页数：39页文件大小：1.92 MB来源： 金属材料及热处理ppt课件
本课件为《金属材料及热处理》的金属的晶体结构部分，从晶体学基本概念出发，依次讲解晶体与空间点阵的概念及晶胞选取。配合图示说明晶面晶向指数标定与三种典型金属晶格的判别方法。
金属的晶体结构
金属材料及热处理
第一章金属的结构与结晶
本页以图示为主，正文要点详见本页配图。
材料科学基础，潘金生、仝建民
固体材料
分类：晶体：指原子（分子）在三维空间按一定规律作周期性排列的固体，具有规则的几何外形。
如食盐NaCl、冰糖。
长程有序非晶体：原子仅在很小的范围，约几十个原子的尺度内呈一定的规则排列。
而从大范围来看，原子呈杂乱无章分布。如玻璃、松香。短程有序第一节金属的晶体结构一、晶体的概念
晶体结构和空间点阵
晶体结构：由实际原子、离子、分子或各种原子集团，按一定几何规律排列的具体方式。
空间点阵：将构成晶体的实际质点（原子、离子、分子或原子集团）的体积忽略，抽象为纯粹的几何点，称之为阵点或结点。
阵点在三维空间呈规则排列，每个阵点周围都具有相同的环境，称为空间点阵。
阵点晶格晶胞
晶胞
在晶格中选取的能够反映晶格特征的最小几何单元,通常选取一个最小的平行六面体作为晶胞。
晶胞的形状和大小可用三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。
（右旋）
布拉菲点阵
14种空间点阵归属于7个晶系。
三种常见的金属晶格体心立方
二、三种常见的金属晶格体心立方bcc面心立方fcc密排六方hcp面心立方结构：贵金属Au,Ag以及Cu,Al，γ-Fe，Pb，Ni，Pd，Pt等；密排六方结构：α-Ti，Be，Mg，Zn，Cd等。
体心立方结构：碱金属（K、Na），难熔金属（V、Nb、Ta、Cr、Mo、W)，α-Fe等
体心立方结构
1）体心立方结构bcc：原子数n：8×1/8 + 1=2；原子半径R：；点阵常数：配位数：8；致密度：0.68
面心立方结构
2）面心立方结构fcc：原子数n：8×1/8 + 6×1/2 =4；原子半径R：；点阵常数:配位数：12；致密度：0.74
密排六方结构
3）密排六方结构hcp：原子数n：12×1/6 + 2×1/2 +3=6。
原子半径R：；点阵常数配位数：12；致密度：0.74
描述晶体结构的几何参数
致密度
式中：n——晶胞中原子数；v——一个原子的体积；V——晶胞体积。
体心立方：同理可以计算出面心立方和密排六方的致密度均为0.74。
体心立方结构中的间隙
晶体结构中的间隙体心立方结构bcc：
面心立方结构中的间隙
晶体结构中的间隙面心立方结构fcc：
密排六方结构中的间隙
晶体结构中的间隙密排六方结构hcp：密排立方点阵中的间隙
面心立方与密排六方同为最密排晶格
晶体中原子的堆垛方式面心立方晶格和密排六方晶格均属于最紧密排列的晶格。
为什么两者的晶体结构不同却会有相同的密排程度？
晶体按密排面逐层堆垛
晶体中原子的堆垛方式晶体是按照晶格结构的密排面在空间一层一层平行堆垛起来的。
面心立方与密排六方密排面比较
晶体中原子的堆垛方式面心立方的密排面与密排六方的密排面原子排列完全相同。
面心立方最密排面（111）
晶体中原子的堆垛方式面心立方的最密排面为（111）面
面心立方最密排面（111）（续）
晶体中原子的堆垛方式面心立方的最密排面为（111）面
密排六方最密排面（0001）
晶体中原子的堆垛方式密排六方的最密排面为（0001）面
晶体中原子的堆垛方式
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晶体结构的多晶型性
有些金属（如Fe，Mn，Ti，Co，Sn，Zr）固态下在不同温度和不同压力范围内具有不同的晶体结构，这种性质称为晶体的多晶型性。
晶体结构随外界条件的变化而发生转变的性质称为多晶型性转变（同素异构转变）。
同素异构转变对于金属能否通过热处理改变性能具有非常重要的意义。
多晶型性转变与同素异构转变
晶体结构的多晶型性
晶向指数与晶面指数的概念
二）晶向指数与晶面指数晶向：穿过晶格中两个或两个以上结点的任一直线，代表晶体中一个原子列在空间的位向。
晶面：由晶格中结点组成的任一平面，代表晶体的一个原子平面。
为了便于确定晶面、晶向在晶体中的相对取向，了解其在变形、相变、断裂中所起作用，需要一种符号来表示，称为晶向指数与晶面指数。
晶向指数与晶面指数要求
1给出晶向指数（晶面指数），能在晶胞内找到相应的晶向（晶面）；2反之，给定晶向（晶面），能写出相应的晶向指数（晶面指数）。
晶向指数的确定
晶向指数的说明
晶面指数标定步骤
晶面指数的说明
六方晶系中的晶向
3）六方晶系中的晶向、晶面指数 坐标轴，a1，a2，a3之间的夹角均为120度，a1，a2，a3与c之间的夹角均为90度。
晶向指数以[u v t w]四个指数来表示，晶面指数以(h k i l)四个指数来表示。
根据几何学，三维空间独立的坐标轴最多不超过三个。
存在以下关系：u + v =-t，h+k＝－i。
六方晶系中的晶向
3）六方晶系中的晶向、晶面指数六个柱面的晶面指数：六条棱边的晶向指数：
晶向指数与晶面指数的关系
晶向指数与晶面指数之间的关系：1指数相同的晶向和晶面垂直；2当晶向指数（u v w)和晶面指数(h k l)之间具有：h u+k v+l w= 0时，则该晶向和晶面具有平行关系。
本节重点
本节作业
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