文档介绍：金属材料的晶体结构
1、教学目标
通过教学使学生掌握晶体缺陷的类型,晶体缺陷对金属性能的影响,合金相关的基本概念,掌握合金的晶体结构。
2、教学重点
晶体缺陷对金属性能的影响,固溶体与金属化合物的结构特点和作用。
3、教学难点
晶体缺陷对金属性能的影响,固溶体与金属化合物的结构特点和作用。
金属的晶体缺陷
点缺陷是指在三维尺度上都很小的,不超过几个原子直径的缺陷。
最常见的点缺陷是晶格空位和间隙原子。
金属的晶体缺陷
(1)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。空位附近的原子会偏离正常结点位置,造成晶格畸变。空位的存在有利于金属内部原子的迁移(即扩散)。
金属的晶体缺陷
(2)间隙原子
位于晶格间隙之中的原子叫间隙原子。间隙原子会造成其附近晶格的很大畸变。
金属的晶体缺陷
空位和间隙原子都是晶格的点缺陷。它们破坏了原子的平衡状态,使晶格发生扭曲,称为晶格畸变。
点缺陷的存在,提高了材料的硬度和强度,降低了材料的塑性和韧性。
金属的晶体缺陷
晶体中的线缺陷常称为位错,也就是说在晶体中有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。晶体中的位错主要分为刃型位错和螺型位错。
金属的晶体缺陷
由于某种原因(如应力),晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于晶体的另一部分逐步地发生了一个原子间距的错动。像图中右上角部分晶体逐步向左移了一原子间距后,在发生了错动的晶体部分同未动部分的边缘上产生了一个多余的半原子面。多余的半原子面像是一个硬插入晶体的刀刃,但并不延伸入原子未错动的下半部晶体中,而是中止在内部。沿着半原子面的刃边,晶格发生了很大畸变,即形成了刃型位错。
金属的晶体缺陷
晶体中的面缺陷主要是指晶体材料中的各种界面,如晶界、亚晶界等。
金属的晶体缺陷
晶界比晶粒本身容易被腐蚀和氧化,熔点较低,原子沿晶界扩散快,在常温下晶界对金属的塑性变形起阻碍作用。金属材料的晶粒越细,则晶界越多,其常温强度越高。因此,对于在较低温度下使用的金属材料,一般总是希望获得较细小的晶粒。