《金属的晶体结构》PPT课件.ppt

机械工程材料,主 讲：张 春 花,绪论,课程内容:1、金属学基础（Ch15）2、热处理原理与工艺（Ch6）3、常用工程材料（Ch710）（主要学习金属材料）4、综合训练-机械零件选材及工艺路线（Ch11） 基本要求:1、会合理选用材料;2、会制定合理的加工路线;3、会提出合理的热处理技术要求。,绪论,材料是人类社会发展的巨大推动力，是人 类生产和生活的物质基础。,石器时代 青铜器时代 铁器时代 新材料时代,绪论,绪论,工程材料的分类 结构材料 按性能特点分为 功能材料 工程材料：主要指结构材料,绪论,金属的晶体结构,按原子排列的特征，可将固体金属物质分为晶体和非晶体两大类。 晶体： 原子在三维空间作有规则的周期性重复排列的物质。如金刚石、石墨等，固态金属一般属于晶体。 非晶体：非晶体内部的原子则是无规则排列的，如玻璃、松香和沥青等。,金属的晶体结构,晶格：为了便于理解和描述晶体中原子排列的规律，可以近似地将晶体中每一个原子看成是一个点，并将各点用假想的线连接起来，就得到一个空间骨架，简称晶格 晶胞：能够完全反映晶格特征的最小几何单元(最小平行六面体) 。,金属的晶体结构,晶格特征参数 晶格常数：表示晶胞几何形状、大小的参数。如立方晶胞：三棱边a、b、c；三棱边夹角、。 晶胞所占原子数：指一个晶胞所占的原子总数。,金属的晶体结构,配位数：指晶体结构中与任何一个原子最近邻且等距离的原子数目。 致密度：晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比。 配位数和致密度可衡量晶胞中原子排列的紧密程度。,金属的晶体结构,常见的金属晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格等三种类型。 .体心立方晶格 体心立方的晶格是一个立方体，其中心和八个角上各有一个原子，如图所示。 属于这类晶格的金属有-Fe、Cr、W、V等。它们都具有较好的塑性和较大的强度。,金属的晶体结构,体心立方晶胞特征： (1)晶格常数：a=b=c，=90； (2)晶胞原子数：一个体心立方晶胞所含的原子数为：81/8+1=2 (3) 原子半径：,金属的晶体结构,(4)致密度： (5)配位数：配位数为8。 配位数越大，原子排列越紧密。,金属的晶体结构,2.面心立方晶格,面心立方晶格的晶胞也是一个立方体，其六个面中心和八个角上各有一个原子，如图所示。属于这类晶格的金属有 -Fe 、Cu、Al、Ni等。 它们都具有较好的塑性。,金属的晶体结构,面心立方晶格特征： (1) 晶格常数：a=b=c，=90 (2) 晶胞原子数： (3) 原子半径： (4) 致密度：0.74 (5) 配位数：12,金属的晶体结构,.密排六方晶格 密排六方晶格的晶胞是一个六方柱体，其上下底面的中心和十二个角上各有一个原子，且在六方柱体的中间还有三个原子，如图所示。属于这类晶格的金属有g 、n 、d 、e等。 这类金属塑性较差。,金属的晶体结构,密排六方晶胞特征： (1) 晶格常数：正六边形的边长a和两底面之间的距离c， 两相邻侧面之间夹角为120，侧面与底面之间夹角为90 (2) 晶胞原子数：12 (3)原子半径： (4)致密度：0.74 (5)配位数：12,金属的晶体结构,晶面指数和晶向指数 通过晶体原子中心的平面叫做晶面； 任意两个原子之间连线所指方向叫做晶向。 晶面指数和晶向指数： 为了研究晶格中不同晶面和晶向的原子排列情况及其在空间的位向，而给出的一种统一的表示方法。,金属的晶体结构,金属的晶体结构,金属的晶体结构,金属的晶体结构,金属的晶体结构,金属的晶体结构,密排面和密排方向 体心立方晶格中110为密排面， 为密排方向。 面心立方晶格中111为密排面， 为密排方向。 密排六方晶格中的0001为密排面， 为密排方向。,实际金属的晶体结构,单晶体：晶格位向完全一致的晶体。 实际金属是由结晶方位不同的小单晶体构成。 小单晶体晶粒 晶粒之间的交界晶界 一个晶粒内部存在位向差很小的小晶粒亚晶粒。 亚晶粒之间的界面亚晶界,实际金属的晶体结构,晶体缺陷：晶体内部原子的规则排列受到干扰而破坏的区域。 根据晶体缺陷的几何形态特征，可将其分为以下三类： 点缺陷 线缺陷 面缺陷,实际金属的晶体结构,实际金属的晶体结构,实际金属的晶体结构,实际金属的晶体结构,亚晶界： 在金属中，每个晶粒内的原子排列会出现位向差极小(1)的亚结构，在亚结构之间就有亚晶界。 共格界面 相界： 半共格界面 非共格界面,实际金属的晶体结构,总结 1、金属的晶格有体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构，由于致密度的不同从一种晶格到另一种的变化会引起体积的变化。 2、点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率；屈服强度增加，密度发生变化。,实际金属的晶体结构,3、线缺陷形成位错对金属的机械性能影响很大，位错极少时，金属强度很高，位错密度越大，金属强度也会提高。 4、面缺陷晶界和亚晶界越多，晶粒越细，金属强度越高，金属塑性变形的能力越大，塑性越好。,习题,2.体心立方体： 、V；面心：Al、cu、N