1_金属的晶体结构aa.ppt

线缺陷 线缺陷 3. 柏氏矢量 1）柏氏矢量的确定方法 柏氏矢量是由柏格斯在1939年提出的，用来表征位错性质及位错区晶格畸变特征的一个矢量。柏氏矢量的确定方法如下： a在实际晶体中，从距位错一定距离的任一原子M出发，以至相邻原子为一步，沿逆时针方向环绕位错线做一闭和回路； b在完整晶体中以同样的方法和步骤做相同回路，此时回路没有封闭； c由完整晶体的回路终点Q到起点M引一矢量，使回路闭和，即为柏氏矢量 M(Q) Q M → b 线缺陷 3. 柏氏矢量 2）柏氏矢量的特征 a．可用来判断位错类型：位错线与柏氏矢量垂直——刃型位错 位错线与柏氏矢量平行——螺型位错 b．柏氏矢量的大小表示位错区晶格畸变总量大小； c．柏氏矢量用来表示晶体滑移的方向和大小：滑移方向为柏氏矢量方向，滑移大小为柏氏矢量大小。 M(Q) Q M → b 线缺陷 4. 混合位错 在实际晶体中，位错线一般是弯曲的，而柏氏矢量只有一个，此时位错线与柏氏矢量呈一定角度，称为混合型位错。 ? A——刃型位错 B——螺型位错 C——混合型位错 A b B C 线缺陷 5. 位错对金属性能的影响 位错滑移是金属变形的重要机制。位错对金属性能的影响与位错密度有关，通常把单位体积中所包含的位错线总长度称为位错密度，即 位错密度 ?m 未强化纯金属 （退火态） 加工硬化态 （1011~1012cm/cm3） 金属晶须 理论强度 强度? 金属强度与位错密度的关系 点缺陷 线缺陷 面缺陷 晶体的面缺陷包 括晶体的外表面（表面或自由界面）和内界面两类，其中的内界面又有晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错和相界等。 2.4 晶体缺陷 面缺陷 几个基本概念： 单晶体——若材料的晶体结构和空间取向都相同，则称该材料为单晶体。 多晶体——由许多晶粒组成，每个晶粒可以看作一个微小的单晶体。 晶界——晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面称为晶粒间界，简称晶界。 外表面 由于表面上的原子与晶体内部的原子相比其配位数较少，使得表面原子偏离正常位置，在表面层产生了晶格畸变，导致其能量升高。将这种单位表面面积上升高的能量称为比表面能，简称表面能。表面能也可以用单位长度上的表面张力（N／m）表示。 晶界 1．晶界类型 ? 1）小角度晶界 当相邻晶粒的位向差小于10?时，晶界称为小角度晶界。 小角度晶界由位错组成。 2）大角度晶界 当相邻晶粒的位向差大于10?时，晶界称为大角度晶界。 大角度晶界结构复杂。 面缺陷 面缺陷 在多相组织中，具有不同晶体结构的两相之间的分界面称为相界。 2. 晶界特性 ? 1）由于晶格畸变，使晶界具有界面能。高界面能有向低界面能转化的趋势，导致界面运动。晶粒长大和晶界的平直化都能减少晶界总面积，从而降低总界面能。晶界迁移是原子扩散过程，只有在一定温度下才能进行。 2）当金属中存在降低界面能的异类原子时，它们将向晶界偏聚，这种现象称为内吸附；如果存在提高界面能的原子，它们将会晶粒内部偏聚，称为反内吸附。 3）晶界上存在晶格畸变，在室温下对金属材料的塑性变形起阻碍作用，在宏观上表现为使金属材料具有更高的强度和硬度。 4）由于界面能的存在，使晶界的熔点低于晶粒内部，易于腐蚀和氧化。 5）晶界上缺陷多，原子扩散速度快，相变时易在晶界处形核 * * * * * * * 面心立方晶格参数 金属的典型晶体结构 面心立方晶格中的间隙 八面体间隙半径为0.146a 面心立方晶格参数 金属的典型晶体结构 面心立方晶格中的间隙 四面体间隙半径为0.08a 密排六方晶格参数 2.2 金属的典型晶体结构 具有该种晶体结构的金属有Mg、Zn、Cd、Be等20多种 密排六方晶格参数 2.2 金属的典型晶体结构 晶胞原子数： 配位数：12 致密度： 密排六方晶格参数 金属的典型晶体结构 密排六方晶格参数 1.3 金属的典型晶体结构 原子半径——晶胞中原子密度最大的方向上相邻原子间平衡距离的一半 晶胞原子数:? 配位数? 致密度? 面心立方堆垛方式ABC 密排六方堆垛方式AB 体心立方堆垛方式AB 面心立方堆垛方式ABCABC… 密排六方结构\体心立方结构的堆垛方式ABAB… 堆垛方式 ⑷ 三种常见晶格的密排面和密排方向 单位面积晶面上的原子数称晶面原子密度。 单位长度晶向上的原子数称晶向原子密度。 原子密度最大的晶面或晶向称密排面或密排方向。 密排面 数量 密排方向 数量 体心立方晶格 {110} 6 111 4 面心立方晶格 {111} 4 110 6 密排六方晶格 六方底面 1 底面对角线 3 多晶型转变 1.3 金属的典型晶体结构 当外部的温度和压强改变时