金屬的晶體結(jié)構(gòu)

1、第二講 金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)一、金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu) 內(nèi)容: 金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu) 合金的晶體結(jié)構(gòu)合金的晶體結(jié)構(gòu) 實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu) 目的: 掌握晶體結(jié)構(gòu)及其對材料的物理化學(xué)性能、力學(xué)性能及工藝掌握晶體結(jié)構(gòu)及其對材料的物理化學(xué)性能、力學(xué)性能及工藝性能的影響，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做好理論知識的準(zhǔn)備性能的影響，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做好理論知識的準(zhǔn)備一、晶體的基本知識一、晶體的基本知識 （一）、晶體與非晶體（一）、晶體與非晶體 固態(tài)物質(zhì)按其原子（或分子）聚集狀態(tài)可分為固態(tài)物質(zhì)按其原子（或分子）聚集狀態(tài)可分為晶體晶體和和非晶體非晶體兩大類。在晶體中，原子（或分子）按

2、一定兩大類。在晶體中，原子（或分子）按一定的幾何規(guī)律作周期性地排列的幾何規(guī)律作周期性地排列 。非晶體中原子（或分子）非晶體中原子（或分子）則是無規(guī)則的堆積在一起。（如松香、玻璃、瀝青）則是無規(guī)則的堆積在一起。（如松香、玻璃、瀝青） （二）、晶格、晶胞、晶格常數(shù)（二）、晶格、晶胞、晶格常數(shù) 1、晶格晶格 為了便于表明晶體內(nèi)部原子排列的規(guī)律，把每個(gè)原子為了便于表明晶體內(nèi)部原子排列的規(guī)律，把每個(gè)原子看成是固定不動的剛性小球，并用一些幾何線條將晶格看成是固定不動的剛性小球，并用一些幾何線條將晶格中各原子的中心連接起來，構(gòu)成一個(gè)空間格架，各原子中各原子的中心連接起來，構(gòu)成一個(gè)空間格架，各原子的中心就處在

3、格架的幾個(gè)結(jié)點(diǎn)上，這種抽象的、用于描的中心就處在格架的幾個(gè)結(jié)點(diǎn)上，這種抽象的、用于描述原子在晶體中排列形式的幾何空間格架，簡稱述原子在晶體中排列形式的幾何空間格架，簡稱晶格晶格。 2、晶胞晶胞 由于晶體中原子有規(guī)則排列且有周期性的特點(diǎn)，由于晶體中原子有規(guī)則排列且有周期性的特點(diǎn)，為了便于討論為了便于討論 通常只從晶格中，選取一個(gè)能夠完全反通常只從晶格中，選取一個(gè)能夠完全反映晶格特征的、最小的幾何單元來分析晶體中原子排映晶格特征的、最小的幾何單元來分析晶體中原子排列的規(guī)律，這個(gè)最小的幾何單元稱為列的規(guī)律，這個(gè)最小的幾何單元稱為晶胞晶胞 ，整個(gè)晶，整個(gè)晶格就是有許多大小、形狀和位向相同的晶胞在空間重

4、格就是有許多大小、形狀和位向相同的晶胞在空間重復(fù)堆積而成的。復(fù)堆積而成的。 3 3、晶格常數(shù)晶格常數(shù) 在晶體學(xué)中，通常取晶胞角上某一結(jié)點(diǎn)作為原點(diǎn)，沿在晶體學(xué)中，通常取晶胞角上某一結(jié)點(diǎn)作為原點(diǎn)，沿其三條棱邊作三個(gè)坐標(biāo)軸其三條棱邊作三個(gè)坐標(biāo)軸X X、Y Y、Z Z，并稱之為晶軸，而，并稱之為晶軸，而且規(guī)定坐標(biāo)原點(diǎn)的前、右、上方為軸的正方向，反之且規(guī)定坐標(biāo)原點(diǎn)的前、右、上方為軸的正方向，反之為反方向，并以棱邊長度為反方向，并以棱邊長度 和棱面夾角和棱面夾角 來表示晶胞的形狀和大小來表示晶胞的形狀和大小 。cb、ar、（三）、金屬中常見晶格（三）、金屬中常見晶格 由于金屬鍵結(jié)合力較強(qiáng)，是金屬原子總趨于

5、緊密排列由于金屬鍵結(jié)合力較強(qiáng)，是金屬原子總趨于緊密排列的傾向，故大多數(shù)金屬屬于以下三種晶格類型。的傾向，故大多數(shù)金屬屬于以下三種晶格類型。 1、體心立方晶格體心立方晶格 體心立方晶格的晶胞它是一個(gè)立方體。體心立方晶格的晶胞它是一個(gè)立方體。在晶胞的中心在晶胞的中心和八個(gè)角上各有一個(gè)原子和八個(gè)角上各有一個(gè)原子，晶胞角上的原子為相鄰的八晶胞角上的原子為相鄰的八個(gè)晶胞所共有，每個(gè)晶胞實(shí)際上只占有個(gè)晶胞所共有，每個(gè)晶胞實(shí)際上只占有1 18 8個(gè)原子。而個(gè)原子。而中心的原子為該晶胞所獨(dú)有。故晶胞中中心的原子為該晶胞所獨(dú)有。故晶胞中實(shí)際原子數(shù)實(shí)際原子數(shù)為為8 81 18 81 12 2（個(gè)）（個(gè)）。具有體心

6、立方晶格的金屬。具有體心立方晶格的金屬有有 、 等。等。 eFarC 2、面心立方晶格面心立方晶格 面心立方晶格也是一個(gè)立方體，在晶胞的每個(gè)角上面心立方晶格也是一個(gè)立方體，在晶胞的每個(gè)角上和晶胞的六個(gè)面的中心都排一個(gè)原子，晶胞角上的原和晶胞的六個(gè)面的中心都排一個(gè)原子，晶胞角上的原子為相鄰的八個(gè)晶胞所共有，而每個(gè)面中心的原子為子為相鄰的八個(gè)晶胞所共有，而每個(gè)面中心的原子為兩個(gè)晶胞共有。所以，面心立方晶胞中原子數(shù)為兩個(gè)晶胞共有。所以，面心立方晶胞中原子數(shù)為8 81 18 86 61 12 24 4（個(gè)）。（個(gè)）。 具有面心立方晶格的金屬有具有面心立方晶格的金屬有 、 等。等。eFr Al 3、密排

7、六方晶格密排六方晶格 密排六方晶格的晶胞是一個(gè)六方柱體，有六個(gè)呈長方形的側(cè)面密排六方晶格的晶胞是一個(gè)六方柱體，有六個(gè)呈長方形的側(cè)面和兩個(gè)呈六邊形的底面所組成。因此，要用兩個(gè)晶格常數(shù)表示。和兩個(gè)呈六邊形的底面所組成。因此，要用兩個(gè)晶格常數(shù)表示。一個(gè)是柱體的高度一個(gè)是柱體的高度c c，另一個(gè)是六邊形的邊長，另一個(gè)是六邊形的邊長，在晶胞的每個(gè)角在晶胞的每個(gè)角上和上、下底面的中心都排列一個(gè)原子，另外在晶胞中間還有三上和上、下底面的中心都排列一個(gè)原子，另外在晶胞中間還有三個(gè)原子個(gè)原子。 密排六方晶胞每個(gè)角上的原子為相鄰的六個(gè)晶胞所共有，上、密排六方晶胞每個(gè)角上的原子為相鄰的六個(gè)晶胞所共有，上、下底面中心

8、的原子為兩個(gè)原子所共有，晶胞中三個(gè)原子為該晶胞下底面中心的原子為兩個(gè)原子所共有，晶胞中三個(gè)原子為該晶胞獨(dú)有。所以，密排六方晶胞中原子數(shù)為獨(dú)有。所以，密排六方晶胞中原子數(shù)為12121 16 62 21 12 23 36 6（個(gè)）。（個(gè)）。具有密排六方晶格的金屬有具有密排六方晶格的金屬有Mg Mg 、ZnZn 。 （四）、晶體結(jié)構(gòu)的致密度致密度 晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)的致密度是指晶胞中原子所占體積與該晶胞體積之是指晶胞中原子所占體積與該晶胞體積之比，可用來比，可用來原子排列的緊密程度進(jìn)行定量比較。原子排列的緊密程度進(jìn)行定量比較。 在體心立方晶胞中，含有在體心立方晶胞中，含有2 2個(gè)原子。這個(gè)原子。這2

9、 2個(gè)原子的體積為個(gè)原子的體積為2 2（4 43 3）rr3 3，式中式中r r為原子半徑為原子半徑 。故體心立方晶格的致密度為：故體心立方晶格的致密度為： 2 2個(gè)原子的體積與晶胞體積之比等于個(gè)原子的體積與晶胞體積之比等于0.68 0.68 。 這表明在體心立方晶格中，有這表明在體心立方晶格中，有6868的體積被所占據(jù)，其余為空的體積被所占據(jù)，其余為空隙。同理亦可求出面心立方及密排立方晶格的致密度為隙。同理亦可求出面心立方及密排立方晶格的致密度為0.74 0.74 。顯然，致密度數(shù)值越大，則原子排列越緊密。所以，顯然，致密度數(shù)值越大，則原子排列越緊密。所以，當(dāng)鐵由面心當(dāng)鐵由面心立方晶格變?yōu)轶w

10、心立方晶格時(shí)，由于致密度減小而使體積膨脹立方晶格變?yōu)轶w心立方晶格時(shí)，由于致密度減小而使體積膨脹。 （五）、晶面指數(shù)和晶向指數(shù)晶面指數(shù)和晶向指數(shù)晶面指數(shù)：晶面指數(shù)：取晶面與坐標(biāo)軸截距的倒數(shù)，并化取晶面與坐標(biāo)軸截距的倒數(shù)，并化 簡為最小整數(shù)，用圓括號順序表示。簡為最小整數(shù)，用圓括號順序表示。 （x y zx y z） 晶面族晶面族: x y z: x y z晶向指數(shù)：晶向指數(shù)：通過原點(diǎn)直線上某點(diǎn)的坐標(biāo)，用方括通過原點(diǎn)直線上某點(diǎn)的坐標(biāo)，用方括 號順序表示。號順序表示。 x y zx y z 晶向族晶向族: : 密排面：密排面：密排方向：密排方向： Fig 鐵的單晶體（晶胞）及其各方鐵的單晶體（晶胞）

11、及其各方 向上彈性模量（向上彈性模量（E）示意圖）示意圖二、實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)二、實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu) （一）、金屬材料都是多晶體（一）、金屬材料都是多晶體 我們把晶格位向完全一致的晶體叫做我們把晶格位向完全一致的晶體叫做單晶體單晶體。單晶體只有經(jīng)過特殊制作才能獲得。實(shí)際上，常使用單晶體只有經(jīng)過特殊制作才能獲得。實(shí)際上，常使用的金屬材料，由于受結(jié)晶條件和其它因素的限制，其的金屬材料，由于受結(jié)晶條件和其它因素的限制，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是由許多尺寸很小，各自結(jié)晶方位都不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是由許多尺寸很小，各自結(jié)晶方位都不同的小單晶體組合在一起構(gòu)成，叫的小單晶體組合在一起構(gòu)成，叫多晶體多晶體。這些小晶這些小晶體就

12、是晶粒，它們之間的交界即為體就是晶粒，它們之間的交界即為晶界晶界。在一個(gè)晶在一個(gè)晶粒內(nèi)部其結(jié)晶方位基本相同，但也存在著許多尺寸更粒內(nèi)部其結(jié)晶方位基本相同，但也存在著許多尺寸更小，位向差更小的小晶粒，它們相互嵌鑲成一顆晶粒，小，位向差更小的小晶粒，它們相互嵌鑲成一顆晶粒，這些小晶塊稱為這些小晶塊稱為亞晶粒亞晶粒，亞晶粒之間的界面稱為亞晶粒之間的界面稱為亞亞晶界晶界。 多晶體示意圖 不同含碳量鋼的顯微組織 （二）、（二）、晶體缺陷晶體缺陷 晶體內(nèi)部的某些局部區(qū)域，原子的規(guī)則排列晶體內(nèi)部的某些局部區(qū)域，原子的規(guī)則排列受到干擾而破壞，不象理想晶體那樣規(guī)則和完受到干擾而破壞，不象理想晶體那樣規(guī)則和完整。

13、把這些區(qū)域稱為整。把這些區(qū)域稱為晶體缺陷晶體缺陷。這些缺陷的。這些缺陷的存在，對金屬的性能（物理性能、化學(xué)性能、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，機(jī)械性能）將產(chǎn)生顯著影響，如鋼的耐腐蝕性，實(shí)際金屬的屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通過原子間的作實(shí)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(jì)算所得數(shù)值。用力計(jì)算所得數(shù)值。 根據(jù)晶體缺陷的幾何形態(tài)特征，可將其分根據(jù)晶體缺陷的幾何形態(tài)特征，可將其分為以下三類：為以下三類： 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 線缺陷線缺陷 面缺陷面缺陷 1 1、點(diǎn)缺陷、點(diǎn)缺陷空位和間隙原子空位和間隙原子 在實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，晶格的某些結(jié)點(diǎn)，往往未被原在實(shí)際晶體

14、結(jié)構(gòu)中，晶格的某些結(jié)點(diǎn)，往往未被原子所占據(jù)，這種空著的位置稱為空位。同時(shí)又可能在子所占據(jù)，這種空著的位置稱為空位。同時(shí)又可能在個(gè)別空隙處出現(xiàn)多余的原子，這種不占有正常的晶格個(gè)別空隙處出現(xiàn)多余的原子，這種不占有正常的晶格位置，而處在晶格空隙之間的原子稱為間隙原子。位置，而處在晶格空隙之間的原子稱為間隙原子。 由于空位、置換原子和間隙原子的存在由于空位、置換原子和間隙原子的存在 ，使晶體發(fā)生了使晶體發(fā)生了晶格畸變晶格畸變，晶體性能發(fā)生改變，晶體性能發(fā)生改變，如強(qiáng)度、硬度和電阻增加。如強(qiáng)度、硬度和電阻增加。 晶體中的空位和間隙原子晶體中的空位和間隙原子處于不斷地運(yùn)動處于不斷地運(yùn)動和變化之中和變化之中

15、，在一定溫度下，晶體內(nèi)存在一定，在一定溫度下，晶體內(nèi)存在一定平衡濃度的空位和間隙原子，空位和間隙原子平衡濃度的空位和間隙原子，空位和間隙原子的運(yùn)動，是金屬中原子擴(kuò)散的主要方式，對金的運(yùn)動，是金屬中原子擴(kuò)散的主要方式，對金屬材料的熱處理過程極為重要。屬材料的熱處理過程極為重要。2 2、線缺陷、線缺陷位錯(cuò)位錯(cuò) 晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象，稱為排現(xiàn)象，稱為位錯(cuò)位錯(cuò)。其特征是在一個(gè)方向上的尺寸很。其特征是在一個(gè)方向上的尺寸很長，而另兩個(gè)方向的尺寸很短。晶體中位錯(cuò)的數(shù)量通長，而另兩個(gè)方向的尺寸很短。晶體中位錯(cuò)的數(shù)量通常用位錯(cuò)密度表示，常

16、用位錯(cuò)密度表示，位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度是指單位體積是指單位體積內(nèi)內(nèi)，位，位錯(cuò)線的總長度。錯(cuò)線的總長度。 位錯(cuò)的存在以及位錯(cuò)密度的變化，對金屬的性能如位錯(cuò)的存在以及位錯(cuò)密度的變化，對金屬的性能如強(qiáng)度、塑性、疲勞等都起著重要影響。如金屬材料的強(qiáng)度、塑性、疲勞等都起著重要影響。如金屬材料的塑性變形與位錯(cuò)的移動有關(guān)。冷變形加工后金屬出現(xiàn)塑性變形與位錯(cuò)的移動有關(guān)。冷變形加工后金屬出現(xiàn)了強(qiáng)度提高的現(xiàn)象（了強(qiáng)度提高的現(xiàn)象（加工硬化加工硬化），就是由于位錯(cuò)密），就是由于位錯(cuò)密度的增加所致。度的增加所致。3 3、面缺陷、面缺陷晶界和亞晶界 實(shí)際金屬材料是多晶體材料，則在晶體內(nèi)部存在著大量的晶界和亞晶界晶界和亞晶界。晶

17、界和亞晶界實(shí)際上是一個(gè)原子排列不規(guī)則的區(qū)域（如圖223、224），該處晶體的晶格處于畸變狀態(tài)，能量高于晶粒內(nèi)部，在常溫下強(qiáng)度和硬度較高，在高溫下則較低，晶界容易被腐蝕等。 晶界的過渡結(jié)構(gòu)示意圖 亞晶界結(jié)構(gòu)示意圖 三、合金的晶體結(jié)構(gòu)三、合金的晶體結(jié)構(gòu)（一）、合金合金的基本概念 由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)，稱為元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)，稱為合金合金。 組成合金的最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)叫做組成合金的最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)叫做組元組元。純元。純元素，穩(wěn)定的化合物。素，穩(wěn)定的化合物。 根據(jù)組成合金組元數(shù)目的多少，合

18、金可以分為二元根據(jù)組成合金組元數(shù)目的多少，合金可以分為二元合金、三元合金和多元合金。合金、三元合金和多元合金。 合金中，具有同一化學(xué)成分且結(jié)構(gòu)相同的均勻部分合金中，具有同一化學(xué)成分且結(jié)構(gòu)相同的均勻部分叫做叫做相相。合金中相與相之間有明顯的界面。液態(tài)合金。合金中相與相之間有明顯的界面。液態(tài)合金通常都為單相液體。固態(tài)下，由一個(gè)固相組成時(shí)稱為通常都為單相液體。固態(tài)下，由一個(gè)固相組成時(shí)稱為單相合金，由兩個(gè)以上固相組成時(shí)稱為多相合金。單相合金，由兩個(gè)以上固相組成時(shí)稱為多相合金。 合金的性能合金的性能一般都是由組成合金的各相成分、結(jié)構(gòu)、一般都是由組成合金的各相成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、性能和各相的組合情況形態(tài)、性

19、能和各相的組合情況組織組織所決定的。所決定的。 （二）、合金的相結(jié)構(gòu)（二）、合金的相結(jié)構(gòu) 由于組元間相互作用不同，固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)可由于組元間相互作用不同，固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)可分為固溶體和金屬化合物兩大類。分為固溶體和金屬化合物兩大類。 1 1、固溶體、固溶體 合金在固態(tài)下，組元間能夠互相溶解而形成的均勻合金在固態(tài)下，組元間能夠互相溶解而形成的均勻相稱為相稱為固溶體固溶體。 溶解度概念溶解度概念ZXY固溶體類型固溶體類型間隙原子間隙原子間隙固溶體間隙固溶體置換固溶體置換固溶體置換原子置換原子YXZ 不管溶質(zhì)原子處于溶劑原子的間隙中或者代替了溶劑原子都會使固溶體的晶格發(fā)生畸變晶格發(fā)生畸變，使塑性變

20、形抗力增大，結(jié)果使金屬材料的強(qiáng)度、硬度增高。這種通過溶入溶質(zhì)元素形成固溶體，使金屬材料的強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象，稱為固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化。 固溶體中的晶格畸變示意圖 a)間隙固溶體 b)置換固溶體 當(dāng)當(dāng)d/D0.59時(shí)：時(shí)：間隙固溶體間隙固溶體 固溶強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化：是提高金屬材料力學(xué)性能的重要途徑之是提高金屬材料力學(xué)性能的重要途徑之一。實(shí)踐表明，適當(dāng)控制固溶體中的溶質(zhì)含量，一。實(shí)踐表明，適當(dāng)控制固溶體中的溶質(zhì)含量，可以在可以在顯著提高金屬材料的強(qiáng)度、硬度的同時(shí)，仍能保持良好顯著提高金屬材料的強(qiáng)度、硬度的同時(shí)，仍能保持良好的塑性和韌性。因此，對綜合力學(xué)性能要求較高的結(jié)構(gòu)的塑性和韌性。因此，對綜合力學(xué)性

21、能要求較高的結(jié)構(gòu)材料，都是以固溶體為基體的合金。材料，都是以固溶體為基體的合金。2 2、金屬化合物：、金屬化合物： 金屬化合物的性能不同于任一組元，其溶點(diǎn)一般較金屬化合物的性能不同于任一組元，其溶點(diǎn)一般較高、硬而脆。當(dāng)它呈細(xì)小顆粒均勻分布在固溶體基體上高、硬而脆。當(dāng)它呈細(xì)小顆粒均勻分布在固溶體基體上時(shí)，將使合金的強(qiáng)度、硬度和耐磨性明顯提高，這一現(xiàn)時(shí)，將使合金的強(qiáng)度、硬度和耐磨性明顯提高，這一現(xiàn)象稱為象稱為彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化。金屬化合物在合金中常作為強(qiáng)化相存。金屬化合物在合金中常作為強(qiáng)化相存在，它是許多合金鋼、有色金屬和硬質(zhì)合金的重要組成在，它是許多合金鋼、有色金屬和硬質(zhì)合金的重要組成相。相。 化

22、合物類型：化合物類型：正常價(jià)化合物正常價(jià)化合物 按化合價(jià)規(guī)律形成，如，按化合價(jià)規(guī)律形成，如，MgMg2 2Si Si 。間隙化合物間隙化合物 過渡金屬過渡金屬+ +小半徑非金屬元素小半徑非金屬元素電子化合物電子化合物 按電子濃度規(guī)律形成，如，按電子濃度規(guī)律形成，如，CuCu3 3Al Al 。間隙相間隙相 r r非非/r/r金金 0.590.59，如：，如：WCWC、 TiCTiC、 VCVC復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物 r r非非/r/r金金 0.590.59如，如，F(xiàn)eFe3 3C C、CrCr2323C C6 6間隙化合物間隙化合物 熔點(diǎn)高、硬度高，脆性大。熔點(diǎn)高、硬度高，脆

23、性大。 金屬化合物的晶格類型與形成化合物各組元的晶格類型完全不同，一般可用化學(xué)分子式表示。它具有復(fù)雜的晶格形式、熔點(diǎn)高、硬而脆。 鋼中滲碳體（Fe3C）就是由鐵原子和碳原子所組成的金屬化合物，它使材料強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌度下降。 合金中有兩類基本相兩類基本相 ： 固溶體固溶體 和和 化合物化合物3、絕大多數(shù)合金的組織都是固溶體與少量金屬化合物組成的機(jī)械混合物機(jī)械混合物，其性質(zhì)取決于固溶體與金屬化合物的數(shù)量、大小、形態(tài)和分布狀況。 總總 結(jié)結(jié) 1、金屬的晶格有體心立方結(jié)構(gòu)、面心立方結(jié)構(gòu)和、金屬的晶格有體心立方結(jié)構(gòu)、面心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)，由于致密度的不同，從一種晶格到另一密排六方結(jié)構(gòu)，由

24、于致密度的不同，從一種晶格到另一種的變化會引起體積的變化。種的變化會引起體積的變化。 2、合金的相結(jié)構(gòu)有固溶體和化合物。彌散強(qiáng)化和、合金的相結(jié)構(gòu)有固溶體和化合物。彌散強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化可以提高金屬材料的力學(xué)性能，所以，合金化固溶強(qiáng)化可以提高金屬材料的力學(xué)性能，所以，合金化是提高金屬性能的方法之一。是提高金屬性能的方法之一。 3、實(shí)際金屬是由很多晶粒組成，金屬內(nèi)部存在著、實(shí)際金屬是由很多晶粒組成，金屬內(nèi)部存在著點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)、晶界和亞晶界。點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)、晶界和亞晶界。點(diǎn)缺陷對金屬材料的熱對金屬材料的熱處理過程極為重要。處理過程極為重要。位錯(cuò)的存在以及位錯(cuò)密度的變化，位錯(cuò)的存在以及位錯(cuò)密度的變化，

25、對金屬的性能如強(qiáng)度、塑性、疲勞等都起著重要影響對金屬的性能如強(qiáng)度、塑性、疲勞等都起著重要影響。金屬冷變形加工后的加工硬化，就是由于位錯(cuò)密度的增金屬冷變形加工后的加工硬化，就是由于位錯(cuò)密度的增加所致。點(diǎn)缺陷、加所致。點(diǎn)缺陷、晶界和亞晶界晶界和亞晶界也與材料的力學(xué)性能有也與材料的力學(xué)性能有關(guān)。注意：關(guān)。注意：晶體的晶體的“缺陷缺陷”不等于常說的不等于常說的“缺點(diǎn)缺點(diǎn)”。鑄態(tài)組織與冶金缺陷 表面細(xì)晶粒層：綜合性能好 柱狀晶粒層：各向異性 中心粗大等軸晶粒層： 問題： 縮孔 縮松 偏析 氣泡 裂紋 偏析 純鐵的純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變同素異晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式反應(yīng)式:四、四、 金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變1

26、394 C912 Cbccfccbcc- Fe - Fe - Fe同素異晶轉(zhuǎn)變：同素異晶轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度的改變而金屬在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度的改變而 發(fā)生變化的現(xiàn)象。發(fā)生變化的現(xiàn)象。 純鐵的冷卻曲線純鐵的冷卻曲線1394153810006008001200溫度時(shí)間16001500500700900110013001400912 - Fe - Fe - Fe純鐵的冷卻曲線純鐵的冷卻曲線TFe，bcc-Fe，bcc-Fe，fccCooling curve770鐵磁性思考題思考題1. 為什么要生產(chǎn)合金？與純金屬相比，合金有哪些優(yōu)越性？2. 固溶體中，溶質(zhì)元素含量增加時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)和性能會發(fā) 生什么變化？作業(yè)作業(yè): :1) 1) 同非金屬相比，金屬的主要特性是同非金屬相比，金屬的主要特性是 2) 2) 晶體與非晶體結(jié)構(gòu)上的最根本的區(qū)別是晶體與非晶體結(jié)構(gòu)上的最根本的區(qū)別是3) 3) -Fe-Fe的一個(gè)晶胞原子數(shù)為：的一個(gè)晶胞原子數(shù)為：4 4 4) 4)晶體中的位錯(cuò)屬于：晶體中的位錯(cuò)屬于：a. a. 體缺陷體缺陷 b. b. 面缺陷面缺陷c. c. 線缺陷線缺陷d. d. 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 熱和電的良導(dǎo)體熱和電的良導(dǎo)體 正的電阻溫度系數(shù)正的電阻溫度系數(shù) 不透明、有金屬光澤不透明、有金屬光澤 塑性高、強(qiáng)韌性好塑性高、強(qiáng)韌性好晶體內(nèi)原子排列是