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了解晶体结构的基本概念;晶格的三种典型结构,实际金属晶体的三类缺陷。**第二章材料的结构第三章材料的结构结构:原子的排列方式和空间分布。物质的聚集状态:气态、液态、固态凝固:由液态转为固态的过程。固体物质的结构形式:结晶体和无定形体(非晶体)1、晶体和非晶体1)晶体:原子在空间按一定几何规律周期性排列的有序结构,具有固定熔点和各向异性。2)非晶体:内部原子无序排列,结构无序、各向同性、没有固定熔点、导热率和热膨胀小、塑性大、组成的变化很大。3)相互转化:凝固方式一、晶体结构的基本概念第三章材料的结构晶格:将每个原子视为质点,用假想直线将各原子的振动中心连接起来.构成空间格架。这种用以描述原子在晶体中排列形式的空间格架称为晶格。晶胞:晶格中最简单、最基本、最典型的空间几何体称为晶胞,它代表着晶格的结构形式。整个晶格就是由许多个大小、形状和位向相同的晶胞重复堆集而成的。2、晶格和晶胞:第三章材料的结构晶格参数:晶胞的棱边长度a、b、c和棱边夹角α、β、γ(轴间夹角)。晶格常数:晶胞中各棱边的长度,以埃(A)为单位,1A=10-10mm。通常数值在2.5~5.0A之间。简单立方晶格各种金属元素的主要差别就在于晶格类型和晶格参数的不同。第三章材料的结构3、晶面和晶向:晶面:晶体中各种方位上的原子面叫做晶面,晶向:各种方向上的原子列叫做晶向。金属的许多性能都和晶体中的特定晶面和晶向有密切联系,为了便于研究和表述不同晶面和晶向上原子排列情况与特征,有必要给各种晶面和晶向规定一定的符号,这种符号分别叫做“晶向指数”和“晶面指数”。第三章材料的结构(1)晶面指数
确定晶面指数的步骤如下:
(1)设晶格中某一原子为原点,通过该点平行于晶胞的三棱边作OX、OY、OZ三坐标轴,以晶格常数a、b、c分别作为相应的三个坐标轴上的度量单位,求出所需确定的晶面在三坐标轴上的截距。
(2)将所得三截距之值变为倒数。
(3)再将这三个倒数按比例化为最小整数,并加上一圆括号,即为晶面指数,一般表示为(hkl)。
在图2-7所示的立方晶格中,(100)、(110)、(111)三种晶面最重要。应该注意的是,某一晶面指数并不只代表某一具体晶面,而是代表一组相互平行的晶面,即所有相互平行的晶面都具有相同的晶面指数。另外,在同一种晶格中,有些晶面虽然在空间的位向不同,但其原子的排列情况完全相同,这些晶面均属于一个晶面族,其晶面指数用大括号{hkl}表示(2)晶向指数
确定晶向指数的步骤如下:
(1)通过坐标原点引一直线,使其平行于所求的晶向。
(2)求出该直线上任意一点的三个坐标值。
(3)将三个坐标值按比例化为最小整数,加一方括号,即为所求的晶面指数,其一般形式为[uvw]。
在图2-8所示的立方晶格中,[100]、[110]、[111]三种晶向最重要。应该指出,晶向指数所表示的不仅仅是一条直线的位向,而是一族平行线的位向。即所有相互平行的晶向,都具有相同的晶向指数。另外,原子排列相同但空间位向不同的所有晶向称为晶向族,以〈uvw〉表示。晶面指数的例子第三章材料的结构晶向指数的例子第三章材料的结构二、三种典型金属晶体晶格结构:体心立方、面心立方和密排六方晶格由于每个角上原子均为其他相邻8个晶胞共有,所以其实际原子数为2。α-FeCr等。晶格的致密度:晶胞中原子所占有的体积与晶胞体积的比值。体心立方晶格的致密度:0.681、体心立方晶格BBC(Body-CenteredCubicCrystalStructure)第三章材料的结构实际4个原子,γ-Fe,Cu,Al等致密度为0.74或74%2、面心立方晶格FCC(face-centeredcubic)第三章材料的结构3.密排六方晶格HCP(HexagonaClose-PackedCrytalStructure)实际6个,Mg,Zn等致密度为0.74或74%。第三章材料的结构三、实际金属的结构:1、单晶体和多晶体:金属内部的晶格位向完全一致,称为单晶体(人工方法)反之为多晶体晶粒与晶界:多晶体内外形呈多面体的小晶体称为晶粒;晶粒之间的界面为晶界。第三章材料的结构2、晶体缺陷:各种原因破坏了原子间的平衡,使晶格发生扭曲,称为晶格畸变,使其性能改变。1)点缺陷:空间三个方向尺寸上的微小缺陷,如晶格空位、间隙原子和置换原子。(提高了硬度、强度,降低塑性、韧性)2)线缺陷:晶体中最普通的线缺陷就是位错,它是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。这种错排现
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