第一章 工程材料的结构.

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1、1.1 金属的晶体结构和组织金属的晶体结构和组织 1.晶体晶体与非晶体与非晶体 3.实际金属的晶体结构实际金属的晶体结构 4.晶体中的扩散晶体中的扩散 2. 金属的晶体金属的晶体结构结构一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1. 晶体晶体：指原子呈规则、指原子呈规则、周期性周期性排列的固体。排列的固体。常态下金属主要以常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。晶体形式存在。晶体具有各向异性。 非晶体非晶体：原子原子呈呈无规则堆积，和液体相似，亦称为无规则堆积，和液体相似，亦称为“过冷液体过冷液体”或或“无定形体无定形体”。 在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化

2、。2. 2. 区别区别(a)(a)是否具有周期性、对称性是否具有周期性、对称性(b)(b)是否长程有序是否长程有序(c)(c)是否有确定的熔点是否有确定的熔点(d)(d)是否各向异性是否各向异性金属的结构金属的结构晶态晶态非晶态非晶态Si2O的结构的结构二、二、金属的晶体结构金属的晶体结构1.1.金属的晶体结构金属的晶体结构晶体结构描述了晶体中原子（离子、分子）的排列方晶体结构描述了晶体中原子（离子、分子）的排列方式。式。1 1）理想晶体理想晶体实际晶体的理想化实际晶体的理想化三维空间无限延续，无边界三维空间无限延续，无边界严格按周期性规划排列，是完整的、无缺陷。严格按周期性规划排列，是完整的

3、、无缺陷。原子在其平衡位置静止不动原子在其平衡位置静止不动2 2）理想晶体的晶体学抽象）理想晶体的晶体学抽象空间规则排列的原子空间规则排列的原子刚球模型刚球模型晶格（刚球抽象为晶格（刚球抽象为晶格结点，构成空间格架）晶格结点，构成空间格架）晶胞（具有周期性最小晶胞（具有周期性最小组成单元）组成单元） 晶格：晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架间格架。直线的交点（即原子中心）称。直线的交点（即原子中心）称结点结点。由结点形成由结点形成的空间的阵列称的空间的阵列称空间点阵空间点阵。晶胞：晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元能代表

4、晶格原子排列规律的最小几何单元. .3）晶胞的描述 晶体学参数：a,b,c,晶格常数：a,b,c4)晶系：晶系：根据晶胞参数不同，根据晶胞参数不同， 将晶体分为七种晶系。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。以上的金属具有立方晶系和六方晶系。立方晶系：立方晶系：a=b=c， = = =90 六方晶系：六方晶系：a1=a2=a3 c, = =90 , =120 立方立方六方六方四方四方菱方菱方正交正交单斜单斜三斜三斜5）原子半径：）原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原晶胞中原子密度最大方向上相邻原 子间距的一半。子间距的一半。6)晶胞原子数晶胞原子数：一个晶胞内所包含的

5、原子数目。一个晶胞内所包含的原子数目。7)配位数配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的晶格中与任一原子距离最近且相等的 原子数目。原子数目。8)致密度致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。晶胞中原子本身所占的体积百分数。2.三种典型的金属晶体晶胞三种典型的金属晶体晶胞1）体心立方晶胞）体心立方晶胞BCC Body Centered Cube 晶格常数：晶格常数：a(a=b=c)ar43 原子半径：原子半径：原子个数：原子个数：2配位数：配位数： 8致密度：致密度：0.68常见金属：常见金属： -Fe、Cr、 W、Mo、V、Nb等等b）面心立方晶胞FCC Face-Centere Cube

6、晶格常数：晶格常数：aa42r ：原子半径原子半径原子个数：原子个数：4配位数：配位数： 12致密度：致密度：0.74常见金属：常见金属： -Fe、Ni、Al、 Cu、Pb等等c)密排六方晶胞密排六方晶胞HCP Hexagonal Close-Packed 晶格常数：晶格常数：底面边长底面边长 a 和高和高 c， c/a=1.633a21r ：原子半径原子半径原子个数：原子个数：6配位数：配位数： 12致密度：致密度：0.74常见金属：常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等等（d）BCC、FCC、HCP晶胞的重要参数 XYZ取三指数的倒数取三指数的倒数1/2，1/2，1，化成最小整数为化成最小