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1、第一章金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶第一章金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶金屬的特性和金屬鍵；金屬晶體結(jié)構(gòu)是決定性能的內(nèi)在基本因素之一；實(shí)際晶體中晶體缺陷普遍存在，對(duì)金屬的許多性質(zhì)，尤其是力學(xué)性能有著重大的影響；純金屬結(jié)晶過程；晶粒細(xì)化對(duì)提高金屬材料力學(xué)性能的顯著作用，凝固時(shí)細(xì)化晶粒的途徑和方法。晶粒細(xì)化§1.1金屬的特征§1.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)§1.3實(shí)際晶體中的缺陷§1.4金屬的結(jié)晶過程§1.5晶粒大小控制第一章金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶與非金屬相比，固態(tài)金屬具有它獨(dú)特的性能，如良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性（塑性變形能力）和金屬光澤。這些是金屬的特性么？能否據(jù)此來區(qū)分金屬與非金屬呢？思考§1.1金屬的特征
2、不是1.有的非金屬也可能表現(xiàn)出上述某些特性：如：石墨能導(dǎo)電金剛石導(dǎo)熱無機(jī)化合物的金屬光澤；2.各種金屬晶體之間，這些特征的差別也很大：鈈、錳的導(dǎo)電能力比銀、銅相差近百倍銻、鉻、釩等金屬是一種“脆性”金屬。因此，只根據(jù)以上的一些特性來區(qū)分金屬和非金屬是不夠充分的。3.金屬的特征：正的電阻溫度系數(shù)§1.1金屬的特征主要是與金屬原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及原子間的結(jié)合方式有關(guān)金屬為何具有上述這些特性呢？金屬鍵金屬鍵是金屬原子之間的結(jié)合鍵，它是大量金屬原子結(jié)合成固體時(shí)，彼此失去最外層子電子（過渡族元素也失去少數(shù)次外層電子），成為正離子，而失去的外層電子穿梭于正離子之間，成為公有化的自由
3、電子云或電子氣，而金屬正離子與自由電子云之間的強(qiáng)烈靜電吸引力（庫倉引力），這種結(jié)合方式稱為金屬鍵?！?.1金屬的特征金屬材料以金屬鍵方式結(jié)合，從而使金屬材料具有以下特征：良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性：自由電子定向運(yùn)動(dòng)（在電場(chǎng)作用下）導(dǎo)電、（在熱場(chǎng)作用下）導(dǎo)熱。正的電阻溫度系數(shù)：金屬正離子隨溫度的升高，振幅增大，阻礙自由電子的定向運(yùn)動(dòng)，從而使電阻升高。不透明，有光澤：自由電子容易吸收可見光，使金屬不透明。自由電子吸收可見光后由低能軌道跳到高能軌道，當(dāng)其從高能軌道跳回低能軌道時(shí)，將吸收的可見光能量輻射出來，產(chǎn)生金屬光澤。具有延展性：金屬鍵沒有方向性和飽和性，所以當(dāng)金屬的兩部分發(fā)生相
4、對(duì)位移時(shí)，其結(jié)合鍵不會(huì)被破壞，從而具有延展性。§1.1金屬的特征返回§1.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)1）晶體與非晶體2）金屬的晶體結(jié)構(gòu)3）晶面和晶向及其表示方法4）金屬晶體的特點(diǎn)晶體：材料中的原子（離子、分子）在三維空間呈規(guī)則，周期性排列—長程有序。非晶體：原子無規(guī)則堆積，也稱為“過冷液體”—短程有序。晶體金剛石、NaCl、冰等。液體非晶體蜂蠟、玻璃等。§1.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)微晶：快速凝固的晶態(tài)金屬或合金的顆粒尺寸要小得多，僅為微米納米級(jí)尺度，高強(qiáng)度高硬度；準(zhǔn)晶：在晶體內(nèi)部的原子長程有序，介于晶體和非晶體之間；液晶：二維長程有序。擴(kuò)充知識(shí)§1.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)返回§1.2金屬的
5、晶體結(jié)構(gòu)a原子堆垛模型b空間點(diǎn)陣c晶格zxy???abcd晶胞§1.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)空間點(diǎn)陣將晶體內(nèi)部的原子（離子）或原子群（離子群）抽象為無數(shù)點(diǎn)子按一定的方式在空間做有規(guī)則的周期性分布，這些幾何點(diǎn)子的總體稱為空間點(diǎn)陣，這些點(diǎn)稱為陣點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)。晶格用一系列假想的平行直線將空間點(diǎn)陣的陣點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來，形成的空間網(wǎng)絡(luò)稱為空間格子，也稱晶格。晶胞為了研究空間點(diǎn)陣的排列特點(diǎn)，從點(diǎn)陣中取出一個(gè)反映點(diǎn)陣特征的基本單元（通常是一個(gè)平行六面體）作為其組成單元，這個(gè)平行六面體稱為晶胞?！?.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)七大晶系，十四個(gè)空間點(diǎn)陣：簡單三斜簡單單斜底心單斜簡單正交體心正交面心正交底心正交簡單
6、六方簡單菱方簡單正方體心正方簡單立方體心立方面心立方描述金屬晶體結(jié)構(gòu)的一些重要概念晶胞原子數(shù)一個(gè)晶胞內(nèi)所含的原子數(shù)目。注意相鄰晶胞的共有原子的計(jì)算方法。原子半徑晶胞中最近鄰的兩個(gè)原子之間（平衡）距離的一半。配位數(shù)晶格中和某一原子相鄰的原子數(shù)目稱為配位數(shù)致密度晶胞中原子本身所占的體積與晶胞體積之比§1.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)工業(yè)上常用的金屬絕大多數(shù)具有比較簡單的晶體結(jié)構(gòu)，其中最典型的為以下三種：（1）體心立方晶格bcc（2）面心立方晶格fcc（3）密排六方晶格hcp體心立方晶格在立方晶胞的八個(gè)頂角上各有一個(gè)原子，在體中心有一個(gè)原子，每個(gè)原子與空間點(diǎn)陣中的一個(gè)
7、陣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。屬于這種晶體結(jié)構(gòu)的純金屬有α-Fe,Cr,Mo,W,V等?！?.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶胞晶格常數(shù)：a=b=c；?=?=?=90?晶胞原子數(shù)：原子半徑：致密度：0.68致密度=Va/Vc，其中Vc:晶胞體積a3Va:原子總體積2?4?r3/3XYZabc2r2raa2§1.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)返回面心立方晶格§1.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)面心立方晶胞晶格常數(shù)：a=b=c；?=?=?=90?晶胞原子數(shù)：原子半徑：致密度：0.74XYZabc密排方向4§1.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)返回C（石墨）、Mg、Zn等晶格常數(shù)底面邊長a底面間距c側(cè)面間角120?側(cè)面與底
