工程材料金属与合金的晶体结构幻灯片.ppt

（一）晶面指数 确定步骤 建立坐标系：确定原点 、坐标轴和度量单位 量截距：x,y,z。 取倒数：h’,k’,l’ 化整数：h,k,l 加圆括号：(hkl)。 例一.求截距为?、1、?晶面的指数 截距值取倒数为0、1、0，加圆括弧得（010） 例二.画出（112）晶面 取三指数的倒数1、1、1/2, 即为X、Y、Z三坐标轴上的截距 （二）晶向指数 确定步骤 建立坐标系 求坐标。u’,v’,w’ 化整数。 u,v,w. 加[ ]。[uvw]。 说明： 指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。 负值：标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。 案例 [110] [234] 第三节 合金的晶体结构 一、基本概念 纯金属的局限 合金 合金：两种或两种以上的金属与金属，或金属与非金属经一定方法合成的具有金属特性的物质。 组元：组成合金最基本的物质。可以是元素，也可以是稳定化合物。（如二元、三元合金〕 合金系：给定合金以不同的比例而合成的一系列不同成分合金的总称。如Fe-C，Fe-Cr等。 二、合金的相结构 相：合金中结构相同、成分和性能均一的组成部分。 相的分类：合金中的相按结构可分固溶体和金属化合物。 显微组织：由相组织起来形成的东西称为组织； 不同的相形成不同的组织； 相同的相由于其形态、数量、大小和分布的不同也可以形成不同的组织； 组织决定了材料的性能 单相合金 两相合金 缓冷 快冷 （一） 固溶体 合金组元在固态下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。 与固溶体晶格相同的组元为溶剂，一般在合金中含量较多；另一组元为溶质，含量较少。 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。例如铜锌合金中锌溶入铜中形成的固溶体一般用α表示, 亦可表示为Cu(Zn)。 按溶质原子所处位置分为置换固溶体和间隙固溶体。 间隙固溶体 溶质原子嵌入溶剂晶格各节点间的间隙所形成的固溶体。 形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径较小的非金属元素，如C、N、B等，而溶剂元素一般是过渡族元素。 形成间隙固溶体的一般规律为 r质/r剂0.59。 间隙固溶体都是有限、无序固溶体。 置换固溶体 置换固溶体：溶质原子代替部分溶剂原子，位于晶格节点位置的固溶体。 影响置换固溶体溶解度的因素： 原子尺寸因素：原子尺寸差越小，越易形成置换固溶体，且溶解度越大。△r=(rA-rB)/rA，当△r15%时，有利于大量互溶。 晶体结构因素：结构相同，溶解度大，有可能形成无限固溶体。 温度：温度越高，溶解度越大。 无限固溶体：Fe-Cr、Cu-Ni 有限固溶体：Cu-Zn、Cu-Sn 固溶体的性能 无论置换固溶体，还是间隙固溶体，由于溶质原子的存在都会使晶格发生畸变，使其性能不同于原纯金属。 但置换固溶体还会引起晶格常数的改变。 几千里外一个伪装的军事目标，居然被一丁点薄如蝉翼的碲镉汞材料探测出来。这是因为世界上任何物体都会发出人眼看不到的红外光，而用被誉为“猫头鹰眼睛”———碲镉汞薄膜做成的器件就可探测到红外光。经过多年研究，解决了红外光敏感材料碲镉汞光电跃迁的基本物理问题，让“猫头鹰眼睛”变得更犀利。 在碲锌镉等衬底上外延碲镉汞薄膜时，碲镉汞薄膜结构性质强烈依赖于衬底的质量，尤其是微观形貌特性；碲镉汞膜中的缺陷浓度随碲锌镉衬底缺陷浓度增大而增大，碲锌镉结构严重的不均匀的影响甚至会导致无法外延出光亮的碲镉汞膜；通过改变对碲锌镉衬底生长前的处理方式，可有效改善碲镉汞膜表面特性 实例：纯铜的σb 为220MPa, 硬度为40HBS, 断面收缩率ψ为70%。当加入1%镍形成单相固溶体后, 强度升高到390MPa, 硬度升高到70HBS, 而断面收缩率仍有50%。所以固溶体的综合力学性能很好, 常常作为合金的基体相。 固溶体与纯金属相比, 物理性能有较大的变化, 如电阻率上升, 导电率下降, 磁矫顽力增大。 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。 （二） 金属化合物 若新相的晶体结构不同于任一组成元素，则新相是组成元素间相互作用而生成的一种新物质，属于化合物，如碳钢中的Fe3C，黄铜中的β相（CuZn）以及各种钢中都有的FeS、MnS等等。 在这些化合物中，Fe3C和β相均具有相当程度的金属键及一定的金属性质，是一种金属物质，称为金属化合物。 而FeS、MnS具有离子键，没有金属性质，属于一般的化合物，因而又称为非金属化合物。 在合金中，金属化合物可以成为合金材