金属材料与热处理 第2版 第二单元 金属的晶体结构.pptx

第二单元金属的晶体结构;在目前使用的含112种元素的元素周期表中，金属元素共90种，如铁、铜、铝等都是金属元素。金属元素在室温时，除水银（汞）为液态外，其余皆为固态。

金属是一种不透明，具有金属光泽、具有良好的导电性、导热性，具有一定的塑性，并具有正的电阻温度系数的物质。;模块一纯金属的晶体结构;;

一、晶体与非晶体

;有些晶体具有规则的多面体外形，如水晶；有些则没有规则整齐的外形，如金属。

??晶体有固定的熔点，而非晶体则没有。;晶体与非晶体在一定条件下可以相互转变：

玻璃经长时间加热能变为晶态玻璃；

金属从高温液态急冷，可变为非晶态金属；

非晶态金属具有高的强度与韧性等一系列突出性能，近年来已为人们所重视。;二、金属晶体结构基础知识;;

晶胞：空间点阵中能代表原子排列规律的最小的几何单元称之为晶胞，是构成空间点阵的最基本单元。

选取原则：

能够充分反映空间点阵的对称性；

相等的棱和角的数目最多；

具有尽可能多的直角；

体积最小。

晶格常数

三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。;晶向与晶面

晶向：空间点阵中各阵点列的方向。

晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。;布拉菲点阵

7个晶系，

14种点阵。

大部分（2/3）的金属属于三种典型的晶体结构。;三、典型晶体结构;1.体心立方晶格（BCC）;??

体心立方晶胞特征：

?晶格常数：a=b=c,α=β=γ=90°

具有体心立方晶格的金属有：

钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、α-铁(α-Fe,912℃)等。;体心立方晶格;原子个数;原子半径;致密度;体心立方晶格;原子球塔;原子排列方式

常见金属

原子个数

原子半径

配位数

致密度

间隙半径;金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。

面心立方晶胞的特征：

晶格常数：a=b=c,α=β=γ=90°

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。?

;面心立方晶格;原子个数;原子半径;;3、密排六??晶格（HCP）;在晶胞的十二个角上各有一个原子，构成六方柱体。上下底面中心各有一个原子。晶胞内部还有三个原子，所以叫做密排六方晶格。

具有这种晶格的金属有镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。?????????

密排六方晶胞的特征：

晶格常数：用底面正六边形的边长a和两底面之间的距离c来表达,两相邻侧面之间的夹角为120°,侧面与底面之间的夹角为90°。

;原子个数;原子半径;：;三种常见金属晶格的结构特点;三、同素异构转变;铁的同素异构转变;模块二合金的相结构;合金：是由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的具有

金属特性的物质。;2相;3组织：

由不同形态、大小、数量和分布的相组成的综合体。

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。;合金中的各种相是组成合金的基本单元，而合金组织则是合金中各种相的综合体。

一种合金的力学性能不仅取决于它的化学成分，更取决于它的显微组织。

金属通过热处理可以在不改变化学成分的前提下获得不同的组织，从而获得不同的力学性能。;合金中的相按结构可分为：

固溶体和金属化合物。

;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。;固溶体用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)。;2、分类

?按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。;间隙固溶体;Cu-Ni置换固溶体;Cu-Ni无限固溶体;3.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