1、金属的晶体结构.pptVIP

金属材料的化学成分不同，其性能也不同。 延展性 物体在外力作用下能延伸成细丝而不断裂的性质叫延性；在外力（锤击或滚轧）作用能碾成薄片而不破裂的性质叫展性。 例如最细的白金丝直径不过1/5000mm,纯净的金属铂有高度的可塑性,可以冷轧制成厚度为0.0025mm的箔。 延展性最好金属的是金。有人将28克金延伸至65公里长。最薄的金箔只有1/10000mm厚，一两黄金，压成金箔可覆盖两个篮球场。 金属的延展性可以由金属的结构得到解释。当金属受到外力作用时，金属内原子层之间容易作相对位移，金属发生形变而不易断裂，因此，金属具有良好的变形性。但也有少数金属，如锑、铋、锰等，性质较脆，没有延展性。 1.2 金属的晶体结构 简单正交 a=b=c、α=β=γ=90°，构成立方体； 晶胞的8个角顶各有1个原子，立方体的中心有1个原子。 体心立方结构的金属有：α-Fe、Cr、V、Nb、Mo、W等。 密排六方晶格原子配位数 原子半径与晶格常数 体心立方 面心立方 密排六方 晶面指数与面间距的关系 面心立方密排面 密排六方晶格密排面 平衡空位浓度 温度升高，原子热运动加剧，原子离开平衡位置的可能性增大，空位数目增多。 若在有N个点阵结点的晶体中有n个空位，则C=n/N称为空位浓度。 热平衡条件下的空位浓度： C0=n/N=Ae-Q/kt A－常数 k－玻尔兹曼常数 Q－空位形成能 晶界： 晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面，称为晶粒间界，简 称晶界。 当相邻晶粒的位向差＜10°，称小角度晶界；位向差＞10°，称大角度晶界。 刃型位错的弹性性质 在位错线周围一有限区域内，原子离开了原平衡位置，即产生了晶格畸变，且在额外半原子面左右的畸变是对称的。就正刃型位错而言，滑移面上面的原子间距变小，晶格受压应力；滑移面下面的原子间距变大，晶格受拉应力；而在滑移面上，晶格受到切应力。 在位错中心，即额外半原子面的边缘处，晶格畸变最大，随距位错中心距离的增加，畸变程度逐渐减小。通常把晶格畸变程度大于其正常原子间距1/4的区域称为位错宽度，其值约为3－5个原子间距。 刃型位错的应力场可以与间隙原子和置换原子发生弹性交互作用。刃型位错往往总是携带大量的溶质原子，形成所谓的“柯氏气团”。 刃型位错的特征： ① 刃型位错有一个额外半原子面； ② 位错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，其中既有正应变，又有切应变。对于正刃型位错，滑移面上面的晶格受到压应力；滑移面下面的晶格受到拉应力。负刃型位错与此相反。 ③ 位错线与晶体滑移的方向相垂直，即位错线运动的方向垂直于位错线。 位错是晶体中原子 错排而成的一种晶体缺陷。 （结构的不完整性） 位错线并不是一条 实体线，只是形象地 表示位错是一种 线状缺陷。 根据原子错排特点不 同，位错分为：刃型位错、 螺型位错、混合位错。 * 刃位错的运动 螺型位错： 切应力使晶体右端上下两部分沿滑移面发生一个原子间距的相对切变，已滑移区和未滑移区的边界线就是螺型位错线。 螺形位错周围滑移面上下相邻的两个晶面的原子错排情况 已滑移区 未滑移区 过渡区 螺型位错的特征： ① 螺型位错没有额外半原子面； ② 位错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，其中没有正应变，只有切应变。 ③ 位错线与晶体滑移的方向相平行，即位错线运动的方向垂直于位错线。 柏氏矢量： 表示位错的性质的量，即表示不同类型位错晶格畸变的大小和方向。　　 确定方法： ① 在实际晶体中，从距位错线一定距离的无畸变区的任一原子M出发，以至相邻原子为一步，沿逆时针方向环绕位错线作一闭合回路，称之为柏氏回路。 　　③ 由完整晶体的回路终点Q到始点M引一矢量b，使该回路闭合，这个矢量即为这条位错线的柏氏矢量b。 ② 在完整的晶体中以同样的方向和步数做相同的回路，此时的回路没有封闭。 螺型位错的柏氏矢量： 在含有螺型位错的实际晶体中，围绕位错线作一个闭合的回路。 后在完整的晶体中作相似的回路。 回路不闭合，由终点向始点引出的矢量使回路闭合，此矢量即为该螺型位错的柏氏矢量b。 螺型位错的柏氏矢量： 在含有螺型位错的实际晶体中，围绕位错线作一个闭合的回路。 后在完整的晶体中作相似的回路，回