33實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、多晶體結(jié)構(gòu)和亞結(jié)構(gòu)

1、材料化學(xué)導(dǎo)論第三章 金屬材料第三節(jié)實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)3.3實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、多晶體結(jié)構(gòu)和亞結(jié)構(gòu)實際使用的工業(yè)金屬材料，即使體積很小，其內(nèi)部的晶格位向也不是完全一致的，而是 包含著許許多多彼此間位向不同的、稱之為晶粒的顆粒狀小晶體。而晶粒之間的界面稱為晶 界。這種實際上由許多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為多晶體結(jié)構(gòu)(polycrystalline structure)。一般金屬材料都是多晶體(圖3-12)。通常測得的金屬性能是各個位向不同的晶粒的平均值，故顯示出各向同性。圖312多晶體結(jié)構(gòu)示意圖實踐證明，即使在一個晶粒內(nèi)部，其晶格位向也并不是象理想晶體那樣完全一致，而是 存在著許多尺寸更小，位向差也

2、很小的小晶塊。它們相互嵌鑲成一顆晶粒。這些小晶塊稱為 亞結(jié)構(gòu)?？梢?，只有在亞結(jié)構(gòu)內(nèi)部，晶格的位向才是一致的。二、晶體缺陷實際晶體還因種種原因存在著偏離理想完整點陣的部位或結(jié)構(gòu)，稱為晶體缺陷(crystaldefect)o晶體缺陷的存在及其多寡，是研究晶體結(jié)構(gòu)、金屬塑性變形的關(guān)鍵問題。根據(jù)其幾 何特性，晶體的缺陷可分為三類：1 點缺陷一一空位和間隙原子實際晶體未被原子占有的晶格結(jié)點稱為空位；而不占有正常晶格位置而處于晶格空隙之 間的原子則稱為間隙原子。在空位或間隙原子的附近，由于原子間作用力的平衡被破壞，使 其周圍的原子離開了原來的平衡位置，即產(chǎn)生所謂的晶格畸變?？瘴缓烷g隙原子都處于不斷 的運動

3、和變化之中，這對于熱處理和化學(xué)處理過程都是極為重要的。2 線缺陷一一位錯晶體中某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯排現(xiàn)象稱為位錯(dislocation)。有刃型和螺型兩種位錯。刃型位錯如圖3-13所示。垂直方向的原子面 就像刀刃一樣切入晶體，使得晶體中位于 ABCD 為刃型位錯線。在位錯線附近區(qū)域，晶格發(fā)生畸變, 區(qū)域內(nèi)，晶體分別受到壓應(yīng)力和拉應(yīng)力。符號“丄” 的上半部和下半部，分別稱為正、負刃型位錯。EFGH中斷于水平晶面ABCD上的EF處， 面的上、下兩部分出現(xiàn)錯排現(xiàn)象。EF線稱 導(dǎo)致 ABCD晶面上、下方位錯線附近的 和“”分別表示多出的原子面在晶體正刃型位錯圖313 刃型位錯示意圖螺

4、型位錯如圖3-14所示。晶體在BC右方的上、下兩部分原子排列沿ABCD晶面發(fā)生了 錯動。aa'右邊晶體上、下層原子相對移動了一原子間距， 而在BC和aa'之間形成了一個上下 層原子不相吻合的過渡區(qū)域，這里的原子平面被扭成了螺旋面。在原子面上，每繞位錯線一 周就推進了一個晶面間距。顯然，螺型位錯附近區(qū)域的晶格也發(fā)生了嚴重畸變，形成了一個 應(yīng)力集中區(qū)。3 面缺陷一一晶界和亞晶界晶界實際上是不同位向晶粒之間原子排列無規(guī)則的過渡層（圖3-15）。晶界處晶格處于畸變狀態(tài)，導(dǎo)致其能量高于晶粒內(nèi)部能量，常溫下顯示較高的強度和硬度，容易被腐蝕，熔點 較低，原子擴散較快。圖3 15晶界的過渡結(jié)構(gòu)示意圖亞晶界則是由一系列刃型位錯所形成的小角度晶界，如圖3-16所