材料物理第二章.pptVIP

图2.11（图1）*第29页，共82页，星期日，2025年，2月5日图2.11（图2绿线部分）*第30页，共82页，星期日，2025年，2月5日图2.11（图3绿线部分—图2转180度）*第31页，共82页，星期日，2025年，2月5日如果观察面心立方结构处于不同矩形面上的3个顶角原子，就会发现这3个原子构成的平面上，原子是如图2.11（图1）所示的呈六角方式密集排列的。这些原子的中心位置用A表示，由3个原子组成的上三角形的中心位置用B表示（图2绿线部分），由3个原子组成的下三角形的中心位置用C表示（图3绿线部分—图2转180度）。因此，可知在这个密排面之上的第二个面上的原子也是呈六角方式密排分布，不过第二层上的每个原子的位置投影在B处，而第三个密排面上的原子的投影位置则为C处。所以，面心立*第32页，共82页，星期日，2025年，2月5日方结构按ABCABCABC···顺序堆垛，即第四层密排面上的原子才位于第一层密排原子的正上方。在密排六方结构中，第三个密排面上的原子的投影位置不是C处，而是A处。也就是说，密排六方结构是由按ABABAB···顺序堆垛的密排原子层所组成，第三层密排面上的原子位于第一层密排原子的正上方。当然按ABABAB顺序堆垛也一样构成密排六方结构。从以上分析自然可以得知，面心立方结构与密排六方结构的原子致密度应该是相同的，不同的只是原子面的排列顺序。*第33页，共82页，星期日，2025年，2月5日全部由金属键结合的材料具有最大的致密度。而由各种不同的结合键结合的材料（如铁）则不能得到最大的致密度。有些材料具有多种晶体结构，但每种晶体结构都只是存在于一定的温度范围内，这种现象称为多型性，铁就是一个例子。在低于910℃和高于1400℃的时候，铁呈现体心立方结构。而在910℃和1400℃之间，铁为面心立方结构。其他*第34页，共82页，星期日，2025年，2月5日常见的例子还有钛和锆，它们分别在882℃和815℃时由密排六方结构转变为体心立方结构。锡的低温相变，锡在温度为13.2℃时由低温的立方结构（灰锡）转变为高温的四角结构（白锡）。锡在低温下变成金刚石结构的灰色锡，又称灰锡，而我们平时所见的锡则称为白锡。*第35页，共82页，星期日，2025年，2月5日锡的低温相变温度约为13℃。但实际上常温附近的相变速度非常慢。所以不到零下几十度，白锡不会变成灰锡。锡的相变温度虽然是13℃，但常常要在低得多的温度下才会出现。碳：金刚石结构，石墨结构（六方），碳60结构（足球）（诺贝尔物理奖）最近材料类获诺贝尔物理奖的还有高温超导材料。*第36页，共82页，星期日，2025年，2月5日面心立方：熔点低，易变形，研究的比较多。如金箔的加工，加工方法为用纸夹住金片然后用木锤敲打。体心立方：熔点高，不易变形，研究数据较少。即使是体心立方的铁，虽然已广泛应用，但它的数据还远远不够。不如镍的数据多。面心立方：奥氏体不锈钢体心立方：铁素体不锈钢*第37页，共82页，星期日，2025年，2月5日类似的例子还有铀和钚（bù）。尤其是钚，它在从室温至熔点（640℃）之间一共有6种不同的晶体结构。许多陶瓷，例如二氧化硅，也具具有多型性。在加热或冷却过程中出现这种晶体结构变化时，可能伴随着体积的变化。如果处理不当，这种体积变化会导致材料的断裂或破坏。*第38页，共82页，星期日，2025年，2月5日多型性属于同素异构现象的一种，但与碳所具有的多种晶体结构，即同素异构现象有所不同。同素异构体是可以在同一温度范围内存在的。同素异构现象：指元素在温度或压力变化时，晶体结构发生变化的一种特性。*第39页，共82页，星期日，2025年，2月5日晶向及晶面指数晶体中各种方位上的原子面叫晶面；各种方向上的原子列叫晶向。在研究金属晶体结构的细节及其性能时，往往需要分析它们的各种晶面和晶向中原子分布的特点，因此有必要给各种晶面和晶向定出一定的符号，以表示出它们在晶体中的方位或方向，便于分析。晶面的这种符号叫“晶面指数”，晶向的符号叫“晶向指数”。这些指数都称为密勒指数。