金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)課件

第二章金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)第二章金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)1金屬的特性和金屬鍵金屬鍵metallicbond：金屬材料內(nèi)部，呈一定規(guī)律排列的正離子與公有化的自由電子靠庫侖力（coulombforce）結(jié)合起來，這種結(jié)合力即為金屬鍵。由金屬鍵結(jié)合起來的晶體叫金屬晶體。特點：無飽和性和方向性。金屬的特性和金屬鍵金屬鍵metallicbond：2金屬的特性和金屬鍵金屬的特性：良好的導電性和導熱性不透明，具有良好的反射性，形成金屬光澤一般具有較高的強度和良好的塑性常溫下均為固體（汞除外），能相互熔合有正的溫度系數(shù)，很多金屬在極低溫下具有超導性金屬的特性和金屬鍵金屬的特性：3第一節(jié)晶體的基本知識第一節(jié)晶體的基本知識4晶體與非晶體晶體crystal：

內(nèi)部原子或分子呈規(guī)則排列的物質(zhì)。特點：具有固定的熔點具有規(guī)則的幾何外形各向異性。自然界中絕大部分固態(tài)物質(zhì)都是晶體。所有固態(tài)金屬都是晶體。晶體與非晶體晶體crystal：5晶體與非晶體非晶體noncrystal：內(nèi)部原子或分子呈無規(guī)則排列的物質(zhì)。特點：沒有固定的熔點各向同性如：松香、玻璃、瀝青、石蠟等都是非晶體。

晶體與非晶體非晶體noncrystal：6單晶體與多晶體單晶體monocrystal：是原子在三維空間中呈規(guī)則、周期排列的晶體。由一顆晶粒發(fā)育而成。如：單晶硅。自然結(jié)晶的物質(zhì)都不是單晶體。多晶體polycrystal：由兩顆以上晶粒組成的晶體。金屬晶體都是多晶體。單晶體與多晶體單晶體monocrystal：7晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶格crystallattice：又稱為晶體點陣。是描述晶體中原子排列規(guī)律的空間格架（點陣）。晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶格crystallattice：8晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶胞unitlattice：能代表晶格特征的最小基本單元。是晶體的基本結(jié)構(gòu)單位。

晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶胞unitlattice：9晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶格常數(shù)crystallographiclatticeconstant：用來描述晶胞大小與形狀的幾何參數(shù)——三條棱長：a、b、c，單位為?（=10-8cm）三條棱的夾角：α、β、γ晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶格常數(shù)crystallographic10第二節(jié)金屬的晶體結(jié)構(gòu)第二節(jié)金屬的晶體結(jié)構(gòu)11金屬中常見的晶格金屬中常見的晶格主要有：體心立方晶格（bcc）面心立方晶格（fcc）密排六方晶格（hcp）金屬中常見的晶格金屬中常見的晶格主要有：12體心立方晶格（bcc）晶格常數(shù)：a=b=c；α=β=γ=90°密排方向（原子排列最緊密的方向）：立方體的對角線方向。原子半徑：體心立方晶格（bcc）晶格常數(shù)：13體心立方晶格（bcc）晶胞原子數(shù)（一個晶胞內(nèi)所擁有的原子個數(shù)）：8×1/8+1=2具有體心立方結(jié)構(gòu)的金屬有：α-Fe、Cr、V、Mo、W等約30多種。體心立方晶格（bcc）晶胞原子數(shù)（一個晶胞內(nèi)所擁有的原子個數(shù)14面心立方晶格（fcc）晶格常數(shù)：a=b=c；α=β=γ=90°密排方向：立方體表面的對角線方向原子半徑：面心立方晶格（fcc）晶格常數(shù)：15面心立方晶格（fcc）晶胞原子數(shù)：8×1/8+6×1/2=4屬于fcc晶格的金屬主要有：γ-Fe、Cu、Al、Au、Ag、Pb、Ni等20多種。面心立方晶格（fcc）晶胞原子數(shù)：16密排六方晶格（hcp）晶格常數(shù)：a=b≠cc/a（軸比）

=1.633α=β=90°γ=120°密排方向：頂面的對角線方向原子半徑：密排六方晶格（hcp）晶格常數(shù)：17密排六方晶格（hcp）晶胞原子數(shù)：1/6×12+1/2×2+3=6

屬于hcp晶格的金屬主要有：Mg、Zn、Be等。密排六方晶格（hcp）晶胞原子數(shù)：18晶體結(jié)構(gòu)的致密度與配位數(shù)描述晶格中原子排列緊密程度的參數(shù)：晶體結(jié)構(gòu)的致密度配位數(shù)晶體結(jié)構(gòu)的致密度與配位數(shù)描述晶格中原子排列緊密程度的參數(shù)：19晶體結(jié)構(gòu)的致密度晶體結(jié)構(gòu)的致密度：晶胞中原子所占的體積與晶胞體積之比。K=nv/VK——致密度；n——一個晶胞實際包含的原子數(shù)；v——一個原子的體積；V——晶胞的體積致密度越大，原子排列的緊密程度越高。晶體結(jié)構(gòu)的致密度晶體結(jié)構(gòu)的致密度：20晶體結(jié)構(gòu)的致密度bcc:fcc:hcp:晶體結(jié)構(gòu)的致密度bcc:21配位數(shù)配位數(shù)晶格中與任一原子緊靠，且距離相等的原子的個數(shù)，稱為配位數(shù)。配位數(shù)越大，原子排列的緊密程度越高。bcc:配位數(shù)為8個；fcc:配位數(shù)為12個；hcp:配位數(shù)為12個；配位數(shù)配位數(shù)22晶面與晶向晶面crystalface：

晶體中由一系列原子中心構(gòu)成的平面。晶面指數(shù)indicesofcrystallographicplane：用于表明晶面在晶格中位置的一系列參數(shù)。晶面與晶向晶面crystalface：23晶面指數(shù)的確定方法沿晶胞的棱邊設定坐標系（坐標系的原點應于晶面之外）；求晶面在各棱邊上的截距：a2a∞

將各截距值得取倒數(shù)：1/a1/2a0化為最小整數(shù)比，各數(shù)之間用空格分開：210將各整數(shù)列入圓括號（）：（210）晶面指數(shù)的確定方法沿晶胞的棱邊設定坐標系（坐標系的原點應于晶24金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)課件25晶面與晶向晶向orientation：晶體中任意兩個原子的中心連線所指的方向。晶向指數(shù)orientationindex：確定某一晶向在晶格中方位的參數(shù)。晶面與晶向晶向orientation：26晶向指數(shù)的確定方法設定坐標系：坐標系的原點應位于晶向矢量的箭尾；在晶向上任取一點，求該點的坐標值；化為最小整數(shù)比，各數(shù)之間用空格分開；將各整數(shù)列入方括號[]。晶向指數(shù)的確定方法設定坐標系：27晶體的各向異性

與實際金屬的各向同性

在單晶體中，由于不同晶面或晶向上原子排列的緊密程度不同，原子間的作用力也不相同，故晶體在不同方向上就表現(xiàn)出不同的力學性能和理化性能——晶體的“各向異性”。晶體的各向異性

與實際金屬的各向同性在單晶體中，由28晶體的各向異性

與實際金屬的各向同性

實際金屬材料一般都是多晶體，內(nèi)部包含許多小晶體（晶粒），各個小晶體（晶粒）的位向各不相同。從宏觀上看，它們的“各向異性”被相互抵消了，因此金屬材料的性能的宏觀表現(xiàn)仍為各向同性。晶體的各向異性

與實際金屬的各向同性實際29第三節(jié)合金的晶體結(jié)構(gòu)第三節(jié)合金的晶體結(jié)構(gòu)30合金的基本概念合金alloy：由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的，具有金屬特性的物質(zhì)。例如：黃銅(Cu+Zn)碳鋼(Fe+C)合金的基本概念合金alloy：31合金的基本概念組元groupcomponent：組成合金的最基本的、獨立的物質(zhì)。組元通常是純元素，也可以是穩(wěn)定的化合物。按組成合金的組元數(shù)目，合金可分為：二元合金三元合金多元合金合金的基本概念組元groupcomponent：32合金的基本概念合金系alloysystem：組元相同，但配制比例不同的所有合金系列。按組成合金的組員數(shù)目，合金系也可分類為：二元系三元系多元系合金的基本概念合金系alloysystem：33合金的基本概念相phase：合金中具有同一化學成分且結(jié)構(gòu)相同的均勻部分。合金中的相與相之間有明顯的分界面——相界。液態(tài)合金通常都是單相合金。固態(tài)合金：單相合金：由一個固相組成多相合金：有兩個以上的固相合金的基本概念相phase：34合金的基本概念組織texture：合金材料的微觀形貌。包括：各相成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)及各相組合情況。合金的基本概念組織texture：35合金的相結(jié)構(gòu)固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)：固溶體solidsolution金屬化合物metalliccompound合金的相結(jié)構(gòu)固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)：36固溶體solidsolution固溶體solidsolution：固態(tài)下，組元間相互溶解而形成的均勻相。固溶體的晶格結(jié)構(gòu)與其中某一組元的晶格結(jié)構(gòu)相同，該組元稱為溶劑。其它組元為溶質(zhì)。在固溶體中，一般溶劑含量較多，而溶質(zhì)含量較少。固溶體solidsolution固溶體solidsolu37固溶體solidsolution固溶體的分類：間隙固溶體interstitialsolidsolution置換固溶體substitutionalsolidsolution固溶體solidsolution固溶體的分類：38固溶體solidsolution間隙固溶體interstitialsolidsolution：溶質(zhì)占據(jù)溶劑晶格中的間隙位置。又稱插入固溶體、嵌入固溶體。固溶體solidsolution間隙固溶體intersti39固溶體solidsolution間隙固溶體的特點：溶質(zhì)為非金屬溶質(zhì)在溶劑中的溶解度是有限的——有限固溶體。間隙固溶體的形成條件：溶質(zhì)原子與溶劑原子直徑的比值d質(zhì)/d劑<0.59固溶體solidsolution間隙固溶體的特點：40固溶體solidsolution置換固溶體substitutionalsolidsolution：溶質(zhì)占據(jù)溶劑晶格中的結(jié)點位置。又稱取代固溶體。固溶體solidsolution置換固溶體substitu41固溶體solidsolution置換固溶體的特點：溶質(zhì)原子與溶劑原子的原子直徑差別越?。╠質(zhì)/d劑=0.85~1.15），溶解度越大；溶質(zhì)元素與溶劑元素在元素周期表中的位置越靠近，溶解度越大。溫度越高溶解度越大。固溶體solidsolution置換固溶體的特點：42固溶體solidsolution置換固溶體按溶解度分為：有限固溶體——在一定條件下，溶質(zhì)原子在溶劑晶格當中溶解到一定程度時，就不能再溶解了。如：Cu-Zn、Cu-Sn無限固溶體——溶質(zhì)能以任何比例溶入溶劑。如：Fe-Cr、Cu-Ni固溶體solidsolution置換固溶體按溶解度分為：43固溶體solidsolution固溶強化Solidsolutionstrengthening：

在固溶體中，隨著溶質(zhì)的加入，導致固溶體的晶格發(fā)生畸變，（晶格畸變會阻礙位錯移動），使塑性變形的抗力增大，結(jié)果使金屬材料的強度、硬度提高。固溶體solidsolution固溶強化Solidsol44固溶體solidsolution適當?shù)墓倘軓娀陲@著提高金屬材料的強度、硬度的同時，仍能保持較高的塑性和韌性，因此是強化金屬材料的重要途徑之一。由于固溶體具有較好的力學性能，結(jié)構(gòu)性材料都是以固溶體作為基體相的。固溶體solidsolution適當?shù)墓倘軓娀陲@著提高金45金屬化合物metalliccompound金屬化合物metalliccompound：合金組元間發(fā)生相互作用而形成一種具有自己獨特的晶體結(jié)構(gòu)的新相。也稱為中間相。金屬化合物metalliccompound金屬化合物met46金屬化合物metalliccompound特點：晶格類型和性能均不同于任一組元，一般可以用分子式大致表示其組成。例如：鋼中滲碳體（Fe3C）。一般具有復雜的晶格結(jié)構(gòu)。性能特點是熔點高、硬而脆，可提高材料的強度、硬度和耐磨性，但是會降低塑性和韌性。因此，在金屬材料中，一般不作為基體相，而是作為第二相（強化相）存在。金屬化合物metalliccompound特點：47金屬化合物metalliccompound分類：正常價化合物電子化合物間隙化合物金屬化合物metalliccompound分類：48金屬化合物metalliccompound

彌散強化dispersionstrengthening：又稱為第二相強化/析出強化是指在合金中，當金屬化合物以細小的顆粒狀形式均勻地分布（彌散分布）在固溶體基體上時，將導致合金材料的強度、硬度和耐磨性明顯提高，但塑性和韌性會有所下降的現(xiàn)象。金屬化合物metalliccompound彌散強化dis49結(jié)論在實際生產(chǎn)中，通過調(diào)整合金中固溶體的溶質(zhì)含量和金屬化合物的數(shù)量、大小、形態(tài)及分布狀況（即改變材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)），可使合金的力學性能發(fā)生改變，以滿足工程中的不同使用要求。結(jié)論在實際生產(chǎn)中，通過調(diào)整合金中固溶體的溶質(zhì)含量和金屬化合物50第四節(jié)實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)第四節(jié)實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)51金屬的顯微組織金屬的顯微組織通常被稱為金相組織metallurgicalstructure。是在金相顯微鏡下才能被觀察到的金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。金屬的顯微組織金屬的顯微組織通常被稱為金相組織metallu52多晶體與亞組織晶粒crystalgrain：存在于多晶體內(nèi)部的外形不規(guī)則的小晶體。特點：晶粒內(nèi)部的晶格位向是一致的各個晶粒的位向都是不同的。晶界crystalboundary：晶粒與晶粒之間的接觸界面。多晶體與亞組織晶粒crystalgrain：53多晶體與亞組織亞組織/亞晶粒：存在于實際金屬晶體的單個晶粒內(nèi)部的尺寸更小、位相差也很小的小晶塊。特點：內(nèi)部的晶格位向一致。亞晶界：兩相鄰亞晶粒之間的界面。多晶體與亞組織亞組織/亞晶粒：54晶體的缺陷晶體的缺陷分為：點缺陷——三個方向上的尺寸都很小，相當于原子的尺寸。如：空位、間隙原子。線缺陷——在兩個方向上的尺寸很小，另一根方向上的尺寸相對很大——主要指位錯。面缺陷——在一個方向上尺寸很小另兩個方向上的尺寸相對較大。如：晶界、亞晶界。體缺陷——第二相。晶體的缺陷晶體的缺陷分為：55晶體的缺陷點缺陷——空位、間隙原子與置換原子：在點缺陷的附近，周圍原子偏離了原來的平衡位置，產(chǎn)生了晶格畸變。由于晶格畸變會阻礙位錯移動，導致晶體的強度、硬度提高——固溶強化。晶體的缺陷點缺陷——空位、間隙原子與置換原子：56晶體的缺陷線缺陷——位錯dislocation：在晶體中的某處，一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯排現(xiàn)象?？梢暈榫w中已滑移部分與未滑移部分的分界線。晶體的缺陷線缺陷——位錯dislocation：57晶體的缺陷位錯密度ρ（cm/cm3）單位體積中位錯線的總長度。V——晶體的體積S——體積為V的晶體中位錯線的總長度晶體的缺陷位錯密度ρ（cm/cm3）58位錯對金屬性能的影響位錯密度與金屬的強度的關系：當金屬處于退火狀態(tài)時強度是最低的；理想晶體（無位錯）的強度很高；金屬產(chǎn)生冷加工變形時，由于位錯密度提高，使金屬的強度和硬度提高——加工硬化/形變強化。位錯對金屬性能的影響位錯密度與金屬的強度的關系：59位錯對金屬性能的影響金屬材料的塑性變形實際上是通過位錯的運動來實現(xiàn)的在位錯移動時，由于不需整個晶體上下兩部分的原子同時發(fā)生相對移動，而每次只需位錯中心附近的少數(shù)原子作微量運動，那么位錯移動所需臨界切應力很小，因此實際金屬的強度比理想晶體（無位錯）的強度要低很多——“位錯易動性”。位錯對金屬性能的影響金屬材料的塑性變形實際上是通過位錯的運動60晶體的缺陷面缺陷——晶界和亞晶界：在多晶體中，由于晶界位于兩晶粒間的過渡帶，原子排列不規(guī)則，產(chǎn)生晶格畸變，阻礙位錯移動，使材料的塑性變形抗力增大。細化材料的晶粒，可以使材料的晶界面積顯著提高，從而提高材料的強度和硬度——細晶強化。由于晶界處原子排列不規(guī)則，原子間隙較大，所以晶界處原子能量較高，雜質(zhì)容易聚集，導致晶界處容易被腐蝕；晶界處的熔點較低等等。晶體的缺陷面缺陷——晶界和亞晶界：61奧氏體鐵素體奧氏體鐵素體62晶體的缺陷體缺陷——第二相在合金材料的結(jié)晶過程中，隨著溫度的降低，固溶體的溶解度發(fā)生變化，會沉淀析出第二相。如果第二相以彌散的小顆粒狀方式分布在第一相基體上，也會阻礙位錯移動，從而提高材料的強度和硬度——彌散強化/第二相強化/析出強化。晶體的缺陷體缺陷——第二相63晶體的缺陷例如：改性高錳鋼的顯微組織：在高錳鋼中添加微量合金元素，并通過沉淀強化熱處理，獲得的組織由奧氏體和彌散分布的合金碳化物構(gòu)成。晶體的缺陷例如：改性高錳鋼的顯微組織：64本章小結(jié)金屬材料一般都是晶體，掌握三種典型的晶體結(jié)構(gòu)，認識合金的相結(jié)構(gòu)類型及其特點，理解實際晶體中的晶體缺陷及其對材料性能的影響，為后續(xù)內(nèi)容的學習打下基礎。本章小結(jié)金屬材料一般都是晶體，掌握三種典型的晶體結(jié)構(gòu)，認識合65本章小結(jié)本章主要內(nèi)容：常用金屬都是晶體，金屬的特性、晶體的特點；純金屬的晶體結(jié)構(gòu)：典型的晶格類型、晶格參數(shù)、晶面與晶向；合金的晶體結(jié)構(gòu)：合金、合金的相結(jié)構(gòu)（固溶體、化合物）、特點；實際晶體結(jié)構(gòu)：實際金屬材料一般都是多晶體，晶體缺陷（點、線、面、體缺陷）及其對材料性能的影響；本章小結(jié)本章主要內(nèi)容：66第二章金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)第二章金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)67金屬的特性和金屬鍵金屬鍵metallicbond：金屬材料內(nèi)部，呈一定規(guī)律排列的正離子與公有化的自由電子靠庫侖力（coulombforce）結(jié)合起來，這種結(jié)合力即為金屬鍵。由金屬鍵結(jié)合起來的晶體叫金屬晶體。特點：無飽和性和方向性。金屬的特性和金屬鍵金屬鍵metallicbond：68金屬的特性和金屬鍵金屬的特性：良好的導電性和導熱性不透明，具有良好的反射性，形成金屬光澤一般具有較高的強度和良好的塑性常溫下均為固體（汞除外），能相互熔合有正的溫度系數(shù)，很多金屬在極低溫下具有超導性金屬的特性和金屬鍵金屬的特性：69第一節(jié)晶體的基本知識第一節(jié)晶體的基本知識70晶體與非晶體晶體crystal：

內(nèi)部原子或分子呈規(guī)則排列的物質(zhì)。特點：具有固定的熔點具有規(guī)則的幾何外形各向異性。自然界中絕大部分固態(tài)物質(zhì)都是晶體。所有固態(tài)金屬都是晶體。晶體與非晶體晶體crystal：71晶體與非晶體非晶體noncrystal：內(nèi)部原子或分子呈無規(guī)則排列的物質(zhì)。特點：沒有固定的熔點各向同性如：松香、玻璃、瀝青、石蠟等都是非晶體。

晶體與非晶體非晶體noncrystal：72單晶體與多晶體單晶體monocrystal：是原子在三維空間中呈規(guī)則、周期排列的晶體。由一顆晶粒發(fā)育而成。如：單晶硅。自然結(jié)晶的物質(zhì)都不是單晶體。多晶體polycrystal：由兩顆以上晶粒組成的晶體。金屬晶體都是多晶體。單晶體與多晶體單晶體monocrystal：73晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶格crystallattice：又稱為晶體點陣。是描述晶體中原子排列規(guī)律的空間格架（點陣）。晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶格crystallattice：74晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶胞unitlattice：能代表晶格特征的最小基本單元。是晶體的基本結(jié)構(gòu)單位。

晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶胞unitlattice：75晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶格常數(shù)crystallographiclatticeconstant：用來描述晶胞大小與形狀的幾何參數(shù)——三條棱長：a、b、c，單位為?（=10-8cm）三條棱的夾角：α、β、γ晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶格常數(shù)crystallographic76第二節(jié)金屬的晶體結(jié)構(gòu)第二節(jié)金屬的晶體結(jié)構(gòu)77金屬中常見的晶格金屬中常見的晶格主要有：體心立方晶格（bcc）面心立方晶格（fcc）密排六方晶格（hcp）金屬中常見的晶格金屬中常見的晶格主要有：78體心立方晶格（bcc）晶格常數(shù)：a=b=c；α=β=γ=90°密排方向（原子排列最緊密的方向）：立方體的對角線方向。原子半徑：體心立方晶格（bcc）晶格常數(shù)：79體心立方晶格（bcc）晶胞原子數(shù)（一個晶胞內(nèi)所擁有的原子個數(shù)）：8×1/8+1=2具有體心立方結(jié)構(gòu)的金屬有：α-Fe、Cr、V、Mo、W等約30多種。體心立方晶格（bcc）晶胞原子數(shù)（一個晶胞內(nèi)所擁有的原子個數(shù)80面心立方晶格（fcc）晶格常數(shù)：a=b=c；α=β=γ=90°密排方向：立方體表面的對角線方向原子半徑：面心立方晶格（fcc）晶格常數(shù)：81面心立方晶格（fcc）晶胞原子數(shù)：8×1/8+6×1/2=4屬于fcc晶格的金屬主要有：γ-Fe、Cu、Al、Au、Ag、Pb、Ni等20多種。面心立方晶格（fcc）晶胞原子數(shù)：82密排六方晶格（hcp）晶格常數(shù)：a=b≠cc/a（軸比）

=1.633α=β=90°γ=120°密排方向：頂面的對角線方向原子半徑：密排六方晶格（hcp）晶格常數(shù)：83密排六方晶格（hcp）晶胞原子數(shù)：1/6×12+1/2×2+3=6

屬于hcp晶格的金屬主要有：Mg、Zn、Be等。密排六方晶格（hcp）晶胞原子數(shù)：84晶體結(jié)構(gòu)的致密度與配位數(shù)描述晶格中原子排列緊密程度的參數(shù)：晶體結(jié)構(gòu)的致密度配位數(shù)晶體結(jié)構(gòu)的致密度與配位數(shù)描述晶格中原子排列緊密程度的參數(shù)：85晶體結(jié)構(gòu)的致密度晶體結(jié)構(gòu)的致密度：晶胞中原子所占的體積與晶胞體積之比。K=nv/VK——致密度；n——一個晶胞實際包含的原子數(shù)；v——一個原子的體積；V——晶胞的體積致密度越大，原子排列的緊密程度越高。晶體結(jié)構(gòu)的致密度晶體結(jié)構(gòu)的致密度：86晶體結(jié)構(gòu)的致密度bcc:fcc:hcp:晶體結(jié)構(gòu)的致密度bcc:87配位數(shù)配位數(shù)晶格中與任一原子緊靠，且距離相等的原子的個數(shù)，稱為配位數(shù)。配位數(shù)越大，原子排列的緊密程度越高。bcc:配位數(shù)為8個；fcc:配位數(shù)為12個；hcp:配位數(shù)為12個；配位數(shù)配位數(shù)88晶面與晶向晶面crystalface：

晶體中由一系列原子中心構(gòu)成的平面。晶面指數(shù)indicesofcrystallographicplane：用于表明晶面在晶格中位置的一系列參數(shù)。晶面與晶向晶面crystalface：89晶面指數(shù)的確定方法沿晶胞的棱邊設定坐標系（坐標系的原點應于晶面之外）；求晶面在各棱邊上的截距：a2a∞

將各截距值得取倒數(shù)：1/a1/2a0化為最小整數(shù)比，各數(shù)之間用空格分開：210將各整數(shù)列入圓括號（）：（210）晶面指數(shù)的確定方法沿晶胞的棱邊設定坐標系（坐標系的原點應于晶90金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)課件91晶面與晶向晶向orientation：晶體中任意兩個原子的中心連線所指的方向。晶向指數(shù)orientationindex：確定某一晶向在晶格中方位的參數(shù)。晶面與晶向晶向orientation：92晶向指數(shù)的確定方法設定坐標系：坐標系的原點應位于晶向矢量的箭尾；在晶向上任取一點，求該點的坐標值；化為最小整數(shù)比，各數(shù)之間用空格分開；將各整數(shù)列入方括號[]。晶向指數(shù)的確定方法設定坐標系：93晶體的各向異性

與實際金屬的各向同性

在單晶體中，由于不同晶面或晶向上原子排列的緊密程度不同，原子間的作用力也不相同，故晶體在不同方向上就表現(xiàn)出不同的力學性能和理化性能——晶體的“各向異性”。晶體的各向異性

與實際金屬的各向同性在單晶體中，由94晶體的各向異性

與實際金屬的各向同性

實際金屬材料一般都是多晶體，內(nèi)部包含許多小晶體（晶粒），各個小晶體（晶粒）的位向各不相同。從宏觀上看，它們的“各向異性”被相互抵消了，因此金屬材料的性能的宏觀表現(xiàn)仍為各向同性。晶體的各向異性

與實際金屬的各向同性實際95第三節(jié)合金的晶體結(jié)構(gòu)第三節(jié)合金的晶體結(jié)構(gòu)96合金的基本概念合金alloy：由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的，具有金屬特性的物質(zhì)。例如：黃銅(Cu+Zn)碳鋼(Fe+C)合金的基本概念合金alloy：97合金的基本概念組元groupcomponent：組成合金的最基本的、獨立的物質(zhì)。組元通常是純元素，也可以是穩(wěn)定的化合物。按組成合金的組元數(shù)目，合金可分為：二元合金三元合金多元合金合金的基本概念組元groupcomponent：98合金的基本概念合金系alloysystem：組元相同，但配制比例不同的所有合金系列。按組成合金的組員數(shù)目，合金系也可分類為：二元系三元系多元系合金的基本概念合金系alloysystem：99合金的基本概念相phase：合金中具有同一化學成分且結(jié)構(gòu)相同的均勻部分。合金中的相與相之間有明顯的分界面——相界。液態(tài)合金通常都是單相合金。固態(tài)合金：單相合金：由一個固相組成多相合金：有兩個以上的固相合金的基本概念相phase：100合金的基本概念組織texture：合金材料的微觀形貌。包括：各相成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)及各相組合情況。合金的基本概念組織texture：101合金的相結(jié)構(gòu)固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)：固溶體solidsolution金屬化合物metalliccompound合金的相結(jié)構(gòu)固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)：102固溶體solidsolution固溶體solidsolution：固態(tài)下，組元間相互溶解而形成的均勻相。固溶體的晶格結(jié)構(gòu)與其中某一組元的晶格結(jié)構(gòu)相同，該組元稱為溶劑。其它組元為溶質(zhì)。在固溶體中，一般溶劑含量較多，而溶質(zhì)含量較少。固溶體solidsolution固溶體solidsolu103固溶體solidsolution固溶體的分類：間隙固溶體interstitialsolidsolution置換固溶體substitutionalsolidsolution固溶體solidsolution固溶體的分類：104固溶體solidsolution間隙固溶體interstitialsolidsolution：溶質(zhì)占據(jù)溶劑晶格中的間隙位置。又稱插入固溶體、嵌入固溶體。固溶體solidsolution間隙固溶體intersti105固溶體solidsolution間隙固溶體的特點：溶質(zhì)為非金屬溶質(zhì)在溶劑中的溶解度是有限的——有限固溶體。間隙固溶體的形成條件：溶質(zhì)原子與溶劑原子直徑的比值d質(zhì)/d劑<0.59固溶體solidsolution間隙固溶體的特點：106固溶體solidsolution置換固溶體substitutionalsolidsolution：溶質(zhì)占據(jù)溶劑晶格中的結(jié)點位置。又稱取代固溶體。固溶體solidsolution置換固溶體substitu107固溶體solidsolution置換固溶體的特點：溶質(zhì)原子與溶劑原子的原子直徑差別越?。╠質(zhì)/d劑=0.85~1.15），溶解度越大；溶質(zhì)元素與溶劑元素在元素周期表中的位置越靠近，溶解度越大。溫度越高溶解度越大。固溶體solidsolution置換固溶體的特點：108固溶體solidsolution置換固溶體按溶解度分為：有限固溶體——在一定條件下，溶質(zhì)原子在溶劑晶格當中溶解到一定程度時，就不能再溶解了。如：Cu-Zn、Cu-Sn無限固溶體——溶質(zhì)能以任何比例溶入溶劑。如：Fe-Cr、Cu-Ni固溶體solidsolution置換固溶體按溶解度分為：109固溶體solidsolution固溶強化Solidsolutionstrengthening：

在固溶體中，隨著溶質(zhì)的加入，導致固溶體的晶格發(fā)生畸變，（晶格畸變會阻礙位錯移動），使塑性變形的抗力增大，結(jié)果使金屬材料的強度、硬度提高。固溶體solidsolution固溶強化Solidsol110固溶體solidsolution適當?shù)墓倘軓娀陲@著提高金屬材料的強度、硬度的同時，仍能保持較高的塑性和韌性，因此是強化金屬材料的重要途徑之一。由于固溶體具有較好的力學性能，結(jié)構(gòu)性材料都是以固溶體作為基體相的。固溶體solidsolution適當?shù)墓倘軓娀陲@著提高金111金屬化合物metalliccompound金屬化合物metalliccompound：合金組元間發(fā)生相互作用而形成一種具有自己獨特的晶體結(jié)構(gòu)的新相。也稱為中間相。金屬化合物metalliccompound金屬化合物met112金屬化合物metalliccompound特點：晶格類型和性能均不同于任一組元，一般可以用分子式大致表示其組成。例如：鋼中滲碳體（Fe3C）。一般具有復雜的晶格結(jié)構(gòu)。性能特點是熔點高、硬而脆，可提高材料的強度、硬度和耐磨性，但是會降低塑性和韌性。因此，在金屬材料中，一般不作為基體相，而是作為第二相（強化相）存在。金屬化合物metalliccompound特點：113金屬化合物metalliccompound分類：正常價化合物電子化合物間隙化合物金屬化合物metalliccompound分類：114金屬化合物metalliccompound

彌散強化dispersionstrengthening：又稱為第二相強化/析出強化是指在合金中，當金屬化合物以細小的顆粒狀形式均勻地分布（彌散分布）在固溶體基體上時，將導致合金材料的強度、硬度和耐磨性明顯提高，但塑性和韌性會有所下降的現(xiàn)象。金屬化合物metalliccompound彌散強化dis115結(jié)論在實際生產(chǎn)中，通過調(diào)整合金中固溶體的溶質(zhì)含量和金屬化合物的數(shù)量、大小、形態(tài)及分布狀況（即改變材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)），可使合金的力學性能發(fā)生改變，以滿足工程中的不同使用要求。結(jié)論在實際生產(chǎn)中，通過調(diào)整合金中固溶體的溶質(zhì)含量和金屬化合物116第四節(jié)實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)第四節(jié)實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)117金屬的顯微組織金屬的顯微組織通常被稱為金相組織metallurgicalstructure。是在金相顯微鏡下才能被觀察到的金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。金屬的顯微組織金屬的顯微組織通常被稱為金相組織metallu118多晶體與亞組織晶粒crystalgrain：存在于多晶體內(nèi)部的外形不規(guī)則的小晶體。特點：晶粒內(nèi)部的晶格位向是一致的各個晶粒的位向都是不同的。晶界crystalboundary：晶粒與晶粒之間的接觸界面。多晶體與亞組織晶粒crystalgrain：119多晶體與亞組織亞組織/亞晶粒：存在于實際金屬晶體的單個晶粒內(nèi)部的尺寸更小、位相差也很小的小晶塊。特點：內(nèi)部的晶格位向一致。亞晶界：兩相鄰亞晶粒之間的界面。多晶體與亞組織亞組織/亞晶粒：120晶體的缺陷晶體的缺陷分為：點缺陷——三個方向上的尺寸都很小，相