机械工程材料晶体结构和非晶体教学课件PPT.ppt

五、三种常见的晶体结构,晶体中的晶体结构通常分为7个晶系，14种晶格绝大多数金属的晶体结构为体心立方、面心立方和密排六方三种紧密而简单的结构§1-1 晶体结构和非晶体,,（一）体心立方晶格（bcc）,晶胞特征：晶胞是一个立方体，原子分布在立方体 的八个结点和立方体的中心处体心立方结构,常见金属：-Fe、Cr、W、Mo、V等,晶胞,模型,§1-1 晶体结构和非晶体,,2．原子半径,3．配位数,8,1．晶胞内原子个数,2,配位数——是指晶格中与任一原子最临近且等距离的原子数§1-1 晶体结构和非晶体,,（二）面心立方晶格（fcc）,常见金属：-Fe、Au、Ag、Al、Cu、Pb、Ni等晶胞,模型,§1-1 晶体结构和非晶体,,2．原子半径,3．配位数,12,1．晶胞内原子个数,4,§1-1 晶体结构和非晶体,,（三）密排六方晶格（hpc）,晶胞特征：晶胞是一个正六方棱柱，原子分布在正六方柱体的十二个结点和上、下底面的中心处，另外三个原子排列在上、下底面之间常见金属： Mg、Zn、Be、Cd、 -Ti等晶胞,模型,晶胞原子数,§1-1 晶体结构和非晶体,,六、三种典型晶格的致密度及晶面晶向分析,（一）晶格致密度,致密度——是指晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比。

体心立方：,面心立方：,§1-1 晶体结构和非晶体,,（二）晶面及晶面的原子密度,§1-1 晶体结构和非晶体,,晶面指数的确定方法,§1-1 晶体结构和非晶体,,晶面（hkl）指原子排列规律相同，相 互平行的一组晶面晶面族{hkl}指原子排列规律相同，但互不平行的一族晶面,右图上有几个（100）晶面？,{110}包括：,§1-1 晶体结构和非晶体,,练习：求出下面晶面的晶面指数,§1-1 晶体结构和非晶体,,晶面上原子排列的紧密程度用晶面的原子密度表示：晶面单位面积中的原子个数,§1-1 晶体结构和非晶体,,（三）晶向及晶向的原子密度,§1-1 晶体结构和非晶体,,1）建立坐标系，晶格常数分别作为相应三个坐标轴的长度单位；,2）过坐标原点做平行 于待定晶向的直线；,3）求出直线上任意一点的坐标值1、1、2/3；,4）将三个坐标值按比例 化为最小整数，加方 括号，[332][332],§1-1 晶体结构和非晶体,,§1-1 晶体结构和非晶体,,注意：晶向组：[uvw]指原子排列规律相同，相互平行的 所有晶向晶向族：〈uvw〉指原子排列规律相同，但互不平 行的所有晶向。

晶向上原子排列的紧密程度用晶向的原子密度表示：晶向单位长度上的原子个数,,,§1-1 晶体结构和非晶体,,七、单晶体的各向异性与多晶体的伪各向同性,§1-1 晶体结构和非晶体,,晶体在不同方向上的性能(力学性能、物理性能、化学性能)各异——晶体的各向异性a）,§1-1 晶体结构和非晶体,,应用：铁的单晶体在磁场中沿方向的磁化比沿方向容易，所以，制造变压器铁心的硅钢片的晶向应平行于导磁方向，以降低变压器的铁损在多晶体的金属中，整块金属在各个方向上的性能是均匀一致的，称为“伪各向同性”b）,§1-1 晶体结构和非晶体,,若整个晶体完全是由晶胞规则重复 排列的，这种晶体为理想晶体实际晶体中，由于各种因素的影响， 总会存在一些不完整、原子排列 偏离理想状态的区域，这些区域 称为晶体缺陷理想晶体——,晶体缺陷——,§1-2 晶体缺陷,§1-2 晶体缺陷,,一、点缺陷,点缺陷——在三维尺度上都很小，不超过几个原子直径的缺陷点缺陷示意图,点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生了扭曲——晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，金属的密度发生变化空位 间隙原子、,置换原子,,§1-2 晶体缺陷,,平面示意图,立体模型,二、线缺陷,在二维尺度上都很小，另一维尺度上很大的缺陷。

晶格中的“位错线” —简称位错可视为晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移所致其相对滑移的交界线即为位错线可分为刃型和螺型位错刃型位错示意图,,§1-2 晶体缺陷,,三、面缺陷,是指两个维度尺寸很大而在另一个维度上尺寸很小的缺陷金属晶体中的面缺陷主要是指晶界、亚晶界和相界等§1-2 晶体缺陷,,晶界原子排列示意图,亚晶界位错结构示意图,晶界：不同位向晶粒与晶粒之间的界面（过渡区）叫“晶粒间界”—简称晶界亚晶界：每个晶粒内的晶格位向在不同区域上有微小差别的界面（过渡区），由一系列刃型位错组成§1-2 晶体缺陷,,晶界上的原子排列因受到相临晶粒的影响，其规律性较差，但不是完全混乱无序的，因而原子常占据不同位向的折衷位置，致使晶格畸变较大，能量高；位错密度高；杂质原子含量一般高于晶粒内部；易腐蚀和氧化；熔点低等一般来说，金属的晶粒越细，单位体积金属中的晶界和亚晶界面积越大，金属的强度便越高，这就是金属的细晶强化此外，晶界同样对金属的塑性变形、相变和扩散等过程有重要的影响§1-2 晶体缺陷,,,光学显微镜下工业纯铁的组织,光学显微镜物镜,经过物镜的漫射光线,对晶粒形状进行讨论,。