第二节金属的晶体结构固态物质按其原子排列规律的不同可分为晶体.doc

第二节 金属的晶体结构 固态物质按其原子排列规律的不同可分为晶体与非晶体两大类。原子呈规则排列的物质称为晶体，如金刚石、石墨和固态金属及合金等，晶体具有固定的熔点，呈现规则的外形，并具有各向异性特征；原子呈不规则排列的物质称为非晶体，如玻璃、松香、沥青、石蜡等，非晶体没有固定的熔点。 一、晶体结构的基本概念 在金属晶体中，原子是按一定的几何规律作周期性规则排列。 晶体、晶格与晶胞示意图 1．晶格 为了研究晶体中原子的排列规律，假定理想晶体中的原子都是固定不动的刚性球体，并用假想的线条将晶体中各原子中心连接起来，便形成了一个空间格子，这种抽象的、用于描述原子在晶体中规则排列方式的空间格子称为晶格。 2．晶胞 从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子的排列规律，这个最小的几何单元称为晶胞。 3．晶格常数 晶胞的大小和形状常以晶胞的棱边长度a、b、c及棱边夹角α、β、γ来表示，晶胞的棱边长度称为晶格常数，以埃(?)为单位来表示(1? =10-8cm)。 4.晶格的致密度与配位数 用晶格的致密度表示。晶格的致密度是指晶胞中所含原子的体积与该晶胞的体积之比。 二、常见金属的晶格类型 1．体心立方晶格 体心立方晶格每个晶胞中实际含有的原子数为(1/8)×8+1=2个。具有体心立方晶格的金属有铬(Cr)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、α铁(α-Fe)等。 2．面心立方晶格 面心立方晶格每个晶胞中实际含有的原子数为（1/8）×8+6×（1/2）=4个。具有面心立方晶格的金属有铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ铁(γ-Fe)等。 3．密排六方晶格 密排六方晶格的晶胞是个正六方柱体，每个晶胞中实际含有的原子数为（1/6）×12+（1/2）×2+3=6个。具有密排六方晶格的金属有镁(Mg)、锌(Zn)、铍(Be)等。? 表2.1 三种常见金属晶格的常用数据 特征 晶格 晶胞内原子数 r与a的关系 配位数 致密度 最密排 原子面 最密排原子方向 典型金属 体心立方（bcc） 2 r=a/4 8 0.68 {110} 111 a-Fe,W ,Cr,Mo,V 面心立方（fcc） 4 r=a/4 12 0.74 {111} 110 Al、Cu、Ag、Au、Ni、Pb、g－Fe 密排六方（hcp） 6 r=a/2 12 0.74 {0001} 110 Ti、Zr、Mg、Zn 晶体结构与材料性能： （一般规律）面心立方的金属塑性最好，体心立方次之，密排六方的金属较差。