重庆大学工程材料第二篇 材料的结构.pptVIP

金刚石的晶体结构 石墨的晶体结构 第二章　材料的结构 晶体 晶体是原子在三维空间有规则排列的物质。 晶体的特点： ①结构有序； ②各向异性； ③有固定的熔点。 非晶体 非晶体是原子排列无序的物质。 非晶体的特点： ①结构无序； ②各向同性； ③没有固定的熔点； ④热导率（导热系数）和热膨胀性小； ⑤塑性变形大； ⑥组成的变化范围大。 各向异性：在测定材料的性能时，沿不同方向测定所得的结果各不相同，即各向异性。 各向同性：在测定材料的性能时沿任何方向测定的结果都是一致的，不因方向而异，即各向同性，或称等向性。 一、 金属晶体结构 1.基本概念 晶体—原子在三维空间作规则的周期性重复排列的物质。 晶格 晶体模型 晶胞 将晶体的原子看成是刚性小球 描述晶体中原子排列规律的空间格架 组成晶格的最小几何单元体 §1纯金属的结构 X Y Z c b a ? ? ? a、 b、 c —晶格常数（点阵常数） ? 、? 、? — 夹角　 2.晶胞的表示方法 §1纯金属的结构 晶格尺寸：以晶格常数表示。 原子半径（r）：代表原子的刚性小球的半径。 晶胞原子数（n）：晶胞内的原子数目。 晶格中原子排列的紧密程度： 配位数（Z）：晶格中与任一原子等距且最近邻的原子数目。 致密度（K）： 晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比。 3.晶体结构的表征 §1纯金属的结构 二、典型的金属晶体结构 1.体心立方晶格：bcc（body centred cubic） a 体心立方晶格 a 原子半径: 晶胞原子数: n =1/8×8 + 1 = 2 配位数: Z＝8 致密度: ? 0.68＝68% 体心立方晶体模型 具有bcc结构的金属： ?-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等。 §1纯金属的结构 2.面心立方晶格：fcc a 面心立方晶格 a 原子半径: 晶胞原子数: n =1/8×8 + 1/2×6 = 4 配位数: Z =12 致密度: 　　　　　　　 ? 0.74＝74% 面心立方晶体模型 具有fcc结构的金属： ?-Fe、Cu、Al、Ni、Au、Ag、Pb等。 §1金属及合金的结构 密排六方晶格 两个简单六方晶格穿插 在一起构成密排六方晶格 原子半径: 晶胞原子数: n =1/6×12 + 1/2×2 + 3 = 6 配位数: Z =12 致密度: ? 0.74＝74% 轴比：c/a ? 1.633 3.密排六方晶格hcp 密排六方晶体模型 a c 具有hcp结构的金属： Mg、Zn、Cd、Be、 ?-Ti等。 §1金属及合金的结构 *三、晶向指数与晶面指数 1.晶向指数[uvw] 空间两点坐标值之差所构成的一个矢量。 x y z 0 [111] 晶向族uvw：原子排列相同但空间位向不同的所有晶向。 两种晶体中重要的晶向族： 1）fcc晶体：110= 2)bcc晶体： 练习：绘制立方晶系中111和112晶向。 2）晶面指数(hkl)： 空间任意不在同一直线上的三点所构成的平面，其平面法线的一个矢量。 晶面族{hkl}：晶面在空间的位向不同，但原子排列情况完全相同。 0 x y z 两种晶体中重要的晶面族： 1）fcc晶体： 2）bcc晶体： §1纯金属的结构 0 x y z 1 -1 1 §1纯金属的结构 确定晶面指数(hkl)的实例1： 0 x y z 2 -1 1 §1纯金属的结构 确定晶面指数(hkl)的实例2： 0 x y z 1 1/2 1/2 §1纯金属的结构 确定晶面指数(hkl)的实例3： 四、实际金属的结构 1.单晶体—晶格位向（或方位）一致的晶体。 单晶体的特性：各向异性现象。 原因：各晶面和各晶向上原子排列的密度不一致。 0 x y z §1金属及合金的结构