第二章金属的结构.ppt

* * * * * * * * * * * * * * c. 置换原子：取代原来原子位置的外来原子称置换原子。 点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶 空位 间隙原子 小置换原子 大置换原子 格畸变。 使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。 空位和间隙原子引起的晶格畸变 二、线缺陷线缺陷—晶体中的位错 刃位错 刃位错 位错：晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错。 刃型位错 螺型位错 可分为刃型位错和螺型位错。 刃型位错和螺型位错 刃位错的形成 刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是刃型位错。 半原子面在滑移面以上的称正位错，用“ ┴ ”表示。 半原子面在滑移面以下的称负位错，用“ ┬ ”表示。 位错密度：单位体积内所包含的位错线总长度。 ? = S/V(cm/cm3或1/cm2) 金属的位错密度为104~1012/cm2 金属晶须 退火态 (105-108/cm2) 加工硬化态 (1011-1012/cm2) ? ? 螺位错 三、面缺陷 晶粒（单晶体） 晶界 面缺陷—晶界与亚晶界 晶界是不同位向晶粒的过度部位，宽度为5~10个原子间距，位向差一般为20~40°。 亚晶粒 大角度和小角度晶界 位错网 亚晶粒是组成晶粒的尺寸很小，位向差也很小(10~2 ?)的小晶块。 亚晶粒之间的交界面称亚晶界。亚晶界也可看作位错网。 ● 一、组元与相的概念 ● 二、固溶体 ● 三、金属化合物 2.3 合金的相结构 一、组元与相的概念 组元 组成合金最基本的、独立存在的物质称为组元。 例如：元素、稳定化合物。如，Fe-C合金中，Fe、C均为组元 相 在体系内部物理性质、化学性质和晶体结构完全均匀的部分称为相；相与相之间有明显的界面分开。 合金中有两类基本相 —— 固溶体 和 化合物 二、固溶体 固溶体概念 溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。固溶体保持溶剂金属的晶体结构，只引起晶格常数变化。 按溶质原子在固溶体中的溶解度，固溶体可以分为有限固溶体和无限固溶体。 有限固溶体：溶质含量超过其固溶度，就会形成其它相。 无限固溶体：两组元能任意比例互溶。 按溶质原子在晶格中分布状态分：无序固溶体和有序固溶体 无序固溶体：溶质原子在晶格中随即分布。 有序固溶体：溶质原子在晶格中占据晶体结构的一定位置。 有些合金在一定温度下：可由无序变为有序。 固溶体类型 Z X Y 间隙原子 间隙固溶体 置换固溶体 置换原子 Y X Z 固溶强化 形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象 正常晶格 晶格畸变 晶格畸变 小原子置换引起的 晶格畸变 间隙原子引起的 晶格畸变 二、金属间化合物 化合物类型 合金组元形成晶格类型与任一组元都不相同的新相 正常价化合物 —— 按化合价规律形成，如，Mg2Si 。 间隙化合物 —— 过渡金属+小半径非金属元素 电子化合物 —— 按电子浓度规律形成，如，Cu3Al 。 间隙化合物 熔点高、硬度高，脆性大。 组织：用肉眼或显微镜观察到的材料微观形貌图像的统称 * * * * * * * * * * * * * * 机 械 工 程 材 料 工学院 主讲人：杨拓宇 2.1 原子结合方式 　2.2 金属的晶体结构 　　2.3 实际金属中的晶体缺陷 　　　 第二章 材料的结构 金属键： 依靠电子云强烈的静电引力结合起来。 金属正离子始终沉浸在电子 云中，保持金属键的结合； 所以金属能变形不断裂 2.1 原子的结合方式 价电子云 正离子 金属键示意图 一．晶体与非晶体 　二．纯金属的晶体结构 　　三．晶面 和 晶向 　　　四．金属晶体的各向异性 　　　　 2.2 金属的晶体结构 晶体 —材料中的原子（分子）按一定的几何规律作周期性地排列 。 非晶体 ： 蜂蜡、玻璃 等。 晶体 金刚石、NaCl、冰 等。 非晶体 ——非晶体中原子（分子）则是无规则的堆积在一起. 液体 一、晶体与非晶体 晶格与晶胞 ⑴ 晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成的 三维空间格架。 直线的交点称结点 由结点形成的空间点的阵列称空间点阵： 反应点阵特征的基本单元叫晶胞 晶胞 X Y Z a b c 晶格常数 a，b，c ? ? ? 晶胞棱边长度叫 晶格常数 （3）晶系：(布喇菲点阵,用数学方法证明) 根据晶格常数不同，将晶体分为七种晶系。 90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。