工程材料基础3晶体结构.pptx

3 晶体结构;3.9 多晶形性与同素异构转变 3.10 多晶与单晶材料 3.11 微晶、准晶与液晶 3.12 合金相结构 3.13 晶体缺陷 3.14 非晶态合金 3.15 用X射线衍射法分析晶体结构;3.1　晶体的特征 ;3.2 空间点阵与晶胞 ;3.2.1 空间点阵和晶格;3.2.2 晶胞 ;3．3 晶系与布喇菲点阵 ;七个晶系中，只能有14种空间点阵，称为布喇菲点阵, 如下图所示。; 点阵中的每一个阵点可以由一个或一个以上的质点（原子、离子或分子）所组成，而这些质点的组合和排列又可以有多种不同的形式。因此，每种空间点阵都可以形成无限多???晶体点阵（晶体结构）。 ;3.4 典型的晶体结构 ;3.4.1 体心立方晶胞 ;3.4.2 面心立方晶胞 ;3.4.3 密排六方晶胞 ;3.5 晶向与晶向指数 ;3.5.1 立方晶系的晶向指数 ;3.6 晶面与晶面指数;3.6.1 立方晶系的晶面指数 ;图3-9　立方晶系的主要晶面指数 ;图3-10 立方晶系{100}、{110}和{111}晶面族 ;晶面与晶向的关系 ;3.7 三种典型晶体结构的比较 ;3.7.1 晶格常数;金属;3.7.2 晶胞原子数 ;3.7.3 原子半径 ;3.7.4 配位数 ;图3-12 三种典型晶格配位数示意图 ;3.7.5 致密度 ;三种晶格的致密度;3.7.6 晶体结构中的间隙 ;图3-13 体心立方结构的间隙 （a）八面体间隙；（b）四面体间隙 ;图3-14 面心立方结构的间隙 （a）八面体间隙；（b）四面体间隙 ;图3-15 密排六方结构的间隙 （a）八面体间隙；（b）四面体间隙 ; 综上所述,可将三种典型晶体结构的几何特征数据列于下表;3.7.7 晶体的堆垛方式 ;3.8 原子体密度、面密度和线密度;3.8.1 原子体密度;举例： 铜是面心立方金属，其原子半径为0.1278nm，原子质量为63.54g/mol。试计算铜的原子体密度。 解：对面心立方晶胞， ，因此 铜的单胞体积为： 面心立方晶胞有四个原子，每个铜原子的质量为 （63.54g/mol）/（6.02×1023原子/mol），因此，单胞的质量m为： 因此，铜的体密度为：;3.8.2 原子面密度 ;图3-18 体心立方单胞（110）面 （a）遮影面（b）单胞原子数;表3-6 体心立方、面心立方晶格主要晶面的原子排列和密度 ;3.8.3 原子线密度 ;表3-7 体心立方、面心立方晶格主要晶向的原子排列和密度 ;3.9 多晶型性与同素异构转变 ; 发生多晶型转变时，材料的性能将发生突变。例如： 由于α-Fe和δ-Fe的致密度均小于γ-Fe，所以当α-Fe转变为γ-Fe时，体积突然减小；当γ-Fe转变为δ-Fe时，体积又突然增大；冷却时则相反。 ;3.10 多晶与单晶材料 ;3.11 微晶、准晶与液晶 ;3.11.1 微晶 ;3.11.2 准晶 ;3.11.3 液晶 ;液晶的盘形分子；(b) 由盘形分子构成的柱在液 晶中的排列方式之一 图3-25 盘形分子液晶 ;3.12 合金相结构 ;合金和组元;相和组织;3.12.1 固溶体 ;固溶体的分类 ;1. 置换固溶体 ;（1）原子尺寸因素 ;（2）电负性因素 ;（3）电子浓度因素 ;固溶度与电子浓度的关系;（4）晶体结构因素 ; 综上所述，如果组元元素的晶格类型相同，原子半径相差不大，它们在周期表中的位置邻近时，其固溶度可能很大，甚至可以形成无限固溶体；反之，则固溶度较小。一般情况下，由于上述多因素的影响，各元素间大多只能形成有限固溶体。 ;2. 间隙固溶体 ; 3. 有序固溶体及固溶体的微观不均匀性 ;有序固溶体 ;4．固溶体的性能特点 ;3.12.2 中间相 ;中间相的特点和分类; 1. 正常价化合物 ; 正常价化合物通常具有较高的硬度和脆性。如果它们弥散分布于固溶体基体上，则将使合金得到强化。 ;2．电子化合物 ;表3-12　常见的电子化合物及其结构类型 ; 3．间隙相与间隙化合物 ;(1) 间隙相 ;图3-34 间隙相和间隙化合物的晶体结构 (a)间隙相VC (b)间隙化合物Fe3C ; 间隙相非常稳定，具有极高的熔点和硬度，同时其脆性也较大。它们的合理存在，可有效地提高钢的强度、热强性、红硬性和耐磨性。因而间隙相是高合金钢和硬质合金中的重要组成相。 ;（2）间隙化合物 ;3.13　晶体缺陷 ;3.13.1 点缺陷 ; 1. 空位 ; 在热平衡状态下，晶体中主要是形成肖脱基空位。 　　 空位的出现，使其周围原子相互间的作用力失去平衡，因而它们会向空位处偏移，使空位周围的晶格出现了一个弹性