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金属的晶体结构与结晶,1,（一）纯金属的晶体结构,一、晶体与非晶体,1、 晶体是指其组成微粒（原子或分子）呈规则排列的物质，它是固体 物质中 最多的一类。,非晶体是指其组成微粒（原子或分子）呈无规则堆积在一起的物质。,金属的晶体结构与结晶,2、区别 (a)是否具有周期性、对称性 (b)是否长程有序 (c)是否有确定的熔点 (d)是否各向异性,2,二、晶体结构的基本概念,( 1）晶格：如果把组成晶体的刚性质点用假想的线条连接起来，则为一 个假想的空间格架，称为结晶格子（简称晶格）。,晶体中原子(离子或分子)规则排列的方式称为晶体结构.,3,(2）晶胞：晶胞是指组成晶格的最小几何单元。,晶体学参数：a,b,c, 晶格常数：a,b,c,(3）晶格常数：晶胞中各棱边的长度称为晶格常数。,。,4,体心立方晶格(胞) (B.C.C.晶格),Body Centered Cubic,体心立方晶格的晶胞中,八个原子处于立方体的角上,一个原子处于立方体的中心, 角上八个原子与中心原子紧靠。,三、常见的金属晶格类型,5,体心立方晶胞特征： （1）晶格常数 a=b=c, =90 （2）晶胞原子数 在体心立方晶胞中，每个角上的原子同时属于8个相邻的晶胞，每个角上的原子属于一个晶胞仅为1/8，中心的原子完全属于这个晶胞。所以一个体心立方晶胞所含的原子数为 2个。,具有体心立方晶格的金属有钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、-铁(-Fe, 912 )等。,6, 面心立方晶格(胞) (F.C.C.晶格),原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。 面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。 具有这种晶格的金属有铝(Al)、 铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、 银(Ag)、- 铁( -Fe, 912 1394 )等。,Face Centered Cubic,7,面心立方晶胞的特征： （1）晶格常数 a=b=c, =90 （2）晶胞原子数 (个),8, 密排六方晶格(胞) (H.C.P.晶格),十二个原子分布在六方体的十二个角上, 在上下底面的中心各分布一个原子, 上下底面之间均匀分布三个原子。 具有这种晶格的金属有镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。,Close packed hexagonal,9,10,密排六方晶胞的特征： （1）晶格常数 晶胞是一个正六棱柱体。用底面正六边形的边长a和两底面之间的距离c来表达, 两相邻侧面之间的夹角为120, 侧面与底面之间的夹角为90。 （2）晶胞原子数,轴比：c/a,11,（二）金属的结晶,结晶与凝固的区别 凝固：LS S可以是非晶 结晶：一种原子排列状态（晶态或晶态）过渡为另一种原子规则排列状态（晶态）的转变过程 一次结晶：LS晶态 二次结晶：SS晶态,12,一、纯金属的结晶,1.纯金属的冷却曲线和过冷现象,1）冷却曲线,金属结晶时温度与时间的关系曲线 称冷却曲线。曲线上水平阶段所对 应的温度称实际结晶温度T1。 曲线上水平阶段是由于结晶时放出 结晶潜热引起的。,2）过冷度(如图）,液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过 冷。理论结晶温度与实际结晶温度的差T称过冷 度。T= T0 T1 过冷度大小与冷却速度有关，冷速越大， 过冷度越大。,13,14,2.纯金属结晶的基本过程,纯金属的结晶是依靠两个密切联系的基本过程来实现的：,第一，先在 液体内部生成一批极小的晶体作为结晶核心或晶核。,结晶由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成。 液态金属中存在着原子排列规则的小原子团，它们时聚时散，称为晶坯。在T0以下，经一段时间后（即孕育期），一些大尺寸的晶坯将会长大，称为晶核。 晶核形成后便向各方向生长，同时，又有新的晶核产生。晶核不断形成，不断长大，直到液体完全消失。每个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。,第二，这些晶核 逐渐长大，发展到整个液体。,15,表示晶粒大小的尺度叫晶 粒度。晶粒度可用晶粒的 平均面积或平均直径表示。 工业生产上采用晶粒度等级来表示晶粒大小。标准晶粒度共分八级，一级最粗，八级最细。通过100倍显微镜下的晶粒大小与标准图对照来评级。,晶粒度,二、晶粒大小对金属力学性能的影响,16,（三） 晶体的同素异构转变,图2-16 纯铁的冷却曲线,什么叫同素异构？,大多金属只有一种晶体结构，但某些金属在不同温度和压力下呈不同类型的晶体结构，这种现象称为同素异构,17,
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