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第二章 金属的晶体结构 　　 　　　 　　 　　　 　　 　　　 　　 　　　 　　 　　　 　　 　　　 　　 　　　 　　 　　 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。 　 　　 　　 　　 　　金属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。 　　 　　金属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。 * * 绪 论 金属材料通常都是一种晶体材料。金属的晶体结构指的是金属材料内部的原子排列的规律。它决定着材料的显微组织和材料的宏观性能。 第一节 金属的晶体结构 一、金属晶体的特性 (1)组成晶体的基本原子在三维空间是有一定规律的 (2)金属晶体具有确定的熔点 (3)金属晶体具有各向异性 第一节 金属的晶体结构 二、纯金属的晶体结构 晶体中原子(离子或分子)规则排列的方式称为晶体结构。 通过金属原子(离子)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。晶格的结点为金属原子(或离子)平衡中心的位置。 晶体 晶格 第一节 金属的晶体结构 二、纯金属的晶体结构 晶胞的几何特征可以用晶胞的三条棱边长a、b、c和三条棱边之间的夹角α、β、γ等六个参数来描述。其中a、b、c为晶格常数。 金属的晶格常数一般为1×10-10m～7×10-10m。 第一节 金属的晶体结构 通过晶体中原子中心的平面叫做晶面； 通过原子中心的直线为原子列，其所代表的方向叫做晶向。 晶面或晶向可用晶面指数或晶向指数来表达。 三、晶体中的晶面和晶向 第一节 金属的晶体结构 三、晶体中的晶面和晶向 主要晶面 [100]晶向族 ABB‘A’晶面指数即为(100)，ACC＇A＇和ACD＇的晶面指数分别为(110)、(111)。 OA的晶向指数为[100]，OB、OC的晶向指数分别为[110]、[111] 第一节 金属的晶体结构 三、晶体中的晶面和晶向 晶体各向异性的原因：对于实际使用的金属,由于其内部有许许多多个晶粒组成,每个晶粒在空间分布的位向不同,因而在宏观上沿各个方向上的性能趋于相同,晶体的各向异性就显示不出来了。 在立方晶系中,一个晶面指数与一个晶向指数数值和符号相同时,则该晶面与该晶向互相垂直,如(111)[111]。 晶面与晶向互相垂直 第一节 金属的晶体结构 四、三种常见的金属晶体结构 1.体心立方晶格(胞) 2.面心立方晶格(胞) 3.密排六方晶格(胞) 第一节 金属的晶体结构 体心立方晶格示意图 (1)体心立方晶格(胞)? ?? 具有体心立方晶格的金属有钼、钨、钒、α-铁等。 体心立方晶胞特征： ①晶格常数：a=b=c,α=β=γ=90° ②晶胞原子数：一个体心立方晶胞所含的原子数为2个。 第一节 金属的晶体结构 (1)体心立方晶格(胞)? 体心立方晶胞特征： ③原子半径：晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半,或晶胞中原子密度最大的方向上相邻两原子之间距离的一半称为原子半径(r原子)。 ④致密度：晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比称为 致 密度(也称密排系数)。体心立方晶胞的致密度为： 即晶胞(或晶格)中有68%的体积被原子所占据,其余为空隙。 第一节 金属的晶体结构 面心立方晶格示意图 (2)面心立方晶格(胞)? ?? 具有面心立方晶格的金属有铝、铜、镍、金、银、γ-铁等。 面心立方晶胞特征： ①晶格常数：a=b=c,α=β=γ=90° ②晶胞原子数： ③原子半径 ④致密度：0.74(74%) 第一节 金属的晶体结构 密排六方晶格示意图 (2)密排六方晶格(胞)? ?? 具有密排六方晶格的金属有镁、镉、锌、铍等。 密排六方晶胞特征： ①晶格常数：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： ③原子半径 ④致密度：0.74(74%) 第二节 金属的结晶过程 平面长大 树枝状长大 平面长大的规则形状晶体 树枝状长大的树枝状晶体 第三节 细化晶粒 金属结晶后，获得由大量晶粒组成的多晶体。一个晶粒是由一个晶核长成的晶体，实际金属的晶粒在显微镜下呈颗粒状。晶粒大小可用晶粒度来表示，晶粒度越大晶粒越细。 晶粒度表 0.022 0.031 0.044 0