金属的结构与结晶.ppt

刃位错刃位错刃型位错示意图§1.3实际晶体中的缺陷第30页，共50页，星期日，2025年，2月5日螺型位错示意图§1.3实际晶体中的缺陷第31页，共50页，星期日，2025年，2月5日位错密度：单位体积中位错线的总长度,或单位面积上位错线的根数,单位cm2位错线附近的原子偏离了平衡位置,使晶格发生了畸变,对晶体的性能有显著的影响。实验和理论研究表明:晶体的强度和位错密度有如图的对应关系,当晶体中位错密度很低时,晶体强度很高；相反在晶体中位错密度很高时,其强度很高。但目前的技术,仅能制造出直径为几微米的晶须,不能满足使用上的要求。而位错密度很高易实现,如剧烈的冷加工可使密度大大提高,这为材料强度的提高提供途径。第32页，共50页，星期日，2025年，2月5日三、面缺陷概念：是指晶体中在二维方向上尺寸很大，而在另一维方向上尺寸很小的晶体缺陷。类型：主要包括晶体的外表面、堆垛层错、晶界、亚晶界、孪晶界和相界面等。1.晶界晶界是多晶体中晶粒与晶粒之间的交界面，由于各晶粒中原子排列方式相同（如都是体心立方），只是晶格位向不同，因此晶界实际上是不同位向晶粒之间的过渡层。该过渡层有一定的厚度，为了同时适应两侧不同位向晶粒的过渡，而使过渡层处的原子总是不能规则排列，产生晶格畸变，所以它是晶体中的一种重要的面缺陷。根据晶体中各晶粒之间的位向差θ不同，又可将晶界分为大角度晶界（θ10°）和小角度晶界（θ10°）两类。§1.3实际晶体中的缺陷第33页，共50页，星期日，2025年，2月5日对称倾側晶界扭转晶界§1.3实际晶体中的缺陷第34页，共50页，星期日，2025年，2月5日2.亚晶界亚晶界是亚晶粒与亚晶粒之间的晶界，位向差θ一般为几十分到几度。大晶粒中的小晶粒称为亚晶粒。亚晶界的两种特殊形式为对称倾側晶界和扭转晶界。亚晶界§1.3实际晶体中的缺陷返回第35页，共50页，星期日，2025年，2月5日关于金属的结构与结晶第1页，共50页，星期日，2025年，2月5日§1.1金属的特征§1.2金属的晶体结构§1.3实际晶体中的缺陷§1.4金属的结晶过程§1.5晶粒大小控制第一章金属的结构与结晶第2页，共50页，星期日，2025年，2月5日与非金属相比，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。这些是金属的特性么？能否据此来区分金属与非金属呢？思考§1.1金属的特征不是第3页，共50页，星期日，2025年，2月5日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，这些特征的差别也很大：鈈、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。因此，只根据以上的一些特性来区分金属和非金属是不够充分的。3.金属的特征：正的电阻温度系数§1.1金属的特征第4页，共50页，星期日，2025年，2月5日主要是与金属原子的内部结构以及原子间的结合方式有关金属为何具有上述这些特性呢？金属键金属键是金属原子之间的结合键，它是大量金属原子结合成固体时，彼此失去最外层子电子（过渡族元素也失去少数次外层电子），成为正离子，而失去的外层电子穿梭于正离子之间，成为公有化的自由电子云或电子气，而金属正离子与自由电子云之间的强烈静电吸引力（库仓引力），这种结合方式称为金属键。§1.1金属的特征第5页，共50页，星期日，2025年，2月5日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，所以当金属的两部分发生相对位移时，其结合键不会被破坏，从而具有延展性。§1.1金属的特征返回第6页，共50页，星期日，2025年，2月5日§1.2金属的晶体结构1）晶体与非晶体2）金属的晶体结构