金属及合金的晶体结构.ppt

一、基本概念相合金中结构相同、成分和性能均一的组成部分。如单相、两相、多相合金。金属及的组织一般应用显微镜才能看到，所以常称显微组织。由不同形态、大小、数量和分布的相组成的综合体。组织：相的分类01合金中的相按结构可分为：02固溶体和金属化合物。03固溶体：晶体结构与其某一组元相同的相。04金属化合物：组元之间形成的新相，05其结构不同于任何组元。06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。用α、β、γ等符号表示。A、B组元组成的固溶体也可表示为A(B),其中A为溶剂,B为溶质。例如铜锌合金中锌溶入铜中形成的固溶体一般用α表示,亦可表示为Cu(Zn)。二、固溶体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。按溶质原子在固溶体中分布是否有规律，固溶体分无序固溶体和有序固溶体两种。在一定条件(如成分、温度等)下，一些合金的无序固溶体可转变为有序固溶体。这种转变叫做有序化。分类二、固溶体二、固溶体间隙固溶体置换固溶体置换固溶体：溶质原子位于晶格点阵位置的固溶体。影响置换固溶体溶解度的因素a原子尺寸因素原子尺寸差越小，越易形成置换固溶体，且溶解度越大。r=(rA-rB)/rA当△r15%时，有利于大量互溶。3、置换固溶体二、固溶体b晶体结构因素结构相同，溶解度大，有可能形成无限固溶体。c电负性因素电负性差越小，越易形成固溶体，溶解度越大。d电子浓度因素电子浓度e/a越大，溶解度越小。e/a有一极限值，与溶剂晶体结构有关。一价面心立方金属为1.36，一价体心立方金属为1.48。（上述四个因素并非相互独立，其统一的理论的是金属与合金的电子理论。）二、固溶体组成：原子半径较小（小于0.1nm)的非金属元素溶入金属晶体的间隙。01影响因素：原子半径和溶剂结构。02溶解度：一般都很小，只能形成有限固溶体。034、间隙固溶体二、固溶体二、固溶体固溶体的性能无论置换固溶体，还是间隙固溶体，由于溶质原子的存在都会使晶格发生畸变，使其性能不同于原纯金属。1当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能与溶剂金属基本相同。随溶质含量的升高，固溶体的性能将发生明显改变，其一般情况下，强度、硬度逐渐升高，而塑性、韧性有所下降，电阻率升高，导电性逐渐下降等。2这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。3化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。6、固溶体的性能二、固溶体纯铜的σb为220MPa,硬度为40HBS,断面收缩率ψ为70%。当加入1%镍形成单相固溶体后,强度升高到390MPa,硬度升高到70HBS,而断面收缩率仍有50%。所以固溶体的综合机械性能很好,常常作为合金的基体相。固溶体与纯金属相比,物理性能有较大的变化,如电阻率上升,导电率下降,磁矫顽力增大。二、固溶体若新相的晶体结构不同于任一组成元素，则新相是组成元素间相互作用而生成的一种新物质，属于化合物，如碳钢中的Fe3C，黄铜中的β相（CuZn）以及各种钢中都有的FeS、MnS等等。01在这些化合物中，Fe3C和β相均具有相当程度的金属键及一定的金属性质，是一种金属物质，称为金属化合物。02三、金属化合物01而FeS、MnS具有离子键，没有金属性质，属于一般的化合物，因而又称为非金属化合物。02在合金中，金属化合物可以成为合金材料的基本组成相，而非金属化合物是合金原料或熔炼过程带来的，数量少且对合金性能影响很坏，因而一般称为非金属夹杂。三、金属化合物三、金属化合物包括：正常价化合物、电子化合物（电子相）、间隙化合物。01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。?0203常见金属原子半径配位数12致密度174（74%）2间隙半径01其半径为:?r四=0.225r原子四面体空隙??02其半径为:?r八=0.414r原子八面体空隙??原子排列方式常见金属原子个数原子半径配位数和致密度3、密排六方晶格（HCP）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