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1、金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1(一)純金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體與非晶體1、晶體是指其組成微粒(原子或分子)呈規(guī)則排列的物質(zhì),它是固體物質(zhì)中最多的一類。非晶體是指其組成微粒(原子或分子)呈無規(guī)則堆積在一起的物質(zhì)。金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶2、區(qū)別(a)是否具有周期性、對稱性(b)是否長程有序(c)是否有確定的熔點(diǎn)(d)是否各向異性金屬的結(jié)構(gòu)晶態(tài)非晶態(tài)Si2O的結(jié)構(gòu)2二、晶體結(jié)構(gòu)的基本概念(1)晶格:如果把組成晶體的剛性質(zhì)點(diǎn)用假想的線條連接起來,則為一個假想的空間格架,稱為結(jié)晶格子(簡稱晶格)。晶體中原子(離子或分子)規(guī)則排列的方式稱為晶體結(jié)構(gòu).3(2)晶胞:晶胞是指組成晶格的最小幾何單元。晶體學(xué)參數(shù):
2、a,b,c,α,β,γ晶格常數(shù):a,b,c(3)晶格常數(shù):晶胞中各棱邊的長度稱為晶格常數(shù)。。4★體心立方晶格(胞)(B.C.C.晶格)BodyCenteredCubic體心立方晶格的晶胞中,八個原子處于立方體的角上,一個原子處于立方體的中心,角上八個原子與中心原子緊靠。三、常見的金屬晶格類型5體心立方晶胞特征:(1)晶格常數(shù)a=b=c,α=β=γ=90(2)晶胞原子數(shù)在體心立方晶胞中,每個角上的原子同時屬于8個相鄰的晶胞,每個角上的原子屬于一個晶胞僅為1/8,中心的原子完全屬于這個晶胞。所以一個體心立方晶胞所含的原子數(shù)為2個。具有體心立方晶格的金屬有鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)、α
3、-鐵(α-Fe,<912℃)等。6★面心立方晶格(胞)(F.C.C.晶格)原子分布在立方體的八個角上和六個面的中心。面中心的原子與該面四個角上的原子緊靠。具有這種晶格的金屬有鋁(Al)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、γ-鐵(γ-Fe,912℃~1394℃)等。FaceCenteredCubic7面心立方晶胞的特征:(1)晶格常數(shù)a=b=c,α=β=γ=90°(2)晶胞原子數(shù)(個)8★密排六方晶格(胞)(H.C.P.晶格)十二個原子分布在六方體的十二個角上,在上下底面的中心各分布一個原子,上下底面之間均勻分布三個原子。具有這種晶格的金屬有鎂(Mg)、鎘(Cd)、鋅(Z
4、n)、鈹(Be)等。Closepackedhexagonal910密排六方晶胞的特征:(1)晶格常數(shù)晶胞是一個正六棱柱體。用底面正六邊形的邊長a和兩底面之間的距離c來表達(dá),兩相鄰側(cè)面之間的夾角為120°,側(cè)面與底面之間的夾角為90°。(2)晶胞原子數(shù)軸比:c/a11(二)金屬的結(jié)晶結(jié)晶與凝固的區(qū)別凝固:L→S?????S可以是非晶結(jié)晶:一種原子排列狀態(tài)(晶態(tài)或晶態(tài))過渡為另一種原子規(guī)則排列狀態(tài)(晶態(tài))的轉(zhuǎn)變過程一次結(jié)晶:L→S晶態(tài)二次結(jié)晶:S→S晶態(tài)12一、純金屬的結(jié)晶1.純金屬的冷卻曲線和過冷現(xiàn)象1)冷卻曲線金屬結(jié)晶時溫度與時間的關(guān)系曲線稱冷卻曲線。曲線上水平階段所對應(yīng)的溫度稱實(shí)際
5、結(jié)晶溫度T1。曲線上水平階段是由于結(jié)晶時放出結(jié)晶潛熱引起的。純金屬的冷卻曲線2)過冷度(如圖)液態(tài)金屬在理論結(jié)晶溫度以下開始結(jié)晶的現(xiàn)象稱過冷。理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差?T稱過冷度。?T=T0–T1過冷度大小與冷卻速度有關(guān),冷速越大,過冷度越大。13142.純金屬結(jié)晶的基本過程純金屬的結(jié)晶是依靠兩個密切聯(lián)系的基本過程來實(shí)現(xiàn)的:第一,先在液體內(nèi)部生成一批極小的晶體作為結(jié)晶核心或晶核。結(jié)晶由晶核的形成和晶核的長大兩個基本過程組成。液態(tài)金屬中存在著原子排列規(guī)則的小原子團(tuán),它們時聚時散,稱為晶坯。在T0以下,經(jīng)一段時間后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯將會長大,稱為晶核。晶核形成后便向各方
6、向生長,同時,又有新的晶核產(chǎn)生。晶核不斷形成,不斷長大,直到液體完全消失。每個晶核最終長成一個晶粒,兩晶粒接觸后形成晶界。第二,這些晶核逐漸長大,發(fā)展到整個液體。15表示晶粒大小的尺度叫晶粒度。晶粒度可用晶粒的平均面積或平均直徑表示。工業(yè)生產(chǎn)上采用晶粒度等級來表示晶粒大小。標(biāo)準(zhǔn)晶粒度共分八級,一級最粗,八級最細(xì)。通過100倍顯微鏡下的晶粒大小與標(biāo)準(zhǔn)圖對照來評級。晶粒度二、晶粒大小對金屬力學(xué)性能的影響16(三)晶體的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變圖2-16純鐵的冷卻曲線什么叫同素異構(gòu)?大多金屬只有一種晶體結(jié)構(gòu),但某些金屬在不同溫度和壓力下呈不同類型的晶體結(jié)構(gòu),這種現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)17此課件下載可自行編輯
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