KEY 2-3 实际金属的晶体结构.pdf

KEY 2-4 实际金属的晶体结构 由前面我们已经知道常见金属的晶体结构有体心立方\面心立 方\密排立方等晶格类型 理想的金属晶体理论上应由这些晶胞在三维空间里做周期 性的常程有序的重复排列,形成原子排列位向完全一致的 单晶体结构。 一、多晶体结构 工程上实际使用的金属材料并不是一个理想的单晶体， 而是一个由许多外形不规则的单晶体组成的多晶体结构 组成多晶体的这些单晶体称为晶粒 晶粒和晶粒之间的交界处称为晶界 晶粒 晶界 在多晶体结构中，晶粒和晶粒之间的晶 格位相皆不相同，但每一个晶粒内部的 原子排列大体属于同一位向。 金属材料的晶粒一般很小，钢铁材料的 -2 -1 晶粒尺寸仅为10 ～10 mm，因此只有 经显微镜放大后才能观察到 图中所示为工业纯铁经化学 试剂深侵蚀后在金相显微镜 下所观察到的晶粒图片。 因为每个晶粒的晶格位向不同，则在同一侵蚀剂的作用下 溶解的速度不同，所以呈现出不同的色调 正因为不同晶粒内原子排列位向不同，以致每个晶粒的各向异 性相互抵消，从而使得多晶体在性能上呈现出各个方向上大体 相同的现象，称为各向同性，即大家在日常生活中所看到的金 属材料在各个方向上承受拉、压等载荷的性能基本相同 实际金属不仅是一个多晶体结构，而且即使在单个晶粒内 部原子的排列也不是理想的排列，或多或少地偏离理想结 构，存在着一些不规则排列的缺陷称为晶体缺陷 （店铺） 二、晶体缺陷  点缺陷 根据缺陷在三维 空间的尺寸大小，  线缺陷 分为  面缺陷 1.点缺陷：空间三维尺寸都很小，不 超过几个原子直径的缺陷 空位 间隙原子 置换原子 空位：晶格上没有原子的结点 晶体中的原子在结点上不是固定不动的，而是不停地进行热振动 ，某些能量高的原子克服周围原子对它的束缚作用，而脱离原来 的结点位置，从而造成该结点处的空缺 间隙 空位 原子 间隙原子: 在晶格结点以外的存在的原子 同时，任何纯金属中都或多或少存在杂质，即 其他元素原子，这些原子称为异类原子 当这些异类原子比金属原子半径小得多时，则异类原子存在晶 格的间隙中，称为间隙原子，而晶格间隙都较小，因此间隙原 子一般都是较小的碳、氮、氢等非金属原子。 当异类原子与金属原子半径接近时，则异 类原子可能占据晶格上的一些结点，称为 置换原子 置换原子：占据晶格结点的异类原子 点缺陷对性能的影响: 无论是空位、间隙还是置换原子，都会导致附近晶格发生歪扭， 称为晶格畸变。晶格畸变的存在使金属的性能发生变化，如强度 升高，塑性下降。 同时空位和间隙原子的运动是金属中原子扩散的主要形 式，对金属材料的热处理过程极为重要。 2.线缺陷：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。晶体中最普通的线缺陷就是位错 位错的形式有很多种，常见的是刃形位错，插入象刀刃一样的 原子平面，从而使晶体沿EF线产生上、下层原子位置的错动 位错线 压应力 拉应力 刃形位错立体图