金属学全套课件.pptxVIP

第一章 金属的晶体结构;三.结合力与结合能;1.2 金属的晶体结构 晶体: 在三维空间作有规律的周期性排列的物质. 非晶体：内部原子是散乱分布的。 在一定条件下，晶体和非晶体可以互相转换。;三. 三种典型的金属晶体结构;(二) 面心立方晶格---FCC(face centered cubic) 结构特点: 原子半径 原子数:1/8 x8 +1/2 x6 =4 配位数:3x4=12 致密度:0.74;(三) 密排六方晶格---HCP(hexagonal close-packed) 结构特点 原子半径: a/2 原子数:1/6 x 12+ ? x2 +3=6 配位数:6+2x3=12 致密度:0.74 c/a=1.633;(四). 晶体中的原子堆垛方式和间隙 密排面:晶体中, 原子间最紧密排列的平面. 密排六方晶格:底面; 面心立方晶格: (111) 体心立方晶格:(110) (次密排面);1.晶体中的原子堆垛方式 体心立方晶格:ABABAB 面心立方晶格:ABCABCABC 密排六方晶格:ABABAB;2.晶体中的间隙 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格;四.晶向指数和晶面指数 晶向[u v w ] :晶体中,任意两个原子之间的连线所指的方向. 晶面(h k l ):晶体中,由一系列原子所组成的平面. ;2.晶面指数 确定方法 晶面族{h k l }:在同一晶体结构中, 虽然空间位向不同, 但是其原子排列 的情况完全相同的所有晶面.;3. 六方晶系的晶向指数和晶面指数;4.晶向指数和晶面指数的关系;1.3 实际金属的晶体结构 晶体缺陷:一些原子偏离规则排列的不完整区域. 晶体缺陷类型: 点缺陷,面缺陷,线缺陷.;二.线缺陷----位错 刃型位错, 螺型位错. (一) 刃型位错 位错线 分类: 正(负)刃型位错 形成:切应力 滑移面 应力场: 刃型位错与间隙(置换)原子的相互作用;刃型位错的特征;(二) 螺型位错 形成:切应力 分类:左(右)螺型位错 右(左)手法则:拇指代表螺旋的前进方向, 其余四指代表螺旋的旋转方向. 螺型位错的位错线平行于晶体滑移方向. ;螺型位错特征;(三) 柏氏失量 概念:一个表示位错性质, 晶格畸变的大小和方向的矢量. 确定方法:三个步骤. ;柏氏失量确定位错类型;柏氏失量重要特性;混合型位错： 当柏氏矢量和位错线交成任意角度时， 则位错是刃型和螺型位错的混合型。;三.面缺陷 (一)晶体表面：指金属同外部介质相接触的界面。 表面能：表面层产生晶格畸变，使其能量升高，单位面积上升高的能量叫比表面能，简称表面能。 影响表面能的因素：外部介质，裸露面原子密度，晶体表面的曲率等。 (二) 晶界：晶体结构相同但位向不同的晶粒间的界面。 大角度晶界：位向差大于10度。 小角度晶界：位向差小于10度。 (三)亚晶界：每个晶粒内，存在位向很小的亚结构，亚结构间的界面叫。。;(四) 堆垛层错： 实际晶体中，晶面堆跺顺序发生局部差错而产 生的晶体缺陷。 层错能： 堆垛层错破坏了晶体的周期性完整性，引起能 量升高，产生单位 面积层错所需要的能量叫。 (五) 相界： 具有不同晶体结构的两相间的分界面。 共格相界； 半共格相界； 非共格相界。 (六)晶界的特性 ;二. 结晶过程的微观过程;2.2 金属结晶的热力学条件;2.3 金属结晶的结构条件: 结构起伏(相起伏);2.4 晶核的形成;过冷度?T越大, 临界形核半径rK越小. 最大相起伏(晶胚)尺寸rmax越大. 当?T ?TK时, rmax rK, 尺寸较大的晶胚能够形成晶核.;(二) 形核功 能量起伏:在一定温度下, 系统有一定的自由能, 这是指宏观平均能量. 但是在微区 各处的能量此起彼伏,变化不定.微区能量偏离平衡能量的现象,叫… 形核功: 形成临界晶核时, 体积自由能的下降只补偿了表面能的2/3, 还有1/3的表面能需要另外供给, 既需要对形核作功, 这部分功叫….;;(三) 形核率;;形核功:;(二)形核率 1. 过冷度的影响 2. 固体杂质结构的影响 3. 固体杂质形貌的影响 4. 过热度的影响 5. 其他因素的影响;小节: 金属形核的要点;2.5 晶核长大;二. 晶体长大机制 (一)二维晶核长大机制 (二)螺型位错长大机制 (三)垂直长大机制;四.晶体生长的界面形状---晶体形态;(二)负温度梯度下 晶界的移动不受已结晶的固相