工程材料---材料的结构讲解.ppt

第二章 材 料 的 结 构;第一节 材料的结合方式;(2)、共价键 原子间借助共用电子对所产生的力而相互结合，该结合方式称为共价键——形成共用电子对.; (3)、金属键 金属正离子与自由电子间的静电作用使金属原子结合起来形成金属整体，该结合方式称为金属键。; (4)、分子键 存在于中性原子或分子间的结合力称为分子键，也称为范德华力。Ar、He、N2 (5)、氢键 氢键是一种特殊的分子间作用力。 当两种负电性大而原子半径较小的原子与氢原子结合时氢原子与一种原子之间形成共价键，与另一种原子形成氢键。F-H…F 其本质是静电吸引力，具有饱和性和方向性。;;二、工程材料的键性;一、材料的组织与特征; 2、显微组织; 晶体 —— 材料中的原子、离子、分子等在三维空间呈规则，周期性排列。;原子（离子）的刚球模型; 1、晶格 2、晶胞 3、晶格常数 a 、b 、 c ；α、β、γ 4、原子半径r: 原子排列最密方向相邻两个原子间距的一半 5、晶胞原子数：n 6、致密度 K=晶胞中原子所占V/晶胞总V;晶胞;晶胞;;X;（1）晶面指数的确定;5)晶面族{h k l }:;1)建立坐标系---选取坐标系原点O，过原点O的晶轴为坐标轴x,y, z, 以晶胞点阵矢量的长度作为坐标轴的长度单位。 2)过原点O作一直线OP，使其平行于待定晶向。 3)在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的3个坐标值。 4)将这3个坐标值化为最小整数u，v，w，加以方括号，[u v w]即为待定晶向的晶向指数。 如果为负值, ;立方晶格中的晶向;第三节 金属的晶体结构;（一）、体心立方晶格;体心立方晶胞原子数: 2 个原子 原子半径 ： 致密度: 举例:α-Fe、Cr、Mo、W、V等。 ;（二）面心立方晶格;;面心立方晶胞原子数: 4个原子 原子半径 ： 致密度: 举例:γ-Fe、 Al、Cu、Ni、Pb等。;（三）、密排六方晶格; 密排六方晶格晶胞原子数： 6个原子 致密度K=0.74 属于这种晶格的金属有Be、Mg、 Zn、Cd等。 ;;二、金属单晶体的各向异性 １、单晶体－－－晶体内部的晶格位向完全一致，称之为单晶体。晶格取向一致的晶体。 单晶体制取方法： 单晶材料的制备关键使是避免多余晶核的形成，保证唯一晶核的长大. 按照单晶材料原子的来源，可以分为液相法、气相法和固相法，其中液相法应用较多，如单晶硅的制备。 ２、性能特点－－各向异性 ３、产生原因----原子排列密度差异;三、实际金属晶体结构与晶体缺陷 (一)晶体结构 １、多晶体 ２、晶粒------外形不规则的颗粒状单晶 （晶粒与亚晶粒） ３、晶界------晶粒与晶粒间的交界面 （晶界与亚晶界） ４、多晶体的各向同性;2）点缺陷对材料性能的影响; ２、线缺陷（位错） ▲三种位错：刃型、螺型、混合型 ▲位错密度 ▲实际金属中位错分布：三维网状 ▲位错的主要特点： 引起晶格畸变 产生应力场 受力时易运动和增殖;; ３、面缺陷（晶界和亚晶界） 原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如前面讲的晶界和亚晶界是晶体中典型的面缺陷。 　特点：∵缺陷多，畸变大，杂质富集 　　　　∴强度、硬度高，熔点低，耐蚀性差 小结： ??上实际金属中点、线、面缺陷的存在，严重地破坏了金属晶体的完整性，从而大大地影响着金属材料的各项性能。;;;小结 1.固体中结合键:离子键、共价键、金属键、分子键及氢键 2.晶体学的基本概念，如晶格、晶胞、晶系、晶胞中的原子数、原子半径、致密度、晶面指数及晶向指数的标定 3.金属常见三种晶格类型：面心立方、体心立方及密排六方 4. 金属的晶体缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷 作业：P20 7、14、15、19、23、26