第二章金属与合金的晶体结构 第一节纯金属的晶体结构 晶体结构的基本知识 1、晶体与非晶体 晶体 原子规则排列的集合体 非晶体一—原子无规则堆积的集合体 晶体特征:固定的熔点,各向异性 2、晶格与晶胞 晶格:把晶体中原子看成几何点,用假象的直线连接后得到的三维格架晶胞:晶格中能全面 反映原子排列规律的最小几何单元 3、晶面与晶向晶格常数:晶胞的棱边长度 晶面:晶格中各方位的原子面 晶向:任意两个原子连线所指的方向 常见的晶格类型 晶格类型晶胞中的原子数最近原子间距原子半径致密度常见金属 体心立方 √3 0. 68 a-Fe, Cr, W,V 面心立方 0. 74 Y-Fe, Cu, Ag, Au 4 密排六方 0.74 Mg, zn, Cd 第二节纯金属的实际晶体结构 a-Fe[100]E=135000N/mm2 [1lE=290000N/m2 实际测定E=210000N/mm 多晶体结构 单晶体:各部分位向完全一致的晶体(各向异性)多晶体:许多位向不同的单晶体的聚 合体(各向同性)晶粒:多晶体中外形不规则的小晶体晶界:晶粒之间的界面 二、晶体缺陷 1、点缺陷——空位和间隙原子 点缺陷→导致晶格畸变→强度↑,硬度↑ 空位和间隙原子都处于运动和变化之中,是原子扩散主 +:+4 要方式之一。温度↑,空位↑ (加)绿子排到 2、线缺陷一—位错 位错——整排原子有规律错排位错密度p/V(cm2)
第二章 金属与合金的晶体结构 第一节 纯金属的晶体结构 一、晶体结构的基本知识 1、晶体与非晶体 晶 体 —— 原子规则排列的集合体 非晶体 —— 原子无规则堆积的集合体 晶体特征：固定的熔点，各向异性 2、 晶格与晶胞 晶格：把晶体中原子看成几何点，用假象的直线连接后得到的三维格架晶胞：晶格中能全面 反映原子排列规律的最小几何单元 3、晶面与晶向晶格常数：晶胞的棱边长度 晶面：晶格中各方位的原子面 晶向：任意两个原子连线所指的方向 二、常见的晶格类型 晶格类型 晶胞中的原子数 最近原子间距 原子半径 致密度 常见金属 体心立方 2 a 2 3 a 4 3 0.68 α-Fe,Cr,W,V 面心立方 4 a 2 2 a 4 2 0.74 γ-Fe,Cu,Ag,Au 密排六方 6 a 2 a 0.74 Mg,Zn,Cd 第二节 纯金属的实际晶体结构 α-Fe [100] E=135000N/mm2 [111] E=290000 N/mm2 实际测定 E=210000 N/mm2 一、多晶体结构 单晶体：各部分位向完全一致的晶体（各向异性）多晶体：许多位向不同的单晶体的聚 合体（各向同性）晶粒：多晶体中外形不规则的小晶体晶界：晶粒之间的界面 二、晶体缺陷 1、点缺陷—— 空位和间隙原子 点缺陷 → 导致晶格畸变 → 强度↑，硬度↑ 空位和间隙原子都处于运动和变化之中，是原子扩散主 要方式之一。温度↑，空位↑ 2、线缺陷——位错 位错—— 整排原子有规律错排位错密度 ρ=L / V (cm-2)
增加或减小,可以提高强度 3、面缺陷——晶界、亚晶界晶界处:晶格畸变→强度高 原子能量高→熔点低,易腐蚀,原子扩散快 晶粒细→晶界面积大→强度高 亚晶界:晶粒内小位向差(1-2°)的晶块(亚晶粒亚结构)边界 第三节合金的晶体结构合金的基本概念 合金:由两种或两种以上金属,或金属与非金属组成,具有金属性质的物质。 组元:组成合金的基本物质 相:结构相同,成分相近,与其它部分有界面分开的部分 单相合金:固态下由一个固相组成的合金 多相合金:固态下由两个以上固相组成的合金 组织:相的聚合体。(单相组织,多相组织,) 二、合金的相结构 合金相结构一-固溶体和金属化合物 1、固溶体 固溶体:一种元素的原子溶入另一种元素中形成的合金相。溶剂——保持原晶体结构的元 素溶质——失去原晶体结构的元素 有限固溶体:溶解度有一定限度 有限互溶 无限固溶体:溶解度无一定限度——无限互溶(晶体结构相同原子直径相近) 固溶体分类 置换固溶体:溶质原子占据溶剂晶格的某些结点 间隙固溶体:溶质原子处于溶剂晶格的间隙中 固溶强化——溶质溶入固溶体,导致晶格畸变,引起强度和硬度升高 (仍保持良好的塑性和韧性) 2、金属化合物 特征: ·有金属性质 晶体结构不同于任何组元 成分可用分子式表示Fe3C 性能:硬,脆,熔点高 弥散强化(第二相强化): 当金属化合物以细小颗粒均布于固溶体上, O铁原f 5,077A 可使合金的强度↑↑,硬度↑↑,耐磨性↑↑ 调整合金性能的途径: 改善固溶体溶解度 改变化合物形状、数量、大小、分布
增加或减小，可以提高强度 3、面缺陷——晶界、亚晶界晶界处：晶格畸变→强度高 原子能量高→熔点低，易腐蚀，原子扩散快 晶粒细→晶界面积大→强度高 亚晶界：晶粒内小位向差（1-2°）的晶块（亚晶粒亚结构）边界 第三节 合金的晶体结构合金的基本概念 合金：由两种或两种以上金属，或金属与非金属组成，具有金属性质的物质。 组元：组成合金的基本物质。 相：结构相同，成分相近，与其它部分有界面分开的部分 单相合金：固态下由一个固相组成的合金 多相合金：固态下由两个以上固相组成的合金 组织：相的聚合体。 ( 单相组织，多相组织，) 二、合金的相结构 合金相结构 —— 固溶体和金属化合物。 1、固溶体 固溶体：一种元素的原子溶入另一种元素中形成的合金相。溶剂——保持原晶体结构的元 素溶质—— 失去原晶体结构的元素 有限固溶体：溶解度有一定限度 —— 有限互溶 无限固溶体：溶解度无一定限度 —— 无限互溶（晶体结构相同原子直径相近） 固溶体分类： 置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格的某些结点 间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格的间隙中 固溶强化——溶质溶入固溶体，导致晶格畸变，引起强度和硬度升高 (仍保持良好的塑性和韧性) 2、金属化合物 特征： •有金属性质 •晶体结构不同于任何组元 •成分可用分子式表示 Fe3C 性能：硬，脆，熔点高 弥散强化（第二相强化）： 当金属化合物以细小颗粒均布于固溶体上， 可使合金的强度↑↑，硬度↑↑，耐磨性↑↑ 调整合金性能的途径： •改善固溶体溶解度 •改变化合物形状、数量、大小、分布
