金属的晶体结构与结晶ppt课件.ppt

1 金属的晶体结构与结晶 2 一 纯金属的晶体结构 一 晶体与非晶体 1 晶体是指其组成微粒 原子或分子 呈规则排列的物质 它是固体物质中最多的一类 非晶体是指其组成微粒 原子或分子 呈无规则堆积在一起的物质 金属的晶体结构与结晶 2 区别 a 是否具有周期性 对称性 b 是否长程有序 c 是否有确定的熔点 d 是否各向异性 3 二 晶体结构的基本概念 1 晶格 如果把组成晶体的刚性质点用假想的线条连接起来 则为一个假想的空间格架 称为结晶格子 简称晶格 晶体中原子 离子或分子 规则排列的方式称为晶体结构 4 2 晶胞 晶胞是指组成晶格的最小几何单元 晶体学参数 a b c 晶格常数 a b c 3 晶格常数 晶胞中各棱边的长度称为晶格常数 5 体心立方晶格 胞 B C C 晶格 BodyCenteredCubic 体心立方晶格的晶胞中 八个原子处于立方体的角上 一个原子处于立方体的中心 角上八个原子与中心原子紧靠 三 常见的金属晶格类型 6 体心立方晶胞特征 1 晶格常数a b c 90 2 晶胞原子数在体心立方晶胞中 每个角上的原子同时属于8个相邻的晶胞 每个角上的原子属于一个晶胞仅为1 8 中心的原子完全属于这个晶胞 所以一个体心立方晶胞所含的原子数为2个 具有体心立方晶格的金属有钼 Mo 钨 W 钒 V 铁 Fe 912 等 7 面心立方晶格 胞 F C C 晶格 原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心 面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠 具有这种晶格的金属有铝 Al 铜 Cu 镍 Ni 金 Au 银 Ag 铁 Fe 912 1394 等 FaceCenteredCubic 8 面心立方晶胞的特征 1 晶格常数a b c 90 2 晶胞原子数 个 9 密排六方晶格 胞 H C P 晶格 十二个原子分布在六方体的十二个角上 在上下底面的中心各分布一个原子 上下底面之间均匀分布三个原子 具有这种晶格的金属有镁 Mg 镉 Cd 锌 Zn 铍 Be 等 Closepackedhexagonal 10 11 密排六方晶胞的特征 1 晶格常数晶胞是一个正六棱柱体 用底面正六边形的边长a和两底面之间的距离c来表达 两相邻侧面之间的夹角为120 侧面与底面之间的夹角为90 2 晶胞原子数 轴比 c a 12 二 金属的结晶 结晶与凝固的区别凝固 L SS可以是非晶结晶 一种原子排列状态 晶态或晶态 过渡为另一种原子规则排列状态 晶态 的转变过程一次结晶 L S晶态二次结晶 S S晶态 13 一 纯金属的结晶 1 纯金属的冷却曲线和过冷现象 1 冷却曲线 金属结晶时温度与时间的关系曲线称冷却曲线 曲线上水平阶段所对应的温度称实际结晶温度T1 曲线上水平阶段是由于结晶时放出结晶潜热引起的 2 过冷度 如图 液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷 理论结晶温度与实际结晶温度的差 T称过冷度 T T0 T1过冷度大小与冷却速度有关 冷速越大 过冷度越大 14 15 2 纯金属结晶的基本过程 纯金属的结晶是依靠两个密切联系的基本过程来实现的 第一 先在液体内部生成一批极小的晶体作为结晶核心或晶核 结晶由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成 液态金属中存在着原子排列规则的小原子团 它们时聚时散 称为晶坯 在T0以下 经一段时间后 即孕育期 一些大尺寸的晶坯将会长大 称为晶核 晶核形成后便向各方向生长 同时 又有新的晶核产生 晶核不断形成 不断长大 直到液体完全消失 每个晶核最终长成一个晶粒 两晶粒接触后形成晶界 第二 这些晶核逐渐长大 发展到整个液体 16 表示晶粒大小的尺度叫晶粒度 晶粒度可用晶粒的平均面积或平均直径表示 工业生产上采用晶粒度等级来表示晶粒大小 标准晶粒度共分八级 一级最粗 八级最细 通过100倍显微镜下的晶粒大小与标准图对照来评级 晶粒度 二 晶粒大小对金属力学性能的影响 17 三 晶体的同素异构转变 图2 16纯铁的冷却曲线 什么