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Z1晶体结构概要
(四)、晶格中的间隙 五、Ni的晶体结构为面心立方,其原子半径为r = 0.1243nm,已知Ni的原子量为58.69,试求Ni的晶格常数和密度 ★ 2 柏氏矢量 —— 可表示出位错的性质、晶格畸变的大小、方向。 (1) 柏氏矢量的确定方法: 回路选定: 右手螺旋。 中: 柏氏矢量 拇: 位错正负(上正下负) 食: 位错线方向 (2)柏氏矢量的意义 ① 可判定位错性质 位错线⊥柏氏矢量——刃型 位错线∥柏氏矢量——螺型 位错线 b ② 描述了晶格畸变的大小与方向,指出了滑移后晶体上下部相对位移的方向与大小 ——柏氏矢量方向代表滑移方向。 ③ 位错只能终止于晶体表面,内部成封闭环 位错线 b (3)柏氏矢量的表示方法 —— 有大小的晶向指数 —— 用矢量在各晶轴上的分量表示 例: 又: 2 柏氏矢量的一般表达式: 柏氏矢量的模: (4) 位错的能量 位错线周围的原子偏离了平衡位置, 处于较高的能量状态, 高出的能量称位错能或位错的应变能: U= αGb2 切变模量 柏氏矢量的模 α:0.5~1.0 螺 刃 (5) 位错的反应 (分解与合成) 条件: ① 几何条件:∑b前= ∑b后; ② 能量条件:∑b2前 ∑b2后; 能量条件: 反应前 反应后 —— 故可以反应 —— 故不可以反应 反应后 3 位错密度和金属材料强度的关系 (1) 位错密度: 单位体积包含的位错总长度: ρ= L / V (m/m3) 或穿越单位截面积的位错线的数目: 退火软化金属中ρ=1010 ~1012 m - 2 冷变形金属中ρ= 1015 ~1016 m - 2。 10~1000km/cm3 100万公里/cm3 300MPa 2000MPa 13400MPa (2)金属强度和位错的关系 晶须中: ρ= 10m/cm3 有位错缺陷晶体 ——位错的可动性 完整晶体 金属强度和位错的关系: (1) 理论上:位错的存在是材料具有良好塑性变形的前提; ——低密度位错利于强度的提高 (2) 实际中: 位错密度较低时,↑ρ则σ↓,晶须, ——无工业实际意义 位错密度较高时,↑ρ则σ↑ 工业意义:形变强化、马氏体相变强化 金属铁须晶(直径1.6μm): 13400MPa, 退火工业纯铁: 300MPa, 强化处理合金钢: 2000MPa。 位错的产生: 金属结晶、塑性变形、相变过程中 位错的观察: 透射电镜等 三 面缺陷 两维尺寸很大,第三向尺寸很小 (1)晶界: 晶胞中的原子数 。 A E F C a 2a 3a 晶体结构特征分析: 1、点阵参数: a=b=c α=β=γ=90° 2、晶胞中原子数=1+8×1/8=2个 3、原子半径 r = √3 /4 a 。 B A C D E F G H a a a 2a 4 致密度 晶胞中所含原子的体积总和/晶胞体积 = n·V原子/V晶胞=(2x4πr3/3)/a3=0.68 5 配位数 指晶体结构中,与任一原子最近邻、等距离的原子数目,也可以理解为和任一原子接触的原子数目。 b.c.c 中为 8 ——配位数越大,原子排列越紧密。 描述原子排列紧密程度:致密度、配位数 (二)面心立方结构( face-centred cube, f.c.c) 面心立方晶体结构特征: 1 点阵参数:a=b=c α= β =γ 2 晶胞原子数: N=3+1=4 3 原子半径 r=√2a/4 4 配位数= 12 5 致密度= nv/V=(4×3πr3/4)/a3=0.74 γ-Fe(912~1394℃)、Cu、Ni、Al、Ag 等 ——塑性较高 a r=√2a/4 (三)密排六方结构( h.c.p) ( 了解) 金属:Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co等 晶体结构特征: 点阵参数: a1=a2=a3=a, α1=α2=α3=1200 平面轴X1、X
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