金属的晶体结构与结晶80322.ppt

复习旧课：金属材料的力学性能 本节要求： 1、了解晶体与非晶体，晶格、晶胞、晶格常数的意义。 2、掌握三种常见的金属晶格类型。 3、掌握常见的晶体缺陷。 提问： 1、为什么金属材料和非金属材料、金属材料和金属材料会有性能上的差异？ 2、试想一下什么是晶体、什么是非晶体。 晶体的特征 1、具有固定的熔点 2、质点（原子、离子、分子）呈规则排列 3、具有各向异性（同一种晶体在不同方向性能也不一样）。比如金刚石和石墨。 当然，二者在一定条件下可以相互转化。比如非晶体玻璃经高温加热后转变为晶态玻璃（钢化玻璃）。 2.1.1、晶体结构的基本知识 2.1.2三种典型的金属晶格 金属晶体中，原子排列或多或少地存在局部遭到破坏呈现不完整或者偏离理想结构的区域，这一区域称为晶体缺陷。 电子显微镜下的位错 课堂练习 一、填空 1、自然界的固态物质，根据原子在内部的排列特征可分为_____和________两大类。 2、金属的晶格类型主要有___________、___________、____________三大类。 3、晶体的缺陷主要有_______、_______、__________。 4、根据溶质原子在溶剂中所占位置不同，固溶体可分为_________和_________两种。 5、金属的结晶包括______和_______两个过程。 课堂练习 二、问答题 1、画出pb、w、Zn的晶格示意图。 2、晶体与非晶体的主要区别是什么？ 结晶时细化晶粒的方法 1、增加过冷度(为什么) 2、变质处理 （1）加入一些难熔形核剂，增加形核率，细化晶粒，如液体铝中加入少量硼 （2）加入某些可熔物资，吸附在晶核表面，降低长大速度，如在钢中加入钛、硼、铝等，铸铁中加入硅、钙 3、振动，机械震动、超声波振动、电磁振动 * * 第二章 金属与合金的晶体结构与结晶 金属与非金属相比，不仅具有良好的力学性能、化学性能，而且还具有较优良的工艺性能。即使金属材料，不同金属、不同状态、不同成分也会有很大的差异。 2.1 金属的晶体结构 晶体 ： 非晶体 ： 固态下原子在物质内部作有规则排列即为晶体。 固态下物质内部原子呈现无序堆积状况的，称为非晶体。 思考：晶体与非晶体两者性能上的差异？ ① 空间点阵：把构成固体的基本质点看成空间的几何点，这 些点的空间排列阵容即为空间点阵。 ② 晶格：用一些假想线条将点阵中的质点连结起来所构成的 空间格架称为晶格。 ③ 晶胞：晶格中能够完全反映晶格特征的最小几何单元。 晶胞各边的尺寸a、b、c称晶格常数，其大小以 表示；其棱边夹角用α、β、γ表示。 ⑤原子半径 ：原子在某种晶格中的原子半径，等于晶胞中原子密度最大的方向上相邻两原子的中心之间距离的一半。 ⑥致密度：把原子看成刚性小球，原子所占体积与晶胞体积之比K。用来表示原子在晶格中排列的紧密程度。 ④晶格尺寸：用晶格常数表示。立方晶格中a=b=c，用一个常数a表示即可。 晶 格 晶 面 晶 向 晶 胞 体心立方晶格 1、体心立方晶格 体心立方晶格中： ① 原子半径 ; ② 原子数为 个； ④ 致密度 。 属这类晶格的金属有α-Fe、δ-Fe、Cr、Mo、W、V、Na等。他们大都具有较高的强度和韧性。 2．面心立方晶格 面心立方晶胞中： ① 原子半径为 ； ② 原子数为 ； ③ 致密度为0.74 。 属这类晶格的金属有γ-Fe、Ni、Al、Cu等。它们大都具有较高的塑性。 面心立方晶格 3．密排六方晶格 ① 晶格常数用a、c表示， 两者比值c/a≈1.633 ； ② 原子数为 ； ③ 原子半径 ； ④ 致密度为0.74 。 属这类晶格的 金属有Mg、Zn、Be、Cu等。他们大都具有脆性大、塑性差的特点。 密排六方晶格 计算密排六方晶体原子数 晶格类型 体心立方晶格 bcc 面心立方晶格 fcc 密排六方晶格 hcp 晶胞结构 晶胞常数 a＝b＝c， α＝β＝γ＝90℃ a＝b＝c α＝β＝γ＝90℃ a＝b c/a＝1.633 α＝β＝90 ℃ ,γ＝120℃ 晶胞内原 子数 原子半径 致密度 0.68 0.74 0.74 配位数