第一章_材料的结构.ppt
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1、第一章 材料的结构,物质由原子组成。原子的结合方式和排列方式决定了物质的性能。 原子、离子、分子之间的结合力称为结合键。它们的具体组合状态称为结构。,C60,一、晶体结构的基本概念,1、晶体与非晶体 晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。 非晶体是指原子呈无序排列的固体。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。,2、晶格与晶胞, 晶格:用假想的直线将原子中心连接起来所形成。,龙村人 龙村吧 茶馆杂事 www.hai-, 晶胞:能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。, 晶系: 根据晶胞参数不同,将晶体分为七种晶系。 90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。 立
2、方晶系:a=b=c,=90 六方晶系:a1=a2=a3 c,=90,=120, 晶格常数:晶胞个边的尺寸 a、b、c。 各棱间的夹角用、表示。, 原子半径:晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。, 晶胞原子数:一个晶胞内所包含的原子数目。 配位数:晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。 致密度:晶胞中原子本身所占的体积百分数。,3、立方晶系晶面、晶向表示方法,晶体中各方位上的原子面称晶面。 各方向上的原子列称晶向。 晶面指数 表示晶面的符号称晶面指数。 其确定步骤为:, 确定原点,建立坐标系,求出所求晶面在三个坐标轴上的截距。 龙村人 龙村吧 茶馆杂事 www.hai-,例一.求截距
3、为、1、晶面的指数 截距值取倒数为0、1、0,加圆括弧得(010) 例二.求截距为2、3、 晶面的指数 取倒数为1/2、1/3 、 0, 化为最小整数加圆括弧得(320) 例三.画出(112)晶面 取三指数的倒数1、1、1/2, 化成最小整数为2、2、1,即为X、Y、Z三坐标轴上的截距, 晶向指数 表示晶面的符号称晶面指数。其确定步骤为:, 确定原点,建立坐标系,过原点作所求晶向的平行线。 求直线上任一点的坐标值并按比例化为最小整数,加方括弧。形式为uvw。,例一、已知某过原点晶向上一点的坐标为1、1.5、2,求该直线的晶向指数。 将三坐标值化为最小整数加方括弧得234。,例二、已知晶向指数为
4、110, 画出该晶向。 找出1、1、0坐标点,连接原点与该点的直线即所求晶向。, 晶面族与晶向族 (hkl)与uvw分别表示的是一组平行的晶向和晶面。 指数虽然不同,但原子排列完全相同的晶向和晶面称作晶向族或晶面族。分别用hkl和表示。,立方晶系常见的晶面为:,110,立方晶系常见的晶向为:,111,说明: 在立方晶系中,指数相同的晶面与晶向相互垂直。 遇到负指数,“-”号放在该指数的上方。,221,110,二、金属的晶体结构,1、纯金属的晶体结构 金属原子是通过正离子与自由电子的相互作用而结合的,称为金属键。 金属原子趋向于紧密排列。,具有良好的导热性、导电性、延展性及金属光泽。 龙村人 龙
5、村吧 茶馆杂事 www.hai-, 体心立方晶格,体心立方晶格,体心立方晶格的参数,体心立方晶格,原子个数:2 配位数: 8 致密度:0.68 龙村人 龙村吧 茶馆杂事 www.hai-,晶格常数:a(a=b=c),原子半径:, 面心立方晶格,面心立方晶格,面心立方晶格的参数,原子个数:4 配位数: 12 致密度:0.74 常见金属: -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等,晶格常数:a,面心立方晶格, 密排六方晶格,原子个数:6 配位数: 12 致密度:0.74 龙村人 龙村吧 茶馆杂事 www.hai-,晶格常数:底面边长 a 和高 c, c/a=1.633,密排六方晶格, 三种常见晶格的
6、密排面和密排方向 单位面积晶面上的原子数称晶面原子密度。 单位长度晶向上的原子数称晶向原子密度。 原子密度最大的晶面或晶向称密排面或密排方向。,三种常见晶格的密排面和密排方向,2、实际金属的晶体结构,变形金属晶粒尺寸约1100m,铸造金属可达几mm。, 单晶体与多晶体 单晶体:其内部晶格方位完全一致的晶体。 多晶体: 晶粒:实际使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成,这些小晶体称为晶粒。,晶界:晶粒之间的交界面。 晶粒越细小,晶界面积越大。 多晶体:由多晶粒组成的晶体结构。, 晶体缺陷 晶格的不完整部位称晶体缺陷。 实际金属中存在着大量的晶体缺陷,按形状可分三类,即点、线、
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- 第一章 材料 结构
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