金属学4-20100910.ppt

1.3.2 晶体的堆垛方式 晶体可以有三种堆垛方式： 晶胞、间隙和晶面 任何晶体都可以看成是由任意给定的（hkl）原子面一层一层地堆垛而成的。 密排面 plane b.c.c. f.c.c. (100) 4 5 (110) 5 6 (111) 3 6 (120) 2 3 (221) 1 1 The most important planes are the ones of high atomic population and largest interplanar distance. In the b.c.c. structure these are the {110} planes and in the f.c.c. structure these are the {111} planes. 1.3.3 多晶型性 某些固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体结构即具有多晶型性，转变的产物称为同素异构体。 例如，铁在912℃以下为体心立方结构，称为a-Fe；在912－1394℃具有面心立方结构，称为g-Fe；温度超过1394℃至熔点间又变成体心立方结构，称为d-Fe。 [3] 在912℃时，bcc铁的单位晶胞体积为0.02464 nm3。 fcc铁的单位晶胞体积为0.0486 nm3。当铁由bcc转变为fcc时，其密度改变的百分比是多少？ [4] 纯铁在912℃时，由bcc转变为fcc结构，体积减少1.06%，求原子半径相对变化的百分率。 1.4 合金相的晶体结构 1.4.1 合金相 纯金属有用途，但强度低、性能单一，因此，工业上广泛使用的金属材料绝大多数是合金（alloy）。 合金：是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法(如MA法)组合而成并具有金属特性的物质。 组成合金的基本的独立的物质称为组元。 组元可以是金属和非金属元素，也可以是化合物。 应用最普遍的碳钢和铸铁就是主要由铁和碳所组成的合金，黄铜则为铜和锌的合金。 两个组元组成的合金叫二元合金(binary alloy)； 三个组元组成的合金叫三元合金(ternary alloy)。 改变和提高金属材料的性能，合金化是最主要的途径(目前知道的还有什么途径？)。 欲知合金元素加入后是如何起到改变和提高金属性能的作用，首先必须知道合金元素加入后的存在状态，即可能形成的合金相及其组成的各种不同组织形态。 相（phase）：是合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。 合金中相与相之间由界面隔开，越过（相）界面，结构与性质发生突变。 由一种相组成的合金称为单相合金，而由几种不同的相组成的合金称为多相合金。 尽管合金中的组成相多种多样，但根据合金组成元素及其原子相互作用的不同，固态下所形成的合金相可分为固溶体和中间相两大类。 固溶体（solid solution）：是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂组元的晶体结构类型。 如果组成合金相的异类原子有固定的比例，所形成的固相的晶体结构与所有组元均不同，则称这种合金相为金属(间)化合物（compound）。 这种相的成分多数处在A在B中溶解限度和B在A中的溶解限度之间，因此也叫做中间相。 合金组元之间的相互作用及其所形成的合金相的性质主要是由它们各自的： 电化学因素； 原子尺寸因素； 电子浓度。 三个因素控制 。 1.4.2 固溶体 按溶质原子在点阵中存在的位置来区分：置换固溶体、间隙固溶体； 按溶质原子在溶剂原子中的溶解度来区分：有限固溶体、无限固溶体； 按溶质原子在固溶体中的分布来区分：无序固溶体、有序固溶体。 当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。 金属元素彼此之间一般都能形成置换固溶体，但溶解度视不同元素而异，有些能无限溶解，有的只能有限溶解。 影响置换固溶体溶解度的因素很多，主要取决于以下几个因素：晶体结构、原子尺寸因素、电负性因素 （化学亲和力）、原子价因素。 影响因素（1）组元的晶体结构： 晶体结构相同，溶解度高。 如果两组元的晶体结构类型不同，组元间的溶解度只能是有限的。 形成有限固溶体时，溶质元素与溶剂元素的结构类型相同，则溶解度通常也较不同结构时为大。 影响