工程材料及热加工金属及合金的晶体结构

1、工程材料及热加工金属及合金的晶体结构第1页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三一、金属的晶体结构1、晶体：定义：有规则的周期性重复排列。例如：固态金属及合金。特点：固定的熔点，规则的几何外形，各向异性。 非晶体：无序第2页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三2、基本概念晶体点阵：阵点：晶格：将阵点用一系列平行直线连接起来，构成一空间格架叫晶格。晶胞：从晶格中取出一个能保持点阵几何特征的基本单元叫晶胞。显然晶胞作三维堆砌就构成了晶格。晶格的最小单元。晶格常数：晶胞各棱边的长度。第3页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三第4页，共15页，2022年，

2、5月20日，4点9分，星期三3、典型的金属晶体结构： 金属元素除了少数具有复杂的晶体结构外，绝大多数都具有比较简单的晶体结构，其中最典型、最常见的晶体结构有三种类型: 体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。第5页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三3.1体心立方晶格 bcc 结构：原子分布在立方晶胞的八个顶角及其体心位置。 举例：Cr、V、Mo、W和-Fe等30多种。第6页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三3.2面心立方晶格 fcc 结构：原子分布在立方晶胞的八个顶角及六个侧面的中心。 举例：Al、Cu、Ni和-Fe等约20种。第7页，共15页，2022年

3、，5月20日，4点9分，星期三3.3密排六方晶格 hcp 结构：原子分布在六方晶胞的十二个顶角，上下底面的中 心及晶胞体内两底面中间三个间隙里。 举例：Mg、Zn、Cd、Be等20多种。 不同类型晶格的金属具有不同的性能.第8页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三二、合金的晶体结构 纯金属的强度通常较低，而合金在强度、硬度等力学性能方面比纯金属高得多，所以工程上广泛应用的是合金。1、合金1.1定义：两种或两种以上金属元素，或金属元素与非金属元素，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。 exp:钢，铸铁，黄铜，青铜1.2组元：组成合金最基本的独立的物质称为组元。 元

4、素、稳定的化合物 一元合金、二元合金等1.3合金系：相同的组元所组成的一系列合金。第9页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三2、相 合金中具有相同的化学成分、相同的晶体结构和相同的物理、化学性能，并以界面相互分开的均匀组成部分。 纯金属在固态下为单相组织。 合金在固态下不一定为单相组织，多数是两种或两种以上的相。第10页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三3、合金的相合金中的相是多种多样的，可将其分为两大类： 固溶体和金属化合物。3.1固溶体定义： 合金结晶时所形成的固相的晶体结构与合金的某一组元的晶体结构相同，这种类型的合金相称为固溶体。特点： 溶剂组元的晶格

5、类型保持不变：溶质组元的晶格类型消失。 溶质的溶入引起晶格畸变 ：固溶强化第11页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三第12页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三分类按溶质原子在溶剂中的位置，可分为：置换固溶体与间隙固溶体。按溶质原子在溶剂中的溶解度，可分为：有限固溶体与无限固溶体。置换式固溶体 置换式固溶体是指溶质原子占据了溶剂原子晶格结点位置而形成的固溶体。金属元素彼此之间通常都形成置换式固溶体。间隙式固溶体 一些原子半径小于0.1nm的非金属元素如C、N等作为溶质原子时，通常处于溶剂晶格的某些间隙位置而形成间隙式固溶体。第13页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三第14页，共15页，2022年，5月20日，4点9分，星期三3.2金属化合物定义：合金中各组元按一定方式形成的一种新晶体。特点： 它的晶体结构不同于其任一组元，一般具有复杂晶格。一般具有较高的熔点、高的硬度和脆性，通常作为合金的