金属的结构和组织.doc

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一 金属的晶体结构

一、金属的组成及一般特性

1.金属的组成:

(1) 原子结合的特点

a.靠金属键，电子共有化；


金属的结构和组织

b.正、负原子与电子之间排列的具体形式没有特殊要求。
2. 金属的特性

a.良好的导电性，导热性；
b.强度高；
c.具有塑性；
d.具有一定光泽；
e.晶体特性：有规则排列；有固定熔点；各向异性。

二、纯金属的晶体结构(7 大类,14 种)

1.晶体的基本概念:
a.晶格：利用假想直线将各阵点连接起来，使其构成三维空间格子

晶胞、晶轴和点阵矢量 晶胞

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b.晶胞：晶格中最能代表原子排列规律的最小几何单元

c.晶格常数：晶胞三维方向尺寸

表示方法:用 ａ、ｂ、ｃ单位 Å (1 Å=10-8cm) 和棱角夹角 a、b、g

2.金属常见晶体结构

a.体心立方结构(bcc) ａ=ｂ=ｃ a=b=g=90°每个晶胞中含有 2 个原子
b.面心立方晶格(fcc) ａ=ｂ=ｃ a =b =g =90°每个晶胞中含有 4 个原子
c.密排六方晶格（正六棱柱）(hcp) a=b¹c,a=120°,b=g=90,每个晶胞中有 6 个原子
3.晶体结构的致密度

致密度：反映晶体中原子排列的紧密程度。用原子体积与晶胞体积之比来表示.金属晶胞体
积中原子所占有得体积百分数.

表示方法： K=nv/V 其中 n 为晶胞原子数；v 是一个原子体积；V 是晶胞体积.

a.体心立方 K=68%
b.面心立方 K=74% c.密排六方 K=74%

4.晶面和晶向

① 晶面：晶格中各个方位的原子层所构成的平面
② 晶向：晶格中各种原子排列的位向。
③ 晶面族：晶向族
二 实际金属的晶体结构

一、实际金属的多晶体结构

1.单晶体：由一个核心（称为晶核）生长而成的晶体

特征：同一位向 如金刚石、水晶单晶硅等

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2.多晶体：由不同位向的小晶体所组成

特性：整体无各向异性

a.晶粒：每一个小晶体称为一个晶粒
b.晶界：晶粒与晶粒之间的晶面称为晶界；多晶体金属中，结构、成分相同但位向不同的相
邻晶粒之间的界面

二、金属晶体的缺陷

1.晶体缺陷：实际晶体中原子偏离规则排列的局部区域

2.晶体缺陷的三种形式

a.点缺陷：4 种类性
b.线缺陷：又称位错，是晶体中某一处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。
分刃型位错和螺型位错两类。
c.面缺陷：主要有晶界亚晶界。
晶界的许多特性都是由晶界原子排列混乱导致能量较高所造成的。

3.晶体缺陷对金属材料带来的性能影响

缺陷的存在对金属的物理性能和机械性能都有一定的影响，利用缺陷强化金属；
点缺陷：固溶强化；
线缺陷：加工硬化；面缺陷：细晶强化
三 金属晶体的形成

一、金属结晶的概念

1.结晶：由液态金属转变为固态金属的过程称凝固。

金属的凝固主要是晶核形成和晶体长大的过程，所以也称为结晶。

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