工程材料及热加工工艺晶体结构.ppt

⑷ 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? ⑸ 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。 体心立方晶格的参数 面心立方晶格的参数 密排六方晶格的参数 1. 点缺陷 空间三维尺寸都很小的缺陷。 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交界线称作位错。有刃型位错和螺型位错两种类型。 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。 半原子面在滑移面以上的称正位错，用“?”表示。 半原子面在滑移面以下的称负位错，用“?”表示。 位错密度：单位体积内所 包含的位错线总长度。 ? = S/V (cm/cm3或1/cm2) 金属中的位错密度为104~1012 /cm2 。 位错对性能的影响：金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。从? - ? 关系可以看出，减少或增加位错密度都可以提高金属的强度。 电子显微镜下的位错 晶界的特点： ① 原子排列不规则。 ② 熔点低。 ③ 耐蚀性差。 ④ 易产生内吸附，外来原子易在晶界偏聚。 ⑤ 阻碍位错运动，是强化部位，因而实际使用的金属力求获得细晶粒。 ⑥ 是相变的优先形核部位 树枝状晶体生长示意图 冷却曲线 t T T0 Tn 理论结晶温度 开始结晶温度 }?T 过冷度 ?T= T0 - Tn 纯金属结晶的条件就是应当有一定的过冷度 1.　冷却曲线与过冷度 冷却速度越大，则过冷度越大。 比如：纯铁的结晶 过冷现象和过冷度 T0 ： Fe的理论结晶温度=1539℃； Tn ： Fe的实际结晶温度（实际生产时的冷却速度下结晶温度） T’ ： Tn温度下结晶，释放结晶潜热，温度升高形成的平台，极缓慢条件下=1538 ℃ 纯铁的冷却曲线 ΔT T0 Tn t T’ ΔT=T0-Tn 为过冷度 3. 纯金属的结晶过程 形核和晶核长大的过程 液态金属 形核 晶核长大 完全结晶 结晶过程 形核与长大 两种形核方式 两种长大方式 均匀长大 自发形核：以液体中具有临界半径r*的小晶体为核心，长大成一个个晶粒。 外来形核：往溶液中添加高熔点物质，使之成为结晶核心，细化晶粒。例如：往钢水中添加Al，脱氧的同时产生Al2O3核心；往灰口铁溶液中加入硅铁或硅钙铁合金，可以细化灰口铁晶粒，称为孕育铸铁或变质铸铁。 均匀长大 树枝状长大 * * 第2章　金属的晶体结构与结晶 2.1 金属的晶体结构 2.2 金属的实际晶体结构 2.3 纯金属的结晶与铸锭 C60 2.1 金属的晶体结构 晶体：指原子呈规则排列的物质，如金刚石、石墨和固态金属及合金等。晶体具有固定的熔点、规则的外形、各向异性。 非晶体：原子呈无规则排列的物质，如玻璃、松香、沥青、石蜡等。非晶体没有固定的熔点、规则的外形，各向同性。 2.1.1、晶体基础 1、晶体与非晶体 晶态 非晶态 金属的结构 晶态 非晶态 SiO2的结构 非晶态 晶态 2、晶格、晶胞与晶格常数 ⑴ 晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。直线的交点（原子中心）称结点。由结点形成的空间点的阵列称空间点阵 晶胞：从晶格中取出来的、能够完全反映晶格特征的最小几何单元。 立方 六方 四方 菱方 正交 单斜 三斜 ⑶ 晶格常数：晶胞个边的尺寸 a、b、c。各棱间的夹角用?、?、?表示。 ⑹ 晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。 ⑺ 配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。 (8) 致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。 图2-1　简单立方晶格与晶胞示意图a)晶体中原子排列　b)晶格　c)晶胞及晶格参数 体心立方：（BCC） a＝b＝c，α＝β＝γ＝90 α－Fe、W、Mo、 Cr、V等金属为bcc结构 面心立方：（FCC） a＝b＝c，α＝β＝γ＝90℃, γ－Fe、Cu、Al、Ni、 Pb等金属为fcc结构 密排六方：（HCP） 边长为a，高为c，c/a≈1.633, 例如：Zn、Mg、Be等金属为hcp结构 体心立方：（bcc） 面心立方：（fcc） 密排六方（hcp） 2.1.2 常见的金属晶体结构 BCC FCC HCP 1）体心立方晶格BCC （Body Centered Cube ） 晶格常数：a(a=b=c) 原子半径： 原子个数：2 配位数：8 致密度：0.68 常见金属：?-Fe、Cr、