材料成形基础3-组织结构.

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1、2022-5-3012-2 铁碳合金相图铁碳合金相图2-1 金属材料的晶体结构与结晶金属材料的晶体结构与结晶2022-5-302 物质由原子组成。原子的结物质由原子组成。原子的结合方式和排列方式决定了物合方式和排列方式决定了物质的性能。质的性能。 原子、离子、分子之间的结原子、离子、分子之间的结合力称为合力称为结合键结合键。它们的具。它们的具体组合状态称为体组合状态称为结构结构。C602.1.1 金属的晶体结构金属的晶体结构四、晶体的各向异性四、晶体的各向异性2022-5-303l1、晶体与非晶体、晶体与非晶体l晶体晶体是指原子呈规则排列的固体。是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主常态下金属

2、主要以晶体形式存在。要以晶体形式存在。晶体具有各向异性晶体具有各向异性。l非晶体非晶体是指原子呈无序排列的固体。是指原子呈无序排列的固体。在一定条件在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。下晶体和非晶体可互相转化。2022-5-304l 晶格：晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成用假想的直线将原子中心连接起来所形成的三维空间格架。的三维空间格架。直线的交点（原子直线的交点（原子中心）称结点。中心）称结点。由由结点形成的空间点结点形成的空间点的阵列称空间点阵的阵列称空间点阵(晶格晶格)2022-5-305l 晶胞：晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。能代表晶格原子排列规律的最小几何单元

3、。2022-5-306l 晶系：晶系：l根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。l90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。以上的金属具有立方晶系和六方晶系。l立方晶系：立方晶系：a=b=c， = = =90 l六方晶系六方晶系：a1=a2=a3 c， = =90 ， =120 立方立方六方六方四方四方菱方菱方正交正交单斜单斜三斜三斜l 晶格常数：晶格常数：晶晶胞各边的尺寸胞各边的尺寸 a、b、c。l各棱间的夹角用各棱间的夹角用 、 、 表示。表示。2022-5-307l 原子半径：原子半径：晶胞中晶胞中原子密度最大方向上相原子密度最大方向上相邻原子间距的一半

4、。邻原子间距的一半。l 晶胞原子数：晶胞原子数：一个晶胞内一个晶胞内所包含的原子数目。所包含的原子数目。l* 配位数：配位数：晶格中与任一晶格中与任一原子距离最近且相等的原子原子距离最近且相等的原子数目。数目。l* 致密度致密度：晶胞中原子本晶胞中原子本身所占的体积百分数。身所占的体积百分数。2022-5-308l晶体中各方位上的晶体中各方位上的原子面称原子面称晶面。晶面。l各方向上的原子列各方向上的原子列称称晶向。晶向。l晶面指数晶面指数l表示晶面的符号称表示晶面的符号称晶面指数晶面指数。l其确定步骤为：其确定步骤为：2022-5-309l 确定原点，建立坐标系，求出所求晶面在三个确定原点，

5、建立坐标系，求出所求晶面在三个坐标轴上的截距。坐标轴上的截距。l 取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加圆括弧，形式为（加圆括弧，形式为（hkl）。）。2022-5-3010l例一例一.求截距为求截距为 、1、 晶面的指晶面的指数数 截距值取倒截距值取倒数为数为0、1、0，加圆括弧得（，加圆括弧得（010）l例二例二.求截距为求截距为2、3、 晶面的指晶面的指数数 取倒数为取倒数为1/2、1/3 、 0, 化为最小整数加圆括弧化为最小整数加圆括弧得（得（320）l例三例三.画出（画出（112）晶面）晶面 取三指数的倒数取三指数的倒数1、1、1/2,

6、化成化成最小整数为最小整数为2、2、1，即为，即为X、Y、Z三坐标轴上的截距三坐标轴上的截距2022-5-3011l 晶向指数晶向指数l表示晶面的符号称晶面指数。表示晶面的符号称晶面指数。其确定步骤为：其确定步骤为：2022-5-3012l 确定原点，确定原点，建立坐标系，建立坐标系，过原点作所求过原点作所求晶向的平行线。晶向的平行线。l 求直线上任求直线上任一点的坐标值一点的坐标值并按比例化为并按比例化为最小整数，加最小整数，加方括弧。形式方括弧。形式为为uvw。2022-5-3013l例一、例一、已知某过原点晶向上一点的坐标为已知某过原点晶向上一点的坐标为1、1.5、2，求该直线的晶向指数

7、。，求该直线的晶向指数。l将三坐标值化为最小整数加方括弧得将三坐标值化为最小整数加方括弧得234。l例二、例二、已知晶向指已知晶向指数为数为110, 画出该画出该晶向。晶向。l找出找出1、1、0坐标点坐标点,连接原点与该点的连接原点与该点的直线即所求晶向。直线即所求晶向。1102342022-5-3014l(hkl)与与uvw分别表示的是一组平行的晶向和晶面。分别表示的是一组平行的晶向和晶面。l指数虽然不同，但原子排列完全相同的晶向和晶指数虽然不同，但原子排列完全相同的晶向和晶面称作面称作晶向族晶向族或或晶面族晶面族。分别用分别用hkl和和表表示。示。2022-5-3015)111()111(

8、)111()111(:111)110()011()101()011()101()110(:110)001()010()100(:100 、2022-5-3016（110）（110）（101）（101）（011）（011）XZY2022-5-3017111111111111:111110011101011101110:110001010100:100 、2022-5-3018111111111111XZY2022-5-3019说明：说明： 在立方晶系中，指在立方晶系中，指数相同的晶面与晶数相同的晶面与晶向相互垂直向相互垂直。 遇到负指数，遇到负指数，“- -”号放在该指数的上号放在该指数的上方。

9、方。 晶向具有方向性，晶向具有方向性， 如如110与与110方方 向相反。向相反。XZY(221)2211101102022-5-3020l1、纯金属的晶体结构、纯金属的晶体结构l金属原子是通过正离子与自金属原子是通过正离子与自由电子的相互作用而结合的，由电子的相互作用而结合的，称为称为金属键金属键。l金属原子趋向于紧密排列。金属原子趋向于紧密排列。价电子云价电子云正离子正离子金属键示意图金属键示意图l具有良好的导热性、导电性、延展性及金属光泽。具有良好的导热性、导电性、延展性及金属光泽。l常见纯金属的晶格类型有常见纯金属的晶格类型有体心立方体心立方(bcc)、面心立方面心立方(fcc)和和密

10、排六方密排六方(hcp)晶格。晶格。2022-5-3021 体体心心立立方方晶晶格格2022-5-3022体心立方晶格体心立方晶格2022-5-3023体心立方晶格的参数体心立方晶格的参数2022-5-3024l体心立方晶格体心立方晶格原子个数：原子个数：2配位数：配位数： 8致密度：致密度：0.68常见金属：常见金属： -Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等等晶格常数：晶格常数：a(a=b=c)ar43 原子半径：原子半径：2022-5-3025 面面心心立立方方晶晶格格2022-5-3026面心立方晶格面心立方晶格2022-5-3027面心立方晶格的参数面心立方晶格的参数2022-5-3028

11、 a42r ：原子半径原子半径原子个数：原子个数：4配位数：配位数： 12致密度：致密度：0.74常见金属：常见金属： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等等晶格常数：晶格常数：al面心立方晶格面心立方晶格2022-5-3029 密排六方晶格密排六方晶格2022-5-3030密排六方晶格的参数密排六方晶格的参数*2022-5-3031*2022-5-3032a21r ：原子半径原子半径原子个数：原子个数：6配位数：配位数： 12致密度：致密度：0.74常见金属：常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等等晶格常数：晶格常数：底面边长底面边长 a 和高和高 c， c/a=1.633l密排六方晶格密