典型金属的晶体结构晶格常数.PPT

固体材料的性能主要取决于其化学成分、组织结构及加工工艺过程。 所谓结构就是指物质内部原子在空间的分布及排列规律。 金属晶体结构是决定性能的内在基本因素之一。;§2.1 晶体结构理论;液体 -- 固体（晶体 或 非晶体）-- 凝固;§2.1 晶体结构理论;二、晶体结构;晶格、晶胞和晶格常数——这些为晶体结构的抽象描述（原子的堆垛模型）;晶胞原子数 一个晶胞内所含的原子数目。注意相邻晶胞的共有原子的计算方法。;§2.1 晶体结构理论;（二）典型金属的晶体结构;2. 面心立方晶格（fcc晶格）; 3. 密排六方晶格（hcp晶格）;§2.2 晶体缺陷理论;理想晶体：是指晶体中原子严格地成，完全规则和完整的排列，在每个晶格结点上都有原子排列而成的晶体。如理想晶胞在三维空间重复堆砌就构成理想的单晶体。 实际晶体：多晶体+晶体缺陷 晶体缺陷：是晶体内部存在的一些原子排列不规则和不完整的微观区域。晶体缺陷的相对数量很小，仅是局部偏离，金属的晶体性质不会因此而改变。; 实际晶体中存在的晶体缺陷，按几何特征可分为以下3种： （1）点缺陷 （2）线缺陷 （3）面缺陷 三种缺陷不是静止不变的，温度、工艺条件改变可以使其改变，以致产生、发展、运动和 交互。 ;§2.2 晶体缺陷理论; 线缺陷: 二维尺度很小而另一维尺度很大的缺陷。包括各种类型的位错。 位错：是指晶体中一部分晶体相对另一部分晶体发生了一列或若干列 原子有规律的错排现象。图为刃型位错。位错密度用ρ表示。;位错密度 ：单位体积中位错线的总长度, 或单位面积上位错线的根数,单位cm-2。 位错线附近的原子偏离了平衡位置,使晶格发生了畸变,对晶体的性能有显著的影响。 晶体的强度和位错密度有如图的对应关系。 当晶体中位错密度很低时,晶体强度很高；当在晶体中位错密度很高时,其强度很高。 但目前的技术,仅能制造出直径为几微米的晶须,不能满足使用上的要求。而位错密度很高易实现,如剧烈的冷加工可使密度大大提高,这为材料强度的提高提供途径。;§2.2 晶体缺陷理论;二、线缺陷; 面缺陷: 二维尺度很大而另一尺度很小的缺陷??? 金属晶体中的面缺陷主要有晶界和亚晶界。 ;§2.2 晶体缺陷理论;晶界的特性及作用： （1）晶界比晶粒本身容易被腐蚀和氧化，熔点较低，原子沿晶界扩散快。 （2）常温下晶界对金属的塑性变形起阻碍作用，即金属材料晶粒越细，晶界越多，其常温强度就越高。 （3）钢在热处理时，奥氏体晶粒会随加热温度的升高而长大，因此要严格控制加热温度。 （4）钢中第二相在加热时也会产生球化，如高碳钢锻造后进行球化退火，以使第二相即碳化物球化。但加热温度过高、保温时间过长，则球化物会自发长大、聚集，对性能不利。