绪论,第一章金属的结构与结晶课稿.ppt

3、面缺陷: 缺陷在一个方向的尺寸很小，而其余二个方向上的尺寸很大。 可分为晶界、亚晶界和相界三类。 4、晶界特性 (1)晶界有界面能，晶粒越细晶界越多，能量越高，越不稳定。 晶粒有自发长大的趋势； 晶界容易被腐蚀； 新相的晶核往往优先在晶界上形成。 (2)晶界内吸附：由于晶界处原子排列比较混乱，杂质原子向晶界处偏聚。 (3)细晶强化：由于晶界对材料的塑性变形起阻碍作用，所以晶粒越细，界面积越大，材料的强度越高。 300MPa 2000MPa 13400MPa §1-3 金属的结晶与铸锭 一、结晶的基本过程 (一)结晶的宏观现象 1、过冷现象：金属的实际结晶温度低于理论结晶温度（熔点）。 2、过冷度：金属的理论结晶温度Tm与实际结晶温度Tn之差。 △T=Tm-Tn0 3、同一成分的金属，冷却速度愈大，则过冷度也愈大。 4、临界过冷度（△Tk）：过冷度有一最小值，若过冷度小于这个值，结晶过程就不能进行。 (二)结晶过程的微观现象 1、形核：在液体中形成一些微小的作为结晶核心的固体（晶核）。 2、结晶就是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。 二、结晶时晶核的形成和成长过程 (一) 晶核形成时能量的变化 1、结晶过程的动力 当ΔT 0时，此时ΔG 0，液体中形成晶核时，这个区域中原子由液相转变为固相，使体积自由能降低，结晶才有可能自发进行。 6、八面体晶格间隙：间隙的中心位于立方体的面心，为不对称的扁八面体。 α-Fe(R=1.24A) 上下间隙尺寸： ≈0.38A 水平面间隙尺寸：≈1.57A。 碳的原子尺寸为1.54A。进入间隙时，上下原子要做较大的膨胀。 7、常用金属：α-Fe，Cr，Mo，W，V。 (二)面心立方晶格（fcc） 1、晶胞特点：8个原子组成一个立方体，立方体的每一面的中心有一个原子，在面对角线上原子相互接触。 2、晶格常数：a。 （a=b=c，α=β=γ=π/2 ） 3、原子半径： 4、晶胞的原子数：4个。 5、致密度：0.74。 6、八面体晶格间隙：间隙的中心位于立方体的体心。 γ-Fe：间隙尺寸：≈1.05A； 碳的原子尺寸：1.54A； 间隙周围原子位置稍微改变可容纳碳原子。 7、常用金属：γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。 (三)密排六方晶格（hcp） 1、晶胞特点：12个原子组成一个简单六方体，上下两个六方面的中心各有一个原子，而且在两个六方面之间还有三个原子。 2、晶格常数：a（六方面的边长）； c（上下六方面的间距）。 3、原子半径：r=a/2。 4、晶胞的原子数：6个。 5、致密度：0.74。 （理想hcp上下面和中心原子相接触，a/c=1.633） 6、常用金属：Mg，Zn，Be。 三、晶面及晶向 晶面：晶体中由原子组成的平面。 晶向：晶体中由原子排列成的方向。 (一)晶面指数 1、建立坐标系。 以待定晶面之外某一个原子为原点，以晶胞的三个棱边为三个坐标轴，以晶格常数作为相应坐标轴的度量单位。 2、求出该界面在三个坐标轴上的截距。 3、将三个截距之值变为倒数。 4、将这三个倒数按比例化为最小整数，并加上一圆括号。 5、倒数出现负值时，晶面指数中的这一数字之上冠以负号。 6、晶面指数表示一组相互平行的晶面。 ABC晶面 （111） AED晶面 （122） (二)晶向指数 1、建立坐标系。 以某一个原子为原点，通过该点平行于晶胞的三个棱边为三个坐标轴，以晶格常数作为相应坐标轴的度量单位。 2、定出该晶向上任两点的坐标，用末点坐标减去始点坐标。 3、将相减的结果按比例化为最小整数，并加上一方括号。 4、结果中出现负值时，晶向指数中的这一数字之上冠以负号。 5、晶向指数表示一组相互平行、方向一致的晶向。 (三)晶面及晶向的原子密度 体心立方晶格中， 原子密度最大的晶面是（110）， 晶向是［111］。 面心立方晶格中， 原子密度最大的晶面是（111）， 晶向是［110］。 (四)晶体的各向异性 由于晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，因而晶体在不同方向上的性能有所差异。 如冷轧硅钢片，当易于磁化的〈100〉晶向平行于轧制方向时，得到优异的磁导率。 § 1-2金属的实际结构和缺陷 一、多晶体结构 1、单晶体：内部的晶格位向完全一致的晶体。 2、晶粒：晶体中存在的内部晶格位向完全一致，而相互之间位向不相同的小晶体。 3、多晶体：由多个晶粒组成的晶体。 实际使用的金属材料均为多晶体。