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文檔簡介

1、2.2 金屬的晶體結構,2.2 金屬的晶體結構,金屬在固態(tài)下一般都是晶體。決定晶體結構(crystal structure )的內(nèi)在因素是原子,離子,分子間鍵合的類型及鍵的強弱。金屬晶體是以金屬鍵結合,其晶體結構比較簡單,常見的有:。 面心立方結構 A1 或 fcc (facecentered cubic )立方晶系 體心立方結構 A2 或 bcc (bodycentered cubic )立方晶系 密排六方結構 A3 或 hcp (hexagonal closepacked )六方晶系,2.2.1 三種典型金屬晶體結構,描述晶胞從以下幾個方面: 晶胞中原子的排列方式 (原子所處的位置) 點陣

2、參數(shù) (晶格常數(shù)和晶軸間夾角) 晶胞中原子數(shù) 原子半徑 R(原子的半徑)(和點陣常數(shù)關系) 配位數(shù) (coordinative number) 和致密度 密排方向和密排面 晶體結構中間隙 (大小和數(shù)量) 原子的堆垛方式,三種典型金屬晶體結構剛球模型,三種典型金屬晶體結構晶胞原子數(shù),原子半徑與晶格常數(shù),三種典型金屬晶格密排面的堆垛方式,1. 面心立方結構(特征),晶胞中原子排列 在立方體的八個頂角和六個面的面心各有一個原子。 點陣參數(shù): a=b=c;=90 晶胞中原子數(shù): n=81/861/2=4 個 原子半徑 R:原子半徑-兩個相互接觸的原子中心距離一半 配位數(shù)與致密度 配位數(shù) CN=12 致

3、密度 k=0.74,面心立方晶格原子位置,面心立方晶格晶胞原子數(shù),面心立方原子配位數(shù),面心立方密排面,1.面心立方結構(間隙及堆垛方式),間隙有兩種:四面體間隙和八面體間隙,如圖2.32 八面體間隙(有八面的空隙)位于晶胞體中心和每個棱邊的中點,由 6 個面心原子所圍成,大小rB=0.414R,rB為間隙半徑,R為原子半徑,間隙數(shù)量為4個。 四面體間隙(有四面的 interstice)由一個頂點原子和三個面心原子圍成,其大小:rB=0.225R,間隙數(shù)量為8個。 堆垛方式:ABCABC或ACBACB的順序堆垛 具有面心結構金屬:Fe、Al、Cu、Ni、Au、Ag等。,面心立方八面體間隙,面心立

4、方八面體間隙,面心立方四面體間隙,面心立方四面體間隙,面心立方原子堆垛順序,面心立方晶體的 ABCABC 順序密堆結構,2.體心立方晶格(特征),原子排列:晶胞八個頂角和晶胞體心各有一個原子 點陣參數(shù):a=b=c,=90 晶胞中原子數(shù):n=81/81=2個 原子半徑: 配位數(shù)和致密度: 配位數(shù): CN=8 致密度: k=0.68,體心立方晶格原子位置,體心立方晶格晶胞中原子數(shù),體心立方晶格密排面,2.體心立方晶格(間隙及堆垛方式),間隙: 也是兩種,為八面體和四面體間隙,如圖2.33 八面體間隙位于晶胞六面體每個面的中心和每個棱的中心由一個面上四個角和相鄰兩個晶胞體心共6個原圍成,即數(shù)量為6。

5、大小為rB=0.154R(在) 或rB=0.633R(在) 。 四面體間隙由兩個體心原子和兩個頂角原子所圍成大小rB=0.291R,有 12 個。 堆垛方式: ABABAB的順序堆垛 bcc結構金屬: Fe、Fe、Cr、Mo、W、V等,體心立方的間隙,體心立方八面體間隙,體心立方四面體間隙,體心立方晶格原子堆垛順序,體心立方晶格的 ABAB 密堆結構,3.密排六方晶格(特征),原子排列: 正六棱柱體 12 個頂角和上下底中心各有一個原子,正六棱柱體中心有三個原子 點陣參數(shù): a1=a2=a3c,=90 , =120 晶胞中原子數(shù):n=121/621/23=6個 原子半徑:2R=a R=a/2

6、配位數(shù)和致密度 配位數(shù): CN=12 致密度: K=0.74,密排六方晶格原子位置,密排六方晶格晶胞原子數(shù),密排六方晶格密排面,密排六方晶格原子配位數(shù),3.密排六方晶格(間隙及堆垛方式),間隙: 較為復雜,如圖2.34 八面體間隙rB=0.414R 有 6 個 四面體間隙rB=0.225R 有 12 個 堆垛方式: ABABAB順序堆垛 hcp結構金屬有:Mg、Zn、Be、Cd等,密排六方晶格八面體間隙,密排六方晶格四面體間隙,密排六方晶格原子堆垛順序,密排六方的ABCABC 堆垛結構,2.2.2 多晶型性,多晶型性指某些金屬在不同溫度和壓力下具有不同的晶體結構。 多晶型性轉(zhuǎn)變指金屬在外部條件 (如 T 和 P) 改變時,其內(nèi)部從一種晶體結構向另一種晶體結構的轉(zhuǎn)變,又稱同素異構(同素異性)轉(zhuǎn)變 例如純鐵:,2.2.3 晶體的各向異性,各向異性:由于在不同方向上的原子排列的緊密程度不同使晶體在不同方向上的物理、化學和力學性能不同。而一般整個晶體不顯示各向異性,稱為偽等向性。 晶粒:組成晶體的結晶顆粒。 多晶體:凡由兩顆以上晶粒組成的晶體一般金屬都是多晶體。,晶 粒,多相合金,本節(jié)的基本要求,需掌握如下的概念和術語: 各向同性與各向異性;同素異構轉(zhuǎn)變

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