第1章 金属的结构与结晶资料.pptVIP

第一节 金属的晶体结构 物质由原子组成。原子的结合方式和排列方式决定了物质的性能。 原子、离子、分子之间的结合力称为结合键。它们的具体组合状态称为结构。 第一节 金属的晶体结构 一、晶体的概念 原子（或离子、分子）→刚性的球体 →点→点阵→晶格→晶胞 一、晶体的概念 4 晶系 5 原子半径： 晶胞中原子密度最大方向上相邻 原子间距的一半。 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 三、立方晶格的晶面和晶向 2. 晶向指数 3、 晶面族与晶向族 应该注意的： （1）某一晶面指数(hkl)并不只代表某一具体晶面，而是代表一组相互平行的晶面，即所有相互平行的晶面都具有相同的晶面指数。 （2）在同一种晶格中，有些晶面虽然在空间的位向不同，但其原子的排列情况完全相同，这些晶面称为晶面族，用大括号{hkl}表示。 {110} 立方晶系常见的晶面为： 应该指出： （1）晶向指数[uvw]所表示的不仅仅是一条直线的 位向，而是一族平行线的位向。即所有相互平行 的晶向，都具有相同的晶向指数。 （2）原子排列相同但空间位向不同的所有晶向称为 晶向族，以〈uvw〉表示。 111 立方晶系常见的晶向为： （二） 晶面及晶向的原子密度 三种常见晶格的密排面和密排方向 四、晶体的各向异性 晶体的各向异性：由于晶体中不同晶面、晶向上的原子密度不同，故晶体在不同方向上的性能也不同，呈现各向异性。 第二节 金属的实际结构和晶体缺陷 晶粒：彼此方位不同、外形不规则的小晶体。 二、晶体缺陷 实际金属中存在着大量的晶体缺陷 按几何形态可分三类： 点、线、面缺陷。 点缺陷 ：空间三维尺寸 都很小的缺陷。 a. 空位：晶格中某些缺排原子的空结点。 b. 间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。可以是基体金属原子，也可以是外来原子。 c. 置换原子： 取代原来原子位置的外来原子称置换原子。 （二）线缺陷(位错) 刃型位错：假设在一个完整晶体的上半部插入一多余的半原子面，它终止于晶体内部，好像切入的刀刃一样，这个多余半原子面的刃边就是刃型位错, 。 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。 电子显微镜下的位错 （三）面缺陷 晶界的特点： ① 原子排列不规则。 ② 熔点低。 ③ 耐蚀性差。 ④晶界的缺陷比晶内多，因而 外来原子易在晶界上偏聚，杂质多。 ⑤对位错运动有阻碍作用，是金属中的强化部位。金属的晶粒越细，晶界总面积就越大，金属的强度也越高，因而实际使用的金属材料力求获得细晶粒。 ⑥ 是固态相变的优先形核部位 晶体缺陷的存在破坏了晶体的完整性，使晶格产生畸变，晶格能量增加。 晶体缺陷尽管它微观尺寸很小，但它对金属性能的影响是相当大的。 晶体缺陷的存在还常常降低金属的抗腐蚀性能。在绝大多数情况下，还会增加金属的电阻。 第三节 金属的结晶与铸锭 一、结晶概念 二、纯金属结晶的条件 二、纯金属结晶的条件 结晶只有在T0以下的实际结晶温度Tn下才能进行。 2. 冷却曲线与过冷 三、纯金属的结晶过程 1、结晶的基本过程 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 2、晶核的形成方式 3、晶核的长大方式 树枝状长大的实际观察 四、晶粒大小及其影响因素 影响晶粒细化的因素？ （一） 影响晶粒大小的因素 （二） 控制晶粒大小的方法 金属冶炼炉中冶炼出的合格金属液，往往先倒人锭模中烧注成铸锭，后续的加工环节再把铸锭通过压力加工制成各种型材或将铸锭重熔后绕注成铸件。 铸锭(件)的组织及其存在的缺陷对其加工和使用性能有着直接的影响。 1、铸锭组织 铸锭(件)的宏观组织通常由三个区域组成: ⑴表层细晶粒层： 浇注时，由于冷模壁产生很大的过冷度及非均匀形核作用，使表面形成一层很细的等轴晶粒区。 ⑵ 柱状晶粒层：由于模壁温度升高， 结晶放出潜热，使细晶区前沿液体的过冷度减小，形核困难， 晶粒成长速度受到的影响较小 。 加上模壁的定向散热，使已有的晶体 沿着与散热相反的方向生长而形成 柱状晶区。 小 结 本节重点　 晶体结构的基本概念：晶体，晶格，晶胞； 三种常见的金属晶格：BCC，FCC，HPC 晶体缺陷（点、线、面缺陷类型） 结晶概念：凝固与结晶 纯金属的结晶条件 纯金属结晶过程 形核规律：均质形核和非均质形核 晶核长大规律 晶粒大小及控制 铸件组织 自然界中的物质通常具有三种状态；气态、液态和固态， 它们在一定条件下可以相互转换。 液体 -- 固