金属的晶体结构.ppt

金属的晶体结构;金属学与热处理;晶体结构对材料性能的影响;Comparisonofcrystalstructuresfor(a)aluminumand(b)magnesium.;;机械工程材料——用于机械制造的各种材料的总称;1.1金属的基本概念

1.2金属的晶体结构

1.3材料的晶体缺陷

1.4本章小结

;第一节：金属的基本概念;根据金属键解释固态金属的一些特性;材料的结合键;陶瓷材料：无机非金属材料，以离子键和共价键为主，熔点高、硬度大、导电性差，多为脆性材料。如Al2O3、SiO2、金刚石等。;材料的结合键;固态物质可分为晶体和非晶体，金属在固态下通常都是晶体，故研究金属应首先了解其晶体结构。

;2.1晶体和非晶体;2.1晶体和非晶体（续）;晶体与非晶体;2.2晶体结构和空间点阵;;2.3晶胞与点阵常数;描述晶格结构的几个参数;按点阵常数的特征对晶体的分类。;体心立方结构bcc（Body-centeredcubic）

面心立方结构fcc（Face-centeredcubic）

密排六方结构hcp（Hexagonalclose-packed）;三种典型的晶格结构类型;原子位置：立方体的八个顶角和体心

典型金属：α-Fe、Mo、W、V、Cr、Ti、Nb

晶格常数：a＝b＝c

;体心立方晶体结构的特征

——BodyCenteredCube（BCC）;在体心立方晶格中密排面为{110}，密排方向为<111>;;立方体的八个顶角和每个侧面中心都有原子;面心立方晶体结构的特征

——FaceCenteredCube（FCC）;面心立方晶格中的原子排列;八面体间隙;典型金属：Mg、Zn、Co;在密堆六方晶格中密排面为{0001}，密排方向为<1120>;;;晶面指数;晶面指数的确定方法;;课堂练习;立方晶系晶面指数的标定;立方晶系常见的晶面;晶面族与晶向族;举例：{110}晶面族;晶向指数的确定方法;晶向族：原子排列情况相同，但空间位向不同的一组晶向的集合。

表示方法：用尖括号<uvw>表示，如：;举例：<111>晶向族;立方晶系常见的晶向;几点说明：

遇到负指数，“—”号放在该指数的上方。

晶向具有方向性,如

[110]与方向相反。;六方晶系的晶向指数标定;六方晶系的晶向指数标定;六方晶系的晶面指数标定;六方晶系的晶向指数标定;六方晶系中代???性晶面指数;2.5其它晶体学概念;体心立方(110)面;同素异构转变;晶体具有各向异性的根本原因是由于在不同晶向上的原子排列紧密程度不同所致。;晶面;理想晶体;晶体缺陷的分类;空位;2)点缺陷对材料性能的影响;位错：晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错。

主要类型：刃型位错;螺型位错。;1)刃型位错(Edgedislocation);刃型位错有一额外半原子面。

位错线不一定是直线，也可以是曲线。

位错线与晶体的滑移方向相垂直，位错线运动的方向垂直于位错线。

刃型位错既有正应变，又有切应变。对于正刃型位错，滑移面上方为压应力，下方为拉应力。负刃型位错与之相反。;在分界线的区域形成一螺旋面，这就是螺型位错。;螺型位错没有额外半原子面。

螺型位错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，只有切应变，没有正应变。

螺型位错线与滑移方向平行。

位错线运动方向与位错线垂直。;在外力作用下，晶体两部分之间发生相对滑移，在晶体内部已滑移和未滑移部分的交线既不垂直也不平行滑移方向（柏氏矢量b），这样的位错称为混合型位错。;（a）混合型位错的形成;位错的特征：

①在位错线方向尺寸大。

②位错线周围产生晶格畸变。

位错密度(ρ)：单位体积中所包含的

位错线的总长度，cm/cm3。

一般，金属中ρ=104～1012cm/cm3;;首先人为假设位错线的方向。对于刃位错目前有两种假定：一种是纸背到纸面的方向为正，另一种恰好相反。应当注意不同假设不会导致位错线和柏氏矢量方向的相对位向关系发生改变。这里采用第一种假设。;在原子排列基本正常区域M出发，作一个包含位错的回路，也称为柏氏回路，这个回路包含了位错发生的畸变区。采用右手螺旋法则，使大拇指指向位错线的正向，右螺旋的走向为柏氏回路的走向，这样就