文档介绍：纯金属结晶
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上讲内容回顾
点缺陷
空位
间隙原子
置换原子
位错
刃型位错
螺型位错
柏氏矢量
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第一章 金属的晶质的分子或原子对晶体界面原子的作用力与晶体内部原子对界面原子的作用力相差越大，则表面能越大。
⑷ 晶体的性质 晶体本身的结合能高，熔点高，则表面能大。
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2. 晶界
实际金属是多晶体，每个晶粒的晶体结构相同，但位向不同，位向差小到几十分大到几十度。
两个空间位向不同的相邻晶粒之间的界面叫晶界。
⑴ 小角度晶界
晶粒的位相差小于10°的晶界称为小角度晶界。
小角度晶界是由一系列位错排列而成。如刃型对称倾侧晶界（图1-59），螺型扭转晶界（图1-60）。
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⑵ 大角度晶界
晶粒的位相差大于10°的晶界称为大角度晶界。
大约有3～5个原子间距原子排列，规则性较差，晶格畸变很大，可以认为处于由一个晶粒向另一个晶粒位向过渡的折中位置（图1-61）。
大角度晶界还可能有共格晶界：晶界上的原子正好处于两晶粒的共同结点上（图1-62）
图1-61 大角度晶界
图1-62 共格晶界
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图1-59 对称倾侧晶界及其形成示意图
对称倾侧晶界的形成
对称倾侧晶界
位错墙
倾侧前
倾侧后
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图1-60 螺型扭转晶界
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3. 亚晶界
每个晶粒内部位向也有微小的差别，由许多位向差很小的小区域（亚晶粒）组成，位向差仅几分，最多1-2°，如图1-63所示。
亚晶粒之间的边界叫亚晶界。
实验证实，亚晶界属于小角度晶界。
图1-63 亚晶界结构示意图
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4. 堆垛层错
⑴ 概念：实际晶体中，晶面堆垛次序发生局部差错而形成的晶体缺陷，称为堆垛层错，简称为层错。
⑵ 形式：
fcc晶格，原子的堆垛次序为ABC ABC ABC …
层错： ABC AB ABC…
⑶ 影响：层错破坏了晶体的周期性完整性，引起能量的升高。
⑷ 层错能：产生单位面积层错所需的能量，称之。
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5. 相界
合金的组织往往由多个相组成。不同的相具有不同的晶体结构和化学成分。
具有不同晶体结构的两相之间的分界叫相界。
相界结构有三种：共格界面、半共格界面和非共格界面 。如图1-64所示。
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具有完善共格关系的
界面界面能量最低
具有弹性畸变
的共格界面
半共格界面
半共格界面
界面能量最高
图1-64 各种相界面结构示意图
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6. 晶界特性
晶界、亚晶界或其它界面上的原子排列很不规则，晶格畸变很大，位错密度高，具有一定的界面能或晶界能。所以原子出于高能状态，活性很大，对金属的许多过程都有重要作用。
由于晶界的结构与晶内不同和界面能（晶界能）的存在，使晶界具有一系列不同于晶粒内部的特性。
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⑴ 由于界面能的存在，当晶体中存在能降低界面能的异类原子时，这些原子将向晶界偏聚，这种现象叫内吸附。
⑵ 晶界上原子具有较高的能量，且存在较多的晶体缺陷，使原子的扩散速度比晶粒内部快得多。
⑶ 常温下，晶界对位错运动起阻碍作用，故金属材料的晶粒越细，则单位体积晶界面积越多，其强度，硬度越高——晶界强化。
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⑷ 晶界熔点比晶内低，高温下弱化，易腐蚀、氧化。
⑸ 晶界能量高，不稳定，有自发向低能状态转变的趋势，导致晶界的移动——晶粒长大。晶界平直化，以减小晶界的总面积和总界面能。能量越高的大角度晶界迁移越快。由于晶界迁移靠原子扩散，故只有在较高温度下才能进行。
⑹ 由于晶界具有较高能量，固态相变时优先在母相晶界上形核。
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本章作业
课本P31-32
第一次作业：1-1、1-2、1-3
第二 次作业：1-5、1-7、1-8
第三次作业：1-10、1-13、1-15
第二章
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第二章 纯金属的结晶
物质从液态到固态的转变过程称为凝固。若凝固后的物质为晶体，则称之为结晶。金属及其合金都是晶体，所以它们的凝固过程就是结晶。
凝固过程影响后续工艺性能、使用性能和寿命。
凝固是相变过程，可为其它相变的研究提供基础。
金属冶炼、铸造、焊接工艺过程就是