工程材料实际金属的组织结构

工程材料实际金属的组织结构第1页，课件共11页，创作于2023年2月第二章金属的晶体结构与结晶2.1金属的晶体结构2.2实际金属的组织结构2.3金属的结晶第2页，课件共11页，创作于2023年2月§2.2实际金属的组织结构

实际使用的金属,由于其内部有许许多多个晶粒组成，每个晶粒在空间分布的位向不同，因而在宏观上沿各个方向上的性能趋于相同，晶体的各向异性就显示不出来了。实际金属晶体结构不是理想完美的,结构中存在有许多不同类型的缺陷。第3页，课件共11页，创作于2023年2月一、单晶体与多晶体单晶体：一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，称这块晶体为单晶体。在一块很小的金属中也含着许多的小晶体，每个小晶体的内部，晶格位向都是均匀一致的，而各个小晶体之间，彼此的位向都不相同。这种小晶体的外形呈颗粒状，称为“晶粒”。晶粒与晶粒之间的界面称为“晶界”。在晶界处，原子排列为适应两晶粒间不同晶格位向的过度，总是不规则的。多晶体：实际上由多个晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。第4页，课件共11页，创作于2023年2月一、单晶体与多晶体对于单晶体，由于各个方向上原子排列不同，导致各个方向上的性能不同，即“各向异性”的特点；多晶体对每个小晶粒具有“各向异性”的特点，而就多晶体的整体，由于各小晶粒的位向不同，表现的是各小晶粒的平均性能，不具备“各向异性”的特点。金属的多晶体结构示意图金属材料内部的晶粒第5页，课件共11页，创作于2023年2月二、实际金属中的晶体缺陷晶体缺陷分类点缺陷线缺陷面缺陷空位间隙原子异类原子刃型位错螺型位错晶界亚晶界第6页，课件共11页，创作于2023年2月(1)点缺陷:指在三维尺度上都很小的，不超过几个原子直径的缺陷。空位间隙原子异类原子第7页，课件共11页，创作于2023年2月(2)线缺陷:指二维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷。位错(dislocation)刃型位错(edgedislocation)在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。这个多余的半原子面犹如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线。这种线缺陷称为刃型位错。EF为位错线！第8页，课件共11页，创作于2023年2月螺型位错(screwdislocations)晶体右边的上部原子相对于下部的原子向后错动一个原子间距，即右边上部相对于下部晶面发生错动。若将错动区的原子用线连接起来，则具有螺旋型特征。这种线缺陷称为螺型位错。BC为位错线。第9页，课件共11页，创作于2023年2月图金属的强度与位错密度的关系位错的存在极大地影响金属的机械性能。当金属为理想晶体或仅含有极少位错时，金属的屈服强度σs很高，但含有一定量的错位时，强度降低。当进行形变加工时，位错密度增加，σs将会增高。

位错密度ρ：单位体积中位错线的总长度(m-2)ΣL:位错线的总长度(m);V:体积(m3)第10页，课件共11页，创作于2023年2月(3)面缺陷:指二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷。晶界晶界：晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。亚晶界亚晶界：亚晶粒之间的边界面