金属学与热处理课程基本要求1概要.doc

《金属学与热处理》的基本要求 第一部分 材料结构的基本知识 基本概念：金属键、离子键、共价键、氢键、范德瓦尔斯键、晶体、结晶、凝固、单晶体、多晶体、晶体的各相异性、伪各向同性、组织。 离子键由原子通过相互得失价电子形成正、负离子，正、负离子的相互吸引而形成的键。 共价键通过相邻原子间形成共用电子的方式使每个原子的最外层电子数都达到稳定的八个，其形成的键为共价键。 金属键金属很容易失去最外层的价电子而形成正离子和自由电子，当许多金属结合时，失去价电子的金属正离子常在空间整齐排列，而自由电子则在正离子之间自由运动，依靠这种方式结合起来的键称金属键。 晶体其基本粒子（原子、分子、原子团等）在三维空间内周期性地重复排列的材料。具有各向异性。可分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体四种 结晶由液体转变为晶体的过程。有体积的突变。通过形核和长大两个过程实现。 凝固由液体转变为非晶体的过程。无体积的突变。 单晶体由一个晶核生长而形成的晶体称为单晶体。 多晶体由许多个晶核同时生长而形成的许多个微小单晶体组成的。 单晶体具有各向异性而多晶体具有伪各向同性。 原子核外电子排列的基本规律。 原子（分子）间的结合键及其本质。 结合键是固体原子之间相互吸引和相互排斥综合作用的结果。 结合键使原子之间相互结合而使其能量处于最低状态。 使结合键破坏所需的最低能量称为结合键能，结合能越大，则结合键越稳定 第二部分 材料中的晶体结构 晶体学基础 基本概念：晶胞、简单晶胞、复合晶胞。 晶胞构成晶格的最基本单元称为晶胞。 简单晶胞只在晶胞的角顶上有阵点，而每个角顶上的阵点又分属八个简单晶胞。每个晶胞中只含一个阵点。又称初级晶胞。 复合晶胞。除晶胞的角顶外，在其体心、面心或底心等位置上也有阵点，晶胞含有一个以上的阵点。 晶胞的选取原则及表示方法。 ① 充分反映整个空间点阵的对称性； ② 在满足①的基础上，晶胞要 有尽可能多的直角；③ 在满足①、②的基础上，所 选取的晶胞体积要小。 表示方法。以晶胞一角为原点，以晶胞三个棱为轴（六方晶胞除外），建立坐标系。用三个棱边的长度 a，b， c (点阵常数)及其夹角α，β，γ共六个参数来描述晶胞及整个点阵 （3）晶向指数的求取方法。 （4）晶面指数的求取方法。 （5）晶向（晶面）族中包含的具体晶向（晶面）。 纯金属的晶体结构 基本概念：密排面、密排方向、配位数、致密度、同素异构转变。 密排方向原子排列最密集的方向，其上原子相切！ 密排面原子排列最密集的面，其上任一原子与相邻的六个原子相切！ （2）面心立方、体心立方、密排六方三种常见晶体的晶胞结构特点、密排面、密排方向、晶格常数与原子半径、晶胞中原子数、配位数、致密度、八面体间隙、四面体间隙。 （3）面向立方结构与密排六方结构的异同性比较。 同配位数与致密度相同 密排面上原子排列相同 八面体间隙和四面体间隙几何特点一致 异堆垛方式 ‘A-B-C-A……’ 的堆垛方式形成面心立方结构！ ‘A-B-A-B……’ 的堆垛方式形成密排六方结构！ 常见金属的晶体结构类型。 面心立方γ-Fe、Cu、Ni、Al、Ag、Au、Pt、Mn 体心立方α-Fe、V、Nb、Mo、Cr、W 密排六方Mg、Zn、Be、α-Ti、 α-Co 离子晶体结构 基本概念：离子晶体的配位数、负离子配位多面体。 离子晶体的配位数在离子晶体中，与某一考察离子邻接的异号离子的数目称为该考察离子的配位数。 正负离子的配位数主要取决与正负离子的半径之比（R+/ R-） 负离子配位多面体离子晶体中，与某一正离子呈配位关系而邻近的各个负离子中心线所构成的多面体 鲍林关于离子晶体结构的三大规则。 鲍林第一规则 离子晶体中，正离子周围形成一个负离子配位多面体，正负离子之间的平衡距离取决于离子半径之和，而正离子的配位数则取决于正负离子半径之比。 鲍林第二规则--- 电价规则 鲍林第二规则回答了负离子配位多面体的顶点上的负离子的共有关系问题。即该负离子连接的负离子配位多面体的数量。 鲍林第三规则 在一配位结构中，负离子配位多面体之间共用棱特别是共用面的存在，会使这个结构的稳定性降低。对于电价高、配位数低的正离子来说，这个效应尤为显著。即负离子配位多面体之间尽可能采用顶点的连接，然后是棱的连接，最后是面的连接。 第三部分 晶体缺陷 基本概念：空位、间隙原子、刃型位错、螺型位错、全位错（单位位错）、不全位错、扩展位错 空位晶体结构中原来应该有原子的某些结点上因某种原因出现了原子空缺而形成。 间隙原子晶体结构中间隙处因某种原因存在的同种原子。 全位错柏氏矢量等于点阵矢量的位错称为全位错或单位位错。 不全位错柏氏矢量小于点阵矢量的位错称为不全位错。 扩展位错一对不全位