二金屬的晶體結構課件

一.晶格與晶胞

晶體中原子規(guī)則排列的方式稱為晶體結構.通過金屬原子的中心劃出許多空間直線,這些直線將形成空間格架.這種格架稱為晶格.能反映晶格特征的最小組成單元稱為晶胞.

晶胞的幾何參數(shù):a、b、c(棱邊長)、α、β、γ(夾角).a、b、c

為晶格常數(shù).

金屬的晶格常數(shù)為:

1×10-10m～7×10-10m.

一.晶格與晶胞晶體中原子規(guī)則排列的方式稱為晶體結構1二.典型的3種金屬晶體結構

1.體心立方晶格(Mo、W、V、α-Fe)（1）常數(shù)

a=b=c,α=β=γ=90°

（2）晶胞原子數(shù):2（3）原子半徑:a/4（4）致密度:0.68(5)α-Fe的晶格常數(shù):a=2.86(<912℃)二.典型的3種金屬晶體結構

1.體心立方晶格(Mo22.面心立方晶格

(Al、Cu、Ni、Au、Ag、γ-Fe、Pt、Pb)

(1)晶格常數(shù)

a=b=c,α=β=γ=90°（2）晶胞原子數(shù):4（3）原子半徑:a/4（4）致密度

0.74(5)γ-Fe的晶格常數(shù):a=3.65(912℃)2.面心立方晶格

(Al、Cu、Ni、Au、Ag、γ-33.密排六方晶格

(Mg、Ti、Cr、Zn、Be)

（1）晶格常數(shù)：a（底面正六邊形邊長）、c（兩底面間距離）.兩相鄰側面間夾角為120°,側面與底面間夾角90°（2）晶胞原子數(shù)：6

（3）原子半徑:a/2（4）致密度：0.74

(5)Mg的晶格常數(shù):a=3.21,c=5.213.密排六方晶格

(Mg、Ti、Cr、Zn、Be)（1）4三.立方晶系的晶面和晶向1.立方晶胞三組重要晶面(1)晶胞表面(2)過兩條平行棱邊的面(3)過三個角點的面三.立方晶系的晶面和晶向52.立方晶胞三組重要晶向(1)平行于晶胞棱線的晶向(2)平行于晶胞表面對角線的晶向(3)平行于晶胞體對角線的晶向2.立方晶胞三組重要晶向6四.晶體各向異性在晶體中,不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同,它們之間的結合力的大小也不相同,因而金屬晶體不同方向上的力學性能和理化性能不同,這種性質叫做晶體各向異性.

晶面原子密度計算例：四.晶體各向異性7五.Fe的多晶型性

Fe、Mn、Ti、Co等金屬具有多晶型性。

當溫度(壓強)改變時，金屬由一種晶體結構向另一種晶體結構的轉變稱為多晶型轉變(同素異構轉變)。

五.Fe的多晶型性Fe、Mn、Ti、Co等金屬具有多8六.實際金屬中的晶體缺陷

1.點缺陷

(1)空位(2)間隙原子(3)異類原子點缺陷造成局部晶格畸變,使金屬的電阻率、屈服強度增加,密度發(fā)生變化。六.實際金屬中的晶體缺陷

1.點缺陷

(1)空位92.線缺陷

(1)刃型位錯(2)螺型位錯2.線缺陷(1)刃型位錯10位錯的存在極大地影響金屬的機械性能1.金屬晶須(僅含極少量位錯)屈服點σs很高鐵晶須Φ1.8μm,長10mmσs=13400MPa2.當含有一定量的位錯時,強度降低退火態(tài)工業(yè)純鐵σs=180~230MPa3.當進行形變加工時,位錯密度增加,σs將會增高(位錯強化)。

位錯的存在極大地影響金屬的機械性能11實際金屬為多晶體,是由大量外形不規(guī)則的小晶體即晶粒組成的.每個晶粒基本上可視為單晶體.所有晶粒的結構完全相同,但彼此之間的位向不同,位向差為幾十分、幾度或幾十度.晶粒與晶粒之間的接觸界面叫做晶界.晶界呈網(wǎng)狀.晶界上原子的排列規(guī)則性較差.同時存在空位、位錯和雜質原子.

3.面缺陷

（1）晶界實際金屬為多晶體,是由大量外形不規(guī)則的小晶體12（2）亞晶界

晶粒是由許多位向差在1～2度以內的所謂亞晶粒組成的.晶粒內的亞晶粒又叫晶塊或嵌鑲塊.亞晶粒之間的邊界叫亞晶界.亞晶界是位錯規(guī)則排列的結構。晶界和亞晶界均可提高金屬的強度。晶界越多,晶粒越細,金屬的塑性變形能力越大,塑性越好。

(細晶強韌化)。（2）亞晶界

晶粒是由許多位向差在1～2度以內的13作業(yè)一.術語解釋17：晶格、晶胞、晶格常數(shù)、體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格、致密度、晶向、晶面、同素異構轉變、刃型位錯、螺型位錯、空位、間隙原子、晶界、亞晶界、晶體缺陷二.填空選擇題：P3-2(4).P3-3(1).三.綜合分析題6：7.列表計算體心立方晶格、面心立方晶格中三個主要晶面和晶向的原子密度,指出原子最密的晶面和晶向.8.為何單晶體呈各向異性、而多晶體呈偽各向同性？9.P4-4(2)10.P4-4(4)11.P4-4(5)12.P4-4(6)作業(yè)14一.晶格與晶胞

晶體中原子規(guī)則排列的方式稱為晶體結構.通過金屬原子的中心劃出許多空間直線,這些直線將形成空間格架.這種格架稱為晶格.能反映晶格特征的最小組成單元稱為晶胞.

晶胞的幾何參數(shù):a、b、c(棱邊長)、α、β、γ(夾角).a、b、c

為晶格常數(shù).

金屬的晶格常數(shù)為:

1×10-10m～7×10-10m.

一.晶格與晶胞晶體中原子規(guī)則排列的方式稱為晶體結構15二.典型的3種金屬晶體結構

1.體心立方晶格(Mo、W、V、α-Fe)（1）常數(shù)

a=b=c,α=β=γ=90°

（2）晶胞原子數(shù):2（3）原子半徑:a/4（4）致密度:0.68(5)α-Fe的晶格常數(shù):a=2.86(<912℃)二.典型的3種金屬晶體結構

1.體心立方晶格(Mo162.面心立方晶格

(Al、Cu、Ni、Au、Ag、γ-Fe、Pt、Pb)

(1)晶格常數(shù)

a=b=c,α=β=γ=90°（2）晶胞原子數(shù):4（3）原子半徑:a/4（4）致密度

0.74(5)γ-Fe的晶格常數(shù):a=3.65(912℃)2.面心立方晶格

(Al、Cu、Ni、Au、Ag、γ-173.密排六方晶格

(Mg、Ti、Cr、Zn、Be)

（1）晶格常數(shù)：a（底面正六邊形邊長）、c（兩底面間距離）.兩相鄰側面間夾角為120°,側面與底面間夾角90°（2）晶胞原子數(shù)：6

（3）原子半徑:a/2（4）致密度：0.74

(5)Mg的晶格常數(shù):a=3.21,c=5.213.密排六方晶格

(Mg、Ti、Cr、Zn、Be)（1）18三.立方晶系的晶面和晶向1.立方晶胞三組重要晶面(1)晶胞表面(2)過兩條平行棱邊的面(3)過三個角點的面三.立方晶系的晶面和晶向192.立方晶胞三組重要晶向(1)平行于晶胞棱線的晶向(2)平行于晶胞表面對角線的晶向(3)平行于晶胞體對角線的晶向2.立方晶胞三組重要晶向20四.晶體各向異性在晶體中,不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同,它們之間的結合力的大小也不相同,因而金屬晶體不同方向上的力學性能和理化性能不同,這種性質叫做晶體各向異性.

晶面原子密度計算例：四.晶體各向異性21五.Fe的多晶型性

Fe、Mn、Ti、Co等金屬具有多晶型性。

當溫度(壓強)改變時，金屬由一種晶體結構向另一種晶體結構的轉變稱為多晶型轉變(同素異構轉變)。

五.Fe的多晶型性Fe、Mn、Ti、Co等金屬具有多22六.實際金屬中的晶體缺陷

1.點缺陷

(1)空位(2)間隙原子(3)異類原子點缺陷造成局部晶格畸變,使金屬的電阻率、屈服強度增加,密度發(fā)生變化。六.實際金屬中的晶體缺陷

1.點缺陷

(1)空位232.線缺陷

(1)刃型位錯(2)螺型位錯2.線缺陷(1)刃型位錯24位錯的存在極大地影響金屬的機械性能1.金屬晶須(僅含極少量位錯)屈服點σs很高鐵晶須Φ1.8μm,長10mmσs=13400MPa2.當含有一定量的位錯時,強度降低退火態(tài)工業(yè)純鐵σs=180~230MPa3.當進行形變加工時,位錯密度增加,σs將會增高(位錯強化)。

位錯的存在極大地影響金屬的機械性能25實際金屬為多晶體,是由大量外形不規(guī)則的小晶體即晶粒組成的.每個晶?；旧峡梢暈閱尉w.所有晶粒的結構完全相同,但彼此之間的位向不同,位向差為幾十分、幾度或幾十度.晶粒與晶粒之間的接觸界面叫做晶界.晶界呈網(wǎng)狀.晶界上原子的排列規(guī)則性較差.同時存在空位、位錯和雜質原子.

3.面缺陷

（1）晶界實際金屬為多晶體,是由大量外形不規(guī)則的小晶體26（2）亞晶界

晶粒是由許多位向差在1～2度以內的所謂亞晶粒組成的.晶粒內的亞晶粒又叫晶塊或嵌鑲塊.亞晶粒之間的邊界叫亞晶界.亞晶界是位錯規(guī)則排列的結構。晶界和亞晶界均可提高金屬的強度。晶界越多,晶粒越細,金屬的塑性變形能力越大,塑性越好。

(細晶強韌化)。（2）亞晶界

晶粒是由許多位向差在1～2度以內的27作業(yè)一.術語解釋17：晶格、