第一章 工程材料的结构.ppt

3、立方晶系晶面、晶向表示方法 晶体中各方位上的原子面称晶面 各方向上的原子列称晶向 1）晶面指数 表示晶面的符号称晶面指数。其确定步骤为： ⑴ 确定原点，建立坐标系，求出所求晶面在三个坐标轴上的截距。 ⑵ 取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加圆括弧，形式为（hkl）。 例一、求截距为1,?,?晶面的指数。 截距值取倒数为1,0,0，加圆括弧得（100） 例二、求截距为1，2，3晶面的指数。 取倒数为1，1/2，1/3，化为最小整数加圆括弧得(632) 例三、画出（221）晶面。 2）晶向指数 表示晶面的符号称晶面指数。其确定步骤为： ⑴ 确定原点，建立坐标系，过原点作所求晶向的平行线。 ⑵ 求直线上任一点的坐标值 并按比例化为最小整数，加 方括弧。形式为[uvw]。 例一、已知某过原点晶向上一点的坐标为1，1.5，2，求该直线的晶向指数。 将三坐标值化为最小整数加方括弧得[234]。 例二、已知晶向指数为[110]，画出该晶向。 找出1，1，0坐标点，连接原点与该点的直 线即所求晶向。 那些指数虽然不同，但原子排列完全相同的晶向和晶面称作晶向族或晶面族。分别用{hkl}和uvw表示。 立方晶系常见的晶面为： {110} 立方晶系常见的晶向为： 111 说明： ① 在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。 ② 遇到负指数，“-”号放在该指数的上方。 b.线缺陷(位错)—二维尺度很小，另一维尺度很大的原子错排 位错：晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错。有刃型位错和螺型位错两种类型。 刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是刃型位错。 半原子面在滑移面以上的称正位错，用“?”表示。 半原子面在滑移面以下的称负位错，用“?”表示。 位错密度：单位体积内所 包含的位错线总长度。 ? = S/V (cm/cm3或1/cm2) 金属中的位错密度为104~1012 /cm2 。 位错对性能的影响：金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。从? - ? 关系可以看出，减少或增加位错密度都可以提高金属的强度。 电子显微镜下的位错 §2.2合金的相结构 合金是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特 性的物质。 组成合金的元素可以是全部是金属，也可是金属与 非金属。 组成合金的元素相互作 用可形成不同的相。 所谓相是指金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。 显微组织实质上是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 固态合金中的相分为固溶体和金属化合物两类。 2、金属化合物 合金中其晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同的固相称金属化合物。金属化合物具有较高的熔点、硬度和脆性，并可用分子式表示其组成。 当合金中出现金属化合物时，可 提高其强度、硬度和耐磨性，但 降低塑性。 金属化合物也是合金的重要组成相。 ⑴ 正常价化合物—符合正常原子价规律。如Mg2Si。 ⑵ 电子化合物—符合电子浓度规律。如Cu3Sn。 电子浓度为价电子数与原子数的比值。 ⑶ 间隙化合物—由过渡族元素与C、N、B、H等小原子半径的非金属元素组成。 ② 具有复杂结构的间隙化合物 当r非/r金0.59时形成复杂结构间隙化合物。 如FeB、Fe3C、Cr23C6等。其中Fe3C称渗碳体，是钢中重要组成相，具有复杂斜方晶格。 化合物也可溶入其它元素原子，形成以化合物为基的固溶体。 Al-Cu两相合金 1、固溶体 组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元 之一相同的固相称为固溶体A（B）。A：溶剂 B：溶质 ①分类 a.按溶质原子的位置分 置换固溶体 其中溶质原子占据溶质原子点阵位置的 固溶体。晶格类型相同,原子半径相差 不大,电化学性质相近. 间隙固溶体?溶质原子位于溶剂原子点阵的间隙位 置中的固溶体， 原子半径较小。 b.按溶解度分 有限固溶体 无限固溶体 c.按分布有序度分 有序固溶体 无序固溶体 ②固溶强化 由于溶质原子溶入溶剂晶格产生晶格畸变而造成材料硬度升高，塑性和韧性没有明显降低。 溶质原子溶入→晶格畸变→位错运动阻力上升→金属塑性变形困难→强度、硬度升高。 铁碳合金中的Fe3C ① 间隙相：r非/r金