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文档简介
第三节材料的结构第1页,课件共30页,创作于2023年2月晶格与晶胞第2页,课件共30页,创作于2023年2月2晶系:根据晶胞参数不同,将晶体分为七种晶系。90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。立方晶系:a=b=c,
=
=
=90六方晶系:a1=a2=a3
c,
=
=90,
=120立方六方四方菱方正交单斜三斜
晶格常数:晶胞个边的尺寸a、b、c。各棱间的夹角用
、
、
表示。第3页,课件共30页,创作于2023年2月3原子半径:晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。晶胞原子数:一个晶胞内所包含的原子数目。配位数及致密度:配位数是指晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。致密度:晶胞中原子本身所占的体积百分数。第4页,课件共30页,创作于2023年2月1.体心立方晶格二、常见金属的晶格类型第5页,课件共30页,创作于2023年2月
体心立方结构(b.c.c)晶胞原子数2原子半径:第6页,课件共30页,创作于2023年2月体心立方晶格中与任一原子处于相等距离并相距最近的原子数为8所以体心立方晶格的配位数(CN)为8晶胞体积为a3,晶胞内含有2个原子,所以它的致密度是:已知:体心立方结构的原子半径第7页,课件共30页,创作于2023年2月体心立方晶格原子个数:2配位数:8致密度:0.68属于该类晶格的常见金属有α-Fe(<912oC)、δ-Fe(>1400oC)、Cr、W、Mo、V等晶格常数:a(a=b=c)原子半径:第8页,课件共30页,创作于2023年2月面心立方结构(f.c.c)晶胞原子数4原子半径:致密度:0.74第9页,课件共30页,创作于2023年2月
a42r=:原子半径原子个数:4配位数:
12致密度:0.74常见金属:
-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等晶格常数:a面心立方晶格第10页,课件共30页,创作于2023年2月3密排六方结构(h.c.p)第11页,课件共30页,创作于2023年2月a21r=:原子半径原子个数:6配位数:
12致密度:0.74常见金属:
Mg、Zn、Be、Cd等晶格常数:底面边长a和高c,c/a=1.633密排六方晶格第12页,课件共30页,创作于2023年2月三、立方晶系晶面、晶向表示方法晶体中各方位上的原子面称晶面。各方向上的原子列称晶向。1.晶面指数表示晶面的符号称晶面指数。其确定步骤为:(1)选坐标,以晶格中某一原子为原点(注意不要把原点放在所求的晶面上),以晶胞的三个棱边作为三维坐标的坐标轴。第13页,课件共30页,创作于2023年2月(2)以相应的晶格常数为单位,求出待定晶面在三个轴上的截距。(3)求三个截距的倒数。(4)将所得数值化为最小整数,加圆括弧,形式为(hkl)。第14页,课件共30页,创作于2023年2月(1)确定原点,建立坐标系,过原点作所求晶向的平行线。(2)求直线上任一点的坐标值。●(3)按比例化为最小整数,加方括弧。形式为[uvw]。2.晶向指数表示晶面的符号称晶面指数。其确定步骤为:第15页,课件共30页,创作于2023年2月⑶晶面族与晶向族(hkl)与[uvw]分别表示的是一组平行的晶向和晶面。指数虽然不同,但原子排列完全相同的晶向和晶面称作晶向族或晶面族。分别用{hkl}和<uvw>表示。第16页,课件共30页,创作于2023年2月说明:①在立方晶系中,指数相同的晶面与晶向相互垂直。②遇到负指数,“-”号放在该指数的上方。--③晶向具有方向性,如[110]与[110]方向相反。XZY(221)[221][110][110]第17页,课件共30页,创作于2023年2月(四)、金属的实际结构与晶体缺陷单晶体:其内部晶格方位完全一致的晶体。多晶体:晶粒:实际使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成,这些小晶体称为晶粒。晶界:晶粒之间的交界面。晶粒越细小,晶界面积越大。多晶体:由多晶粒组成的晶体结构。第18页,课件共30页,创作于2023年2月1.点缺陷
空间三维尺寸都很小的缺陷。空位间隙原子置换原子第19页,课件共30页,创作于2023年2月2.线缺陷—晶体中的位错位错:晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移,滑移面上滑移区与未滑移区的刃型位错
螺型位错交界线称作位错。分为刃型位错和螺型位错。第20页,课件共30页,创作于2023年2月刃型位错和螺型位错刃位错的形成第21页,课件共30页,创作于2023年2月刃型位错:当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面,该晶面象刀刃一样切入晶体,这个多余原子面的边缘就是刃型位错。位错密度:单位体积内所包含的位错线总长度。第22页,课件共30页,创作于2023年2月3.面缺陷—晶界与亚晶界晶界是不同位向晶粒的过度部位,宽度为5~10个原子间距,位向差一般为20~40°。亚晶粒是组成晶粒的尺寸很小,位向差也很小(10’~2
)的小晶块。亚晶粒之间的交界面称亚晶界。亚晶界也可看作位错壁。第23页,课件共30页,创作于2023年2月二、合金的相结构合金是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。组成合金的元素可以是全部是金属,也可是金属与非金属。组成合金的元素相互作用可形成不同的相。Al-Cu两相合金黄铜第24页,课件共30页,创作于2023年2月所谓相是指金属或合金中凡成分相同、结构相同,并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。显微组织实质上是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。固态合金中的相分为固溶体和金属化合物两类。单相合金两相合金第25页,课件共30页,创作于2023年2月(一)固溶体合金中其结构与组成元素之一的晶体结构相同的固1.固溶体的分类按溶质原子所处位置分为置换固溶体和间隙固溶体。
相称固溶体。习惯以、、表示按溶解度可分为有限固溶体和无限固溶体。溶质原子呈无序分布的称无序固溶体,呈有序分布的称有序固溶体。第26页,课件共30页,创作于2023年2月2.固溶体的性能随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度增加,塑性、韧性下降—固溶强化。产生固溶强化的原因是溶质原子使晶格发生畸变及对位错的钉扎作用。与纯金属相比,固溶体的强度、硬度高,塑性、韧性低。但与化合物相比,其硬度要低得多,而塑性和韧性则要高得多。第27页,课件共30页,创作于2023年2月(二)金属化合物合金中其晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同的固相称金属化合物。金属化合物具有较高的熔点、硬度和脆性,并可用分子式表示其组成。1.
正常价化合物—符合正常原子价规律。如Mg2Si2.电子化合物—符合电子浓度规律。如Cu3Sn。
电子浓度为价电子数与原子数的比值。3.
间隙化合物—由过渡族元素与C、N、B、H等小原子半径的非金属元素组成。第28页,课件共30页,创作于2023年2月(1).间隙相:r非/r金0.59时形成的具有简单晶格结构的间隙化合物。间隙相具有金属特征和极高的硬度及熔点,非常稳
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