工程材料和工艺学2-金属的晶体结构.ppt

3）面缺陷 面缺陷是指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。 晶粒与晶粒之间的接触界面称为晶界。 亚晶粒之间的交界称为亚晶界。 6 合金的基本概念 合金 组元 相 合金相的分类：固溶体、金属化合物 组织 7 固溶体 固溶体的定义 固溶体的分类 置换固溶体 间隙固溶体 固溶体的分类 无序固溶体 有序固溶体 固溶体的分类 无限固溶体 有限固溶体 固溶体的性能 固溶强化 sb HB y 纯铜 220MPa 40 70% Cu-Ni（1%） 390MPa 70 50% 固溶体相常常作为合金的基体。 8 金属化合物 定义 分类 正常价化合物 电子化合物 间隙化合物 （1） 正常价化合物 组元间电负性相差较大，且形成的化合物严格遵守化合价规律 正常价化合物的分子式一般有AB、A2B（或AB2）两种类型，如：MgSe、 ZnS、AlP、 Mg2Si、 Cu2Se、等。 AB型具有与离子化合物NaCl或ZnS相同的晶体结构 AB2型具有离子化物CaF2型的晶体结构 A2B型具有反CaF2结构 （2） 电子化合物 电子化合物是晶体结构稳定性主要取决于电子浓度控制的中间相。 当电子浓度为3/2时为体心立方结构的β 黄铜结构，称为β相 当电子浓度为21/13时为复杂立方结构的γ黄铜结构，称为γ相 当电子浓度为7/4时为密排六方结构，c/a约为1.55-1.58，称为ε相 注意：决定电子化合物晶体结构的主要因素是电子浓度，但尺寸因素和电化学因素也对结构有影响。如当电子浓度为3/2时，如果两组元的原子半径相近则倾向于形成密排六方结构，如果两组元的原子半径相差较大则形成体心立方结构的倾向较大。 （3）间隙化合物 rX/rM0.59 简单的晶体结构 间隙相 rX/rM0.59 复杂晶体结构 复杂间隙化合物 C 0.077nm Ti 0.15nm Fe 0.117nm 金属材料的结构及组织 付志强 学19楼108 思考题 1、晶体与非晶体的本质区别是____________。 ? 2、金属最常见的晶格类型有_______、_______和_______。 ? 3、给出三种金属常见晶格的晶胞原子数，说明这三种晶格类型的金属的性能特点。 4、晶体缺陷包括________、________和________。 5、合金相分为________和________两大类。 ?? 6、固溶体和金属化合物的晶体结构和力学性能有什么差异？ 7、简述组织的影响因素及其对金属材料性能的影响。 8、基本概念：组元、相、固溶体、固溶强化、金属化合物 主要内容 晶体与非晶体 晶体的基本概念 三种常见金属的晶体结构及特征 晶体的描述 实际金属的结构和晶体缺陷 固溶体 金属化合物 金属材料的组织 1 晶体与非晶体 晶体 液体 非晶体 特性差异 晶体 ① 结构有序 ② 各向异性 ③ 有固定的熔点 ④ 在一定条件下有 规则的几何外形 非晶体 ① 结构无序 ② 各向同性 ③ 无固定的熔点 ④ 热导率和膨胀性小 ⑤ 在相同应力作用下，非 晶体的塑性形变大 ⑥ 组成非晶体的化学成分变化范围大。 2 晶体的基本概念 晶体结构 晶格 晶胞 z x y 空间点阵 晶格常数 晶胞的原子数 原子半径 配位数 致密度 晶面 晶向 间隙半径 z x y a b c ? a g 3 三种常见金属的晶体结构及特征 bcc fcc hcp 晶格常数 晶胞的原子数 密排方向 原子半径 配位数 致密度 间隙 Y Z a b c 2r 2r a a 体心立方（bcc） 面心立方（fcc） X Y Z a b c 密排方向 晶格常数 晶胞的原子数 密排方向 原子半径 配位数 致密度 间隙 密排六方（hcp） 晶格常数 晶胞的原子数 密排方向 原子半径 配位数 致密度 间隙 晶向指数的确定方法 1) 以晶胞中的某原子为原点确定三维晶轴坐标系，通过原点作平行于所求晶向的直线。 2) 以相应的晶格常数为单位，求出直线上任意一点的三个坐标值。 3) 将所求坐标值化为最简整数，并用方括号括起，即为所求的晶向指数。 具体晶向指数如图所示，其形式为[uvw]。 立方晶系的晶面、晶向表示方法 4 晶体的描述 晶面指数的确定方法 1) 选坐标，以晶格中某一原子为原点（注意不要把原点放在所求的晶面上），以晶胞的三个棱边作为三维坐标的坐标轴。 2) 以相应的晶格常数为单位，求出待定晶面在三个坐标轴的截距。 3) 求三个截距值的倒数。 4) 将所得数值化为最简单的整数，并用圆括号括起，即为晶面指数，如图所示，其形式为（hkl）。