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1、第二節(jié)金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶一、晶體與晶格晶體與晶格的概念固態(tài)物質(zhì)按內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子或分子）排列的特點(diǎn)分為晶體與非晶體。自然界中除少數(shù)物質(zhì)（如石蠟、瀝青、普通玻璃、松香等）外，絕大多數(shù)無機(jī)非金屬物質(zhì)都是晶體，一般情況下，金屬及其合金多為晶體結(jié)構(gòu)。但晶體與非晶體在一定條件可相互轉(zhuǎn)換。晶體的概念就是原子（或分子）按一定的幾何規(guī)律作周期性地排列；大多數(shù)的金屬是晶體。非晶體則是無規(guī)則的堆積在一起。非晶體則如松香、玻璃、瀝青。[晶體]——內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間按一定的規(guī)律周期性地排列；[非晶體]——內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)是散亂排列的。[金屬中的原子堆垛]：為便于表述晶體內(nèi)原子的排列規(guī)律，我們把原子看成剛性小球，金屬晶體就
2、是由這些剛性小球堆垛而成的。[晶格]：把原子看成一個結(jié)點(diǎn)，然后用假想的線條將這些結(jié)點(diǎn)連結(jié)起來，便構(gòu)成了一個有規(guī)律性的空間格架稱晶格[晶胞]：晶格中能完全反映晶格特征的最小幾何單元稱晶胞。晶胞中各棱邊的長度a、b、c稱為晶格常數(shù)。由于晶體中原子重復(fù)排列的規(guī)律性，因此晶胞可以表示晶格中原子排列的特征。金屬—晶格—晶胞—原子2.晶格類型[體心立方晶格]：體心立方晶格的晶胞是一個立方體，立方體的八個頂角和立方體的中心各有一個原子。具有體心立方晶格的金屬有：α-Fe（溫度低于912℃的鐵）、鉻（Cr）、鎢（W）、鉬（Mo）、釩（V）、β-Ti（溫度在883~1668℃的鈦）等。體心立方晶格體心立
3、方晶格[面心立方晶格]：面心立方晶格的晶胞是一個立方體，立方體的八個頂角和六個面的中心各有一個原子。屬于面心立方的金屬有：γ-Fe（溫度在912~1394℃的鐵）、鋁（Al）、銅（Cu）、銀（Ag）、金（Au）、鎳（Ni）等。面心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格的晶胞是一個上下底面為正六邊形的六柱體，在六柱體的十二個頂角和上、下底面的中心各有一個原子，六柱體的中間還有三個原子。具有密排六方晶格的金屬有：鎂（Mg）、鋅（Zn）、α-Ti（溫度低于883℃的鈦）、鎘（Cd）、鈹（Be）等。[密排六方晶格]：[密排六方晶格]：密排六方晶格的晶胞是一個上下底面為正六邊形的六柱體，在六柱體的十二
4、個頂角和上、下底面的中心各有一個原子，六柱體的中間還有三個原子。具有密排六方晶格的金屬有：鎂（Mg）、鋅（Zn）、α-Ti（溫度低于883℃的鈦）、鎘（Cd）、鈹（Be）等。晶胞中的原子數(shù)原子排列??????????????????????????????????????????晶胞密排立方晶格密排立方晶格密排六方晶格的晶胞是一個上下底面為正六邊形的六柱體，在六柱體的十二個頂角和上、下底面的中心各有一個原子，六柱體的中間還有三個原子。具有密排六方晶格的金屬有：鎂（Mg）、鋅（Zn）、α-Ti（溫度低于883℃的鈦）、鎘（Cd）、鈹（Be）等。金屬的晶體結(jié)構(gòu)面心立方晶格體心立方晶格密排六
5、方晶格滲碳體晶格晶格致密度從原子堆垛可看出，上述三種晶格中原子排列的緊密程度不一樣，面心立方和密排六方晶格中的原子排列較緊密，經(jīng)計算，晶格中有74%的空間被原子所占據(jù)，即這兩種晶格的致密度均為0.74，其余為晶格間隙；而體心立方晶格的原煤子排列較松散，其致密度為0.68。體心立方、面心立方、密排六方晶格致密度比較3.晶面與晶向晶向：空間點(diǎn)陣中節(jié)點(diǎn)列的方向?？臻g中任兩節(jié)點(diǎn)的連線的方向，代表了晶體中原子列的方向。晶向指數(shù)：表示晶向方位符號。晶面：空間中不在一直線任三個陣點(diǎn)的構(gòu)成的平面，代表了晶體中原子列的方向。晶面指數(shù)：表示晶面方位的符號。各向異性在一個單晶體中，由于各晶面和晶向上的原子密
6、度不同，原子間的結(jié)合力也不同，。因此，在各方向上的物理、化學(xué)和力學(xué)性能也不同，這一現(xiàn)象被稱為各向異性。二、晶體結(jié)構(gòu)與晶體缺陷1.多晶體結(jié)構(gòu)單晶體：我們把晶體內(nèi)部的晶格向位完全一致的晶體叫做單晶體。單晶體也叫晶粒晶粒之間的交界即為晶界2.晶體缺陷理想晶體：原子完全按一定的次序規(guī)則排列的晶體。晶體缺陷：在實(shí)際金屬晶體中，存在原子不規(guī)則排列的局部區(qū)域，這些區(qū)域稱為晶體缺陷。按陷的幾何形態(tài)，晶體缺陷分為點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷三種。三種晶體缺陷都會造成晶格畸變，使變形抗力增大，從而提高材料的強(qiáng)度、硬度。這些缺陷的存在，對金屬的性能（物理性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能）將產(chǎn)生顯著影響。如鋼的耐腐蝕性，實(shí)
7、際金屬的屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通過原子間的作用力計算所得數(shù)值。點(diǎn)缺陷——空位和間隙原子晶格中某個原子脫離了平衡位置，形成空結(jié)點(diǎn)，稱為空位；某個晶格間隙擠進(jìn)了原子，稱為間隙原子。線缺陷——位錯晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯排現(xiàn)象，稱為位錯。在位錯周圍，由于原子的錯排使晶格發(fā)生了畸變，使金屬的強(qiáng)度提高，但塑性和韌性下降。實(shí)際晶體中往往含有大量位錯，生產(chǎn)中還可通過冷變形后使金屬位錯增多，能有效地提高金屬強(qiáng)度。螺型位錯刃型位錯面缺陷——晶界和亞
