金属学与热处理 晶体纯物质与非晶体纯物质在性质上的区别主要有两点 ①前者熔化时具有固定的熔点,而后者却存在一个软化温度范围,没有明显的熔点; ②前者具有各向异性,而后者却为各向同性 2.金属晶体的特性 金属一般均属晶体。但最近人们对某些金属采用特殊的工艺措施,也可使固态金属呈 非晶态。金属的晶体结构是指构成金属晶体中的原子(离子)具体结合与排列的情况。金属 原子的特点在于它的最外层的电子数较少,大多一个或两个,最多不超过四个,金属原子 易于丢失外层电子,以便达到与其相邻的前一周期的惰性元素相似的电子结构。 根据近代物理和化学的观点,处于集聚状态的金属原子,全部或大部分都将它们的价 电子贡献出来,作为整个原子集体所公有。这些公有化的电子也称自由电子,它们组成所 谓电子云或电子气,在点阵的周期场中按量子力学规律运动着:而贡献出电子的原子,则 变成正离子,它沉浸在电子云中,它们依靠运动于其间的公有化自由电子的静电作用而结 合起来。这种结合叫金属键,它无饱和性和方向性的问题。金属晶体中的原子(离子)之间 是靠金属键结合的。 金属晶体中原子(离子)排列的规律性,可由ⅹ射线结构分析方法测定,结果表明,原 子(离子)排列均有其周期性。金属晶体中原子排列的周期性可用其基本几何单元体“晶胞” 来描述 112金属的晶体结构 1.晶格与晶胞 晶体结构是指晶体中原子(或离子、分子、原子集团)的具体排列情况,也就是晶体中 的这些质点(原子、离子、分子、原子集团)在三维空间有规律的周期性的重复排列方式。 组成晶体的物质质点不同,排列的规则不同,或者周期性不同,就可以形成各种各样的晶 体结构,即实际存在的晶体结构可以有很多种。假定晶体中的物质质点都是固定的刚性小 球,那么晶体即由这些刚性小球按一定几何规则排列的紧密堆积,如图1.1(a)所示。由图可 见,原子在晶体中是有规则的、周期性的排列的。这种排列的形式称为空间点阵,简称点 阵( lattice)。为方便起见,人为地将点阵用直线连接起来形成空间格子,称之为晶格(unit lattice),如图1.(b)所示。 (a)原子堆垛模型 (b)晶格 (c)晶胞 图1.1晶体中原子排列示意·2· 金属学与热处理 ·2· 晶体纯物质与非晶体纯物质在性质上的区别主要有两点： ① 前者熔化时具有固定的熔点，而后者却存在一个软化温度范围，没有明显的熔点； ② 前者具有各向异性，而后者却为各向同性。 2. 金属晶体的特性 金属一般均属晶体。但最近人们对某些金属采用特殊的工艺措施，也可使固态金属呈 非晶态。金属的晶体结构是指构成金属晶体中的原子(离子)具体结合与排列的情况。金属 原子的特点在于它的最外层的电子数较少，大多一个或两个，最多不超过四个，金属原子 易于丢失外层电子，以便达到与其相邻的前一周期的惰性元素相似的电子结构。 根据近代物理和化学的观点，处于集聚状态的金属原子，全部或大部分都将它们的价 电子贡献出来，作为整个原子集体所公有。这些公有化的电子也称自由电子，它们组成所 谓电子云或电子气，在点阵的周期场中按量子力学规律运动着；而贡献出电子的原子，则 变成正离子，它沉浸在电子云中，它们依靠运动于其间的公有化自由电子的静电作用而结 合起来。这种结合叫金属键，它无饱和性和方向性的问题。金属晶体中的原子(离子)之间 是靠金属键结合的。 金属晶体中原子(离子)排列的规律性，可由 X 射线结构分析方法测定，结果表明，原 子(离子)排列均有其周期性。金属晶体中原子排列的周期性可用其基本几何单元体“晶胞” 来描述。 1.1.2 金属的晶体结构 1. 晶格与晶胞 晶体结构是指晶体中原子(或离子、分子、原子集团)的具体排列情况，也就是晶体中 的这些质点(原子、离子、分子、原子集团)在三维空间有规律的周期性的重复排列方式。 组成晶体的物质质点不同，排列的规则不同，或者周期性不同，就可以形成各种各样的晶 体结构，即实际存在的晶体结构可以有很多种。假定晶体中的物质质点都是固定的刚性小 球，那么晶体即由这些刚性小球按一定几何规则排列的紧密堆积，如图 1.1(a)所示。由图可 见，原子在晶体中是有规则的、周期性的排列的。这种排列的形式称为空间点阵，简称点 阵(lattice)。为方便起见，人为地将点阵用直线连接起来形成空间格子，称之为晶格(unit lattice)，如图 1.1(b)所示。 (a)原子堆垛模型 (b)晶格 (c)晶胞 图 1.1 晶体中原子排列示意图