用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架,简称晶格。
2、晶体结构的基本概念
由于晶体中原子有规则排列且有周期性的特点,为了便于讨论通常只从晶格中,选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律,这个最小的几何单元称为晶胞
整个晶格就是有许多大小、形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而成的。
在晶体学中,通常取晶胞角上某一结点作为原点,沿其三条棱边作三个坐标轴X、Y、Z,并称之为晶轴,而且规定坐标原点的前、右、上方为轴的正方向,反之为反方向,并以(晶格常数)棱边长度和棱面夹角来表示晶胞的形状和大小。
3、常见金属的晶格类型
(1)体心立方晶格(bcc晶格)
(2)面心立方晶格(fcc晶格)
(3)密排六方晶格(hcp晶格)
第二节金属的实际晶体结构
晶体的基本概念
金属晶体的缺陷:
点缺陷——晶体空格、间隙原子
线缺陷——位错
面缺陷——晶界、亚晶界
一、单晶体和多晶体
晶格位向完全一致的晶体叫做单晶体。
实际使用的金属材料,由于受结晶条件和其它因素的限制,其内部结构都是由许多尺寸很小,各自结晶方位都不同的小单晶体组合在一起的多晶体构成。这些小晶体就是晶粒,它们之间的交界即为晶界。由多晶粒构成的晶体称为多晶体。在一个晶粒内部其结晶方位基本相同,但也存在着许多尺寸更小,位向差更小的小晶粒,它们相互嵌镶成一颗晶粒,这些小晶块称为亚晶粒,亚晶粒之间的界面称为亚晶界。