工程材料 第二章 材料的结构.ppt

固体材料的性能主要取决于其化学成分、组织结构及加工工艺过程。

所谓结构就是指物质内部原子在空间的分布及排列规律。

金属晶体结构是决定性能的内在根本因素之一。;在固体状态下,原子聚集堆积在一起,其间距足够近,便产生相互作用力,即为原子间的结合力或

结合键(简称为键)。

主要有以下四种结合键:

离子键、共价键、金属键、分子键;一、离子键;二、共价键;三、金属键;四、分子键;与非金属相比，固态金属具有它独特的性能，

如良好的导电性、导热性、延展性〔塑性变形能

力〕和金属光泽。;1.有的非金属也可能表现出上述某些特性：

如：石墨能导电；

金刚石导热；

无机化合物的金属光泽。

2.各种金属晶体之间，这些特征的差异也很大：

钚、锰的导电能力比银、铜相差近百倍

锑、铬、钒等金属是一种“脆性〞金属。;金属材料以金属键方式结合，从而使金属材料具有以下特征：

良好的导电、导热性

自由电子定向运动〔在电场作用下〕导电、〔在热场作用下〕导热。

正的电阻温度系数金属正离子随温度的升高，振幅增大，阻碍自由电

子的定向运动，从而使电阻升高。

不透明，有光泽自由电子容易吸收可见光，使金属不透明。自由电子

吸收可见光后由低能轨道跳到高能轨道，当其从高能轨道跳回低能轨道

时，将吸收的可见光能量辐射出来，产生金属光泽。

具有延展性金属键没有方向性和饱和性，所以当金属的两局部发生相

对位移时，其结合键不会被破坏，从而具有延展性。;§2.2晶体结构理论;液体--固体〔晶体或非晶体〕--凝固;§2.2晶体结构理论;微晶：快速凝固的晶态金属或合金的颗粒尺寸要小得多，

仅为微米纳米级尺度，高强度高硬度；

准晶：在晶体内部的原子长程有序，介于晶体和非晶体之间；

液晶：二维长程有序。;二、晶体结构;晶格、晶胞和晶格常数——这些为晶体结构的抽象描述〔原子的堆垛模型〕;晶胞原子数

一个晶胞内所含的原子数目。注意相邻晶胞的共有原子的计算方法。;§2.2晶体结构理论;〔二〕典型金属的晶体结??;2.面心立方晶格〔fcc晶格〕;3.密排六方晶格〔hcp晶格〕;§2.3晶体缺陷理论;理想晶体：是指晶体中原子严格地成，完全规那么和完整的排列，在每个晶格结点上都有原子排列而成的晶体。如理想晶胞在三维空间重复堆砌就构成理想的单晶体。

实际晶体：多晶体+晶体缺陷

晶体缺陷：是晶体内部存在的一些原子排列不规那么和不完整的微观区域。;实际晶体中存在的晶体缺陷，按缺陷几何特征可分为以下三种：

〔1〕点缺陷

〔2〕线缺陷

〔3〕面缺陷;§2.3晶体缺陷理论;线缺陷:二维尺度很小而另一维尺度很大的缺陷。包括各种类型的位错。

位错：是指晶体中一局部晶体相对另一局部晶体发生了一列或假设干列

原子有规律的错排现象。图为刃型位错。位错密度用ρ表示。;;§2.3晶体缺陷理论;二、线缺陷;面缺陷: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。;§2.3晶体缺陷理论;