第1章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶ppt課件.ppt

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1、第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶§1金屬的晶體結(jié)構(gòu)§2實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)§3純金屬的結(jié)晶與鑄錠組織§1金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體的基本概念二、常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型三、晶面及晶向指數(shù)四、晶體的各向異性返回一、晶體的基本概念在自然界中除了少數(shù)的一些物質(zhì)（如普通玻璃、松香、木材、棉花等）以外，包括金屬在內(nèi)的絕大多數(shù)固體都是晶體。但在一定的條件下可轉(zhuǎn)換。1．晶體所謂晶體是指其原子（離子或分子）在空間呈規(guī)則排列的物體。它與非晶體在性能上區(qū)別的重要特性是：晶體可具有規(guī)則幾何外形；固定的熔點(diǎn)；各向異性。非晶體晶體圖1-1晶體與非晶體示意圖返回一、晶體的基本概念2．晶體

2、結(jié)構(gòu)晶體中原子（離子或分子）在空間的具體排列。3．結(jié)點(diǎn)把原子（離子或分子）抽象為規(guī)則排列于空間的幾何點(diǎn)，稱為陣點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)。4．晶格描述晶體中原子排列的空間格架稱為空間點(diǎn)陣或晶格。5．晶胞構(gòu)成晶格的最基本幾何單元。由于晶體中原子排列的規(guī)律性，可以用晶胞來描述其排列特征。6．晶面晶體中的結(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的原子平面。圖1-2晶體結(jié)構(gòu)圖1-3晶胞返回一、晶體的基本概念7．晶向晶體中的結(jié)點(diǎn)所組成的直線（原子列）。8．晶格常數(shù)晶胞的棱邊長度a、b、c和棱間夾角α、β、γ是衡量晶胞大小和形狀的六個(gè)參數(shù)，其中a、b、c稱為晶格常數(shù)或點(diǎn)陣常數(shù)。若a=b=c，α=β=γ=9

3、0°這種晶胞就稱為簡單立方晶胞。具有簡單立方晶胞的晶格叫做簡單立方晶格。9．配位數(shù)：是指晶格中與任一原子最鄰近且等距離的原子數(shù)目。10.致密度：是指晶胞中原子本身所占有的體積百分?jǐn)?shù)，也稱密排系數(shù)。致密度=晶胞中原子所占有的體積/晶胞的體積*100%返回一、晶體的基本概念圖1-4晶體規(guī)則排列示意圖晶面晶向返回二、常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格圖1-5常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)返回在金屬元素中，常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)類型有下面三種晶體結(jié)構(gòu)類型。圖1-6體心立方晶胞示意圖（一）體心立方晶格二、常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型（一）體心立方晶格體心

4、立方晶格的晶胞是由八個(gè)原子構(gòu)成的立方體，并且在立方體的體中心還有一個(gè)原子。晶格常數(shù)a=b=c，通常只用a表示。這種晶胞在其立方體的對(duì)角線方向上原子是緊密接觸排列著的。故其對(duì)角線長度方向上所分布的原子數(shù)目為2，這樣可計(jì)算出其原子半徑：在這種晶胞中，因每個(gè)頂點(diǎn)上的原子是同時(shí)屬于周圍八個(gè)晶胞所共有。實(shí)際上每個(gè)體心立方晶胞中僅含有：個(gè)原子。返回二、常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型晶格的致密度：是指其晶胞中所包含的原子所占有的體積與該晶胞體積之比。用“K”表示。體心立方晶格的致密度：即晶格中有68%的體積被原子占有，其余為空隙。屬于這種體心立方晶格的金屬有Fe(＜9

5、12℃,α-Fe)、Cr、Mo、W、V等。返回圖1-7面心立方晶胞示意圖（二）面心立方晶格二、常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型（二）面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是由八個(gè)原子構(gòu)成的立方體，但在立方體的每個(gè)面上還各有一個(gè)原子。晶格常數(shù)a=b=c，通常只用a表示。在這種晶胞中，在每個(gè)面的對(duì)角線上各原子彼此相互接觸，因而其原子半徑：又因每一面心位置上的原子是同時(shí)屬于兩個(gè)晶胞所共有的，故面心立方晶格的晶胞中包含有：個(gè)原子。返回二、常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型（二）面心立方晶格面心立方晶格的致密度：即有74%的體積被原子占有，其余的為空隙。屬于這種晶格的金屬有：Fe(>

6、912℃,γ-Fe)、Al、Cu、Ni、Pb等。返回二、常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型（三）密排六方晶格密排六方晶格由12個(gè)原子構(gòu)成的簡單六方晶體，且在上下兩個(gè)六方面心還各有一個(gè)原子，而且簡單六方體中心還有3個(gè)原子。晶格常數(shù)a＝b≠c，c/a=1.633密排六方晶格晶胞中所含原子數(shù)：個(gè)原子致密度K=0.74屬于這種晶格的金屬有Be、Mg、Zn、Cd等。除以上三種晶格以外，少數(shù)金屬還具有其它類型的晶格，但一般很少遇到。圖1-9密排六方晶格返回三、晶面及晶向指數(shù)在研究金屬晶體結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)及其性能時(shí)，往往需要分析它們的各種晶面和晶向中原子分布的特點(diǎn)，這樣有必要給

7、各種晶面和晶向定出一定的符號(hào)，以表示出它們?cè)诰w中的方向，從而便于分析，晶面和晶向的這種符號(hào)分別叫“晶面指數(shù)”和“晶向指數(shù)”。晶面指數(shù)與晶向指數(shù)是如何確定？返回三、晶面及晶向指數(shù)（一）晶面指數(shù)的確定⑴如圖1-10晶格中，某一原子為原點(diǎn)，通過該點(diǎn)平行于晶胞的三棱邊作OX、OY、OZ三坐標(biāo)軸，以晶格常數(shù)a、b、c分別作為相應(yīng)的三個(gè)坐標(biāo)軸上的度量單位，求出所需確定的晶面在三坐標(biāo)軸上的截距；⑵將所得三截距之值變?yōu)榈箶?shù)；⑶再將這三個(gè)倒數(shù)按比例化為最小整數(shù)并加上一圓括號(hào)即為晶面指數(shù)。一般表示形式：（hkl)。返回圖1-10晶面指數(shù)的確定（一）晶面指數(shù)的確定

8、值得注意：晶面指數(shù)，并非僅指一晶格中的某一個(gè)晶面，而是泛指該晶格中所有那些與其相平行的位向相同的晶面。在一種晶格中，如果某些晶面，雖然它