二.金属的晶体结构

金属的晶体结构 一 晶格与晶胞二 典型的3种金属晶体结构三 立方晶系的晶面和晶向四 晶体的各向异性五 Fe的多晶型性六 实际金属中的晶体缺陷 一 晶格与晶胞 晶体中原子规则排列的方式称为晶体结构 通过金属原子的中心划出许多空间直线 这些直线将形成空间格架 这种格架称为晶格 能反映晶格特征的最小组成单元称为晶胞 晶胞的几何参数 a b c 棱边长 夹角 a b c为晶格常数 金属的晶格常数为 1 10 10m 7 10 10m 二 典型的3种金属晶体结构1 体心立方晶格 Mo W V Fe 1 常数a b c 90 2 晶胞原子数 2 3 原子半径 a 4 4 致密度 0 68 5 Fe的晶格常数 a 2 86 912 2 面心立方晶格 Al Cu Ni Au Ag Fe Pt Pb 1 晶格常数a b c 90 2 晶胞原子数 4 3 原子半径 a 4 4 致密度0 74 5 Fe的晶格常数 a 3 65 912 3 密排六方晶格 Mg Ti Cr Zn Be 1 晶格常数 a 底面正六边形边长 c 两底面间距离 两相邻侧面间夹角为120 侧面与底面间夹角90 2 晶胞原子数 6 3 原子半径 a 2 4 致密度 0 74 5 Mg的晶格常数 a 3 21 c 5 21 三 立方晶系的晶面和晶向1 立方晶胞三组重要晶面 1 晶胞表面 2 过两条平行棱边的面 3 过三个角点的面 2 立方晶胞三组重要晶向 1 平行于晶胞棱线的晶向 2 平行于晶胞表面对角线的晶向 3 平行于晶胞体对角线的晶向 四 晶体各向异性在晶体中 不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同 它们之间的结合力的大小也不相同 因而金属晶体不同方向上的力学性能和理化性能不同 这种性质叫做晶体各向异性 晶面原子密度计算例 五 Fe的多晶型性 Fe Mn Ti Co等金属具有多晶型性 当温度 压强 改变时 金属由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多晶型转变 同素异构转变 六 实际金属中的晶体缺陷1 点缺陷 1 空位 2 间隙原子 3 异类原子点缺陷造成局部晶格畸变 使金属的电阻率 屈服强度增加 密度发生变化 2 线缺陷 1 刃型位错 2 螺型位错 位错的存在极大地影响金属的机械性能1 金属晶须 仅含极少量位错 屈服点 s很高铁晶须 1 8 m 长10mm s 13400MPa2 当含有一定量的位错时 强度降低退火态工业纯铁 s 180 230MPa3 当进行形变加工时 位错密度增加 s将会增高 位错强化 实际金属为多晶体 是由大量外形不规则的小晶体即晶粒组成的 每个晶粒基本上可视为单晶体 所有晶粒的结构完全相同 但彼此之间的位向不同 位向差为几十分 几度或几十度 晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界 晶界呈网状 晶界上原子的排列规则性较差 同时存在空位 位错和杂质原子 3 面缺陷 1 晶界 2 亚晶界 晶粒是由许多位向差在1 2度以内的所谓亚晶粒组成的 晶粒内的亚晶粒又叫晶块或嵌镶块 亚晶粒之间的边界叫亚晶界 亚晶界是位错规则排列的结构 晶界和亚晶界均可提高金属的强度 晶界越多 晶粒越细 金属的塑性变形能力越大 塑性越好 细晶强韧化 作业一 术语解释17 晶格 晶胞 晶格常数 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 致密度 晶向 晶面 同素异构转变 刃型位错 螺型位错 空位 间隙原子 晶界 亚晶界 晶体缺陷二 填空选择题 P3 2 4 P3 3 1 三 综合分析题6 7 列表计算体心立方晶格 面心立方晶格中三个主要晶面和晶向的原子密