3、金属材料的晶体结构.pptVIP

 晶体与非晶体 晶体与非晶体的转变 晶体与非晶体在一定条件下可以相互转变 玻璃经长时间加热能变为晶态玻璃； 金属从高温液态急冷，可变为非晶态金属； 非晶态金属具有高的强度与韧性等一系列突出性能，近年来已为人们所重视。 晶胞 在元素周期表一共约有110种元素，其中80多种是金属，占2/3。而这80多种金属的晶体结构大多属于三种典型的晶体结构。它们分别是： 1、体心立方晶格 2、面心立方晶格 3、密排六方晶格 体心立方晶格的晶胞中,八个原子处于立方体的角上,一个原子处于立方体的中心, 角上八个原子与中心原子紧靠。?????? ? ??? 体心立方晶胞特征： ? 晶格常数：a=b=c, α=β=γ=90° 具有体心立方晶格的金属有： 钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、 α-铁(α-Fe, 912℃)等。 2、面心立方晶胞的特征 金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。 面心立方晶胞的特征： 晶格常数：a=b=c, α=β=γ=90° 具有这种晶格的金属有： 铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、 银(Ag)、γ- 铁(? γ-Fe, 912℃～1394℃)等。 3、密排六方晶格 十二个金属原子分布在六方体的十二个角上, 在上下底面的中心各分布一个原子, 上下底面之间均匀分布三个原子。具有这种晶格的金属有镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。????????? 密排六方晶胞的特征： 晶格常数：用底面正六边形的边长a和两底面之间的距离c来表达, 两相邻侧面之间的夹角为120°, 侧面与底面之间的夹角为90°。 具有这种晶格的金属有镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等 单晶体与多晶体 如果晶体中所有原子排列位向一致，这个晶体称为单晶体，也就是说单晶体是由一个晶粒组成的。单晶体只有通过特殊的方法才能制取，如在电子行业中广泛使用的硅或锗单晶体。实际金属多是由许多单晶体组成的多晶体，每一个单晶体称为一个晶粒，其边界称为晶界。 单晶体具有各向异性，而多晶体则具有各向同性。 （三）金属的实际晶体结构 2、实际金属结构的特点 实际金属结构的一个特点是多晶体（只有少数单晶体），即由许多晶格取向不同的小单晶体组成。每个小单晶体称为晶粒。晶粒之间的界面称为晶界。 另一个特点是晶格中原子排列有缺陷，这些缺陷是： （四） 同素异构转变 某些金属在固态下的晶体结构是不固定的，而是随着温度、压力等因素的变化而变化，如铁、钛等，这种现象称为同素异晶转变，也称为重结晶。 下面以铁为例子来说明同素异构转变： α-Fe---------γ-Fe-------------δ—Fe-----------L （912℃） （1492℃） 金属的同素异晶转变为其热处理提供基础，钢能够进行多种热处理就是因为铁能够在固态下发生同素异晶转变。 (五)金属晶胞空间利用率计算 金属晶胞空间利用率计算 （1）相：材料中聚集状态、成分、结构均相同的，。 （2）组织：观察到的材料内部相的种类、分布、形态的图像。由不同形态、大小、数量和分布的相组成的综合体。如单相、两相、多相合金。用显微镜才能看到，所以常称显微组织。 （二）相的分类 固态合金中的相，按其组元原子存在的方式，可分为固溶体和金属化合物。 1、固溶体：溶质原子溶入溶剂中并保持熔剂晶体类型的合金相。它具有与其中某一组元相同的相，是单一均匀的物质，在显微镜下难以区别。 2、金属化合物：合金元素间相互作用形成的，具有金属性质的新相。组成原子有固定比例，其晶格结构不相于组成元素。 机械混合物，是合金中的一类复相混合物组织，不同的相均可互相组合形成机械混合物。 1、固溶体 合金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。 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。 （1） 固溶体分类 ?按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体可分为置换固溶体与间隙固溶体两种。 按溶质原子在溶剂中的溶解度，固溶体可分为有限固溶体和无限固溶体两种。 置换固溶体 （1）置换固溶体：溶质原子位于晶格点阵位置的固溶体。 （2）影响置换固溶体溶解度的因素：原子尺寸 原子尺