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晶體的基本知識;二、晶格、晶胞和晶格常數

1、晶格（圖）

假設原子為剛性小球，利用假想的幾何線條連接起來構成一個空間格架，這種抽象的，用於描述原子在晶體中排列形式的幾何空間格架就叫晶格。

2、晶胞(圖）

最小的能夠完全反映晶格特徵的幾何單元稱為晶胞。

3、?晶格常數

如圖，α、β、γ，a、b、c為晶格常數。;;晶胞選取應滿足下列條件：

(1)晶胞幾何形狀充分反映點陣對稱性；

(2)平行六面體內相等的棱和角數目最多；

(3)當棱間呈直角時，直角數目應最多；

(4)滿足上述條件，晶胞體積應最小。

;晶體中原子排列示意圖;純金屬的結晶;2、?冷卻曲線分析

純金屬結晶時，在冷卻曲線上出現平臺的原因，是由於金屬在結晶過程中，釋放的結晶潛熱補償了外界散失的熱量，使溫度並不隨冷卻時間的增加而下降，直到金屬結晶終了後，已沒有結晶潛熱補償散失的熱量，故溫度又重新下降。;3、?過冷現象

金屬的實際結晶溫度Tn低於理論結晶溫度T0的現象。

過冷度△T=T0－Tn，過冷是結晶的必要條件。

同一金屬，結晶時冷卻速度越大，過冷度越大，金屬的實際結晶溫度越低。

;二、固液介面前沿液體中的溫度梯度

1、正溫度梯度(圖）

液相中的溫度隨至介面距離的增加而提高的溫度分佈狀況，其結晶前沿液體中的過冷度隨至介面距離的增加而減小。

2、負溫度梯度（圖）

液相中的溫度隨至介面距離的增加而降低的溫度分佈狀況，也就是說，過冷度隨至介面距離的增加而增大。

;三、純金屬的結晶過程

結晶的過程是不斷形核和長大的過程。

1、?形核

液體中存在著許多類似於晶體的小集團，當低於理論結晶溫度時，這些小集團中的一部分就成為穩定的結晶核心，稱為晶核。

2、?長大

晶體的長大過程是液體中原子遷移到固體表面，使液—固介面向液體中推移的過程。

;上一級;晶體長大的方式：

⑴平面狀長大

解釋：正溫度梯度下，介面上局部微小區域有偶爾冒出而伸入到過冷度較小的L中時，它的長大會減慢，甚至停止，周圍部分會趕上，冒出部分消失，L∕S介面始終保持平面狀。

⑵樹枝狀長大

解釋：負溫度梯度下，介面上局部微小區域有??爾冒出而伸入到L中時，△T增加凸出部分生長加快，形成晶軸，同時這些晶軸還可產生二次晶軸形成樹枝狀形態。

;四、金屬結晶後的晶粒大小

㈠概念

1、?晶粒度——衡量晶粒大小的尺度，常以單位截面上晶粒數目或晶粒的平均直徑來表示。

2、?形核率——指單位時間、單位體積中所形成的晶核數目。

3、?長大速度——指單位時間內晶核向周圍長大的平均線速度。

;㈡影響晶粒大小的因素

晶粒大小對金屬的力學性能、物理性能和化學性能均有很大的影響。

1、形核率的影響

形核率越大，晶粒越細。

2、長大速率的影響

長大速率越小，晶粒越細。;㈢細化晶粒的方法

1、?增加過冷度（圖）

形核率N，長大速率G都隨過冷度△T的增加而增大。△T越大，N∕G越大。使單位體積中的晶粒數目越多，故晶粒越細化。

2、?變質處理

在液態金屬結晶前，加入一些細小的變質劑，使結晶時的形核率N增加或降低長大速率G，這種方法稱為變質處理。

;3、?附加振動

振動能使液態金屬在鑄模中運動，造成枝晶破碎，破碎的枝晶尖端又可起晶核作用。

四、金屬的同素異晶轉變

1、?概念：金屬在固態下隨溫度的改變，由一種晶格轉變為另一種晶格的現象稱為金屬的同素異晶轉變。

;2、同素異晶轉變的特點

①????同素異晶轉變遵循結晶的一般規律。

②????固態下原子擴散困難，同素異晶轉變須有較大的過冷度。

③????由於轉變時晶體結構的緻密度發生改變，晶體體積發生變化，從而可產生較大的內應力。

;溫度梯度;返回;合金的結晶;㈡二元合金相圖的測定方法-熱分析（圖）

①???配製一系列不同成分的Cu—Ni合金：

取幾個點：100%Cu、20%Ni+80%Cu、40%Ni+60%Cu、60%Ni+40%Cu、80%Ni+20%Cu、

100%Ni

②???用熱分析法測出所配製的各合金的冷卻曲線（溫度-時間）。

③??找出合金冷卻曲線上的臨界點。

④??把各臨界點畫在溫度—成分圖上。

連接各相同意義的點，所得的線稱為相界線。

;二、相律及杠杆定律

1、相律

用來表示平衡狀態下系統的組元數C、相數P與獨立可變因素——自由度數f之間的關係。

f=C-P+2

自由度數，是指系統在保持平衡狀態和相數不變的前提下，能夠在一定範圍內任意獨立改變的因素（溫度、壓力、成分等）的數目。

通常情況下，壓力的改變對狀態影響極小，可以忽略不計，系統平衡時相律形式為：

f=C-P+1

;2、杠杆定律

用來計算二元相圖中兩相平衡狀態下平衡相的相對品質。

杠杆的支點是兩個相的平均品質分數（