1金属的晶体结构-2.pptVIP

机械工程材料 材料学院 范广新 fangx@hpu.edu.cn 复习与回顾 材料结合键的种类 晶格、晶胞等基本概念、致密度、配位数。 常见金属的晶体结构类型 Miller指数标定方法、步骤。 晶体与非晶体的本质区别 单晶体与多晶体（各向异性、各向同性） §1-2 实际金属晶体的缺陷 晶体缺陷 实际金属不是理想完美的单晶体, 结构中存在有许多不同类型的缺陷。 晶体缺陷：晶体中原子偏离其平衡位置而出现不完整性的区域，称为晶体缺陷。 一.点缺陷： 1.空位（空穴） —无原子的结点 2.间隙原子 —位于晶格间隙 3.置换原子 影响：点缺陷会使邻近原子相互间的作用失去平衡，影响周围原子的正常排列，造成晶格的局部弹性畸变。 导致强度、电阻率升高；并对扩散和相变过程有很大的影响。 二.线缺陷 ————主要指位错 （1）刃型位错 位错对材料的影响 位错线周围原子的排列规律被打乱，晶格发生较严重的畸变。 位错的存在对金属的力学性能、物理性能和化学性能以及塑性变形、扩散、相变等许多过程都有重要影响。 缺陷存在的意义 金属的晶粒越细，单位体积中晶界和亚晶界面积越大，金属的强度越高，这就是金属的细晶强化。 金属中晶体缺陷的存在是不可避免的，它破坏了晶体的完整性，对金属的力学性能、物理性能、化学性能以及许多变化过程都会产生影响。 改变缺陷的数量和分布，已成为改善金属性能的重要途径。 但，晶体缺陷的存在并不改变金属的晶体性质。 §1-3 合金的相结构 相：在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称之为相。 组织：合金的组织是指肉眼或借助于显微镜所观察到的合金的相组成及相的数量、形态、大小、分布特征。 固态合金中的相，按其晶格结构的基本属性可分为固溶体和金属间化合物两大类 1 固溶体 定义：合金结晶时若组元相互溶解所形成的固相晶体结构与组成 合金的某一组元相同，则这类固相称为固溶体。 溶剂：固溶体中含量较多的组元称为溶剂， 溶质：含量较少的组元称为溶质。 表示方式：固溶体用α、β、γ等符号表示。A、B组元组成的固溶体也可表示为A(B), 其中A为溶剂, B为溶质。 1.1、固溶体的分类 1. 按照溶质原子在溶剂晶格中的配置情况即所占的位置。 （1）置换固溶体：置换固溶体是指溶质原子占据了溶剂原子晶格中的某些节点位置而形成的固溶体。 （2）间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 2. 按溶质原子在溶剂中的溶解能力 (1) 有限固溶体：固溶体中溶质的含量即为固溶体的浓度，用质量分数或摩尔分数表示。在一定温度和压力下，溶质在溶剂中的极限浓度即为溶质在固溶体中的溶解度。通常固溶体的溶解度是有限的，这类固溶体称为有限固溶体。 (2）无限固溶体：溶质以任意比例溶入溶剂，即溶质溶解度可达100%，则固溶体为无限固溶体，也称连续固溶体。 3. 按溶质原子在固溶体中分布的规律性 (1) 有序固溶体：少数合金在一定条件下，溶质原子会以一定比例按一定规律分布在溶剂晶格结点上，这种固溶体称为有序固溶体。 (2)无序固溶体：溶质原子随机地分布于溶剂晶格中形成的固溶体为无序固溶体。 1.2 影响固溶体溶解度的因素 1）原子尺寸：溶质原子与溶剂的原子尺寸差别越小，越易形成置换式固溶体，且溶解度大。 2）晶体结构：晶格类型相同是形成无限固溶体的必要条件 3）负电性：负电性相差很大时易形成化合物； 4）电子浓度：溶剂的价电子浓度↑则溶解度↓。 1.3固溶体的特性 晶格畸变 固溶强化 通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。 2.金属间化合物 金属间化合物 两组元A和B组成合金时，除了能形成以A或B为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A或B组元均不相同的新相，这类相常位于相图的中间位置，故通常称之为中间相。 一般可用分子式AxBy大致表示。例如碳钢中的Fe3C，黄铜中的CuZn(?相)及铝合金中的CuAl2(?相)等。 这类相均具有相当程度的金属键以及一定的金属特性，故又称为金属间化合物。 3. 间隙化合物 由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原子半径较小的非金属元素形成的化合物为间隙化合物。尺寸较大的过渡族元素原子占据晶格的结点位置，尺寸较小的非金属原子则有规则地嵌入晶格的间隙之中。 根据非金属元素（X）与过渡族金属元素（M）原子半径的比值，可将其分为两类。 1).当rx/rM?0.59时， 形成间隙相。金属原子形成与其本身晶格类型不同的一种新结构，非金属原子处于晶格的间隙中。 2).当rx/rM ?0.59，间隙化合物 。其晶体结构都很复杂，有的一个晶胞中就含有