02 材料的结构-.ppt

通过溶入某种溶质元素形成固溶体，而使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化； 产生固溶强化的原因是溶质原子使晶格发生畸变及对位错的钉扎作用。 固溶体金属间化合物 合金中其晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同的固相称金属间化合物； 金属间化合物具有较高的熔点、硬度和脆性，并可用分子式表示其组成。 固溶体金属间化合物 铁碳合金中的Fe3C 当合金中出现金属化合物时，可提高其强度、硬度和耐磨性，但降低塑性； 金属化合物也是合金的重要组成相。 作业： The End * 第2章 材料的结构 物质由原子组成，原子的结合方式和排列方式决定了物质的性能； 在凝聚态(液态和固态)下，原子间距离十分接近，组成物质的原子、分子或离子间的相互作用力叫化学键； 原子、分子、离子的具体组合状态称为结构。 2.1 材料的结合方式 化学键类型 离子键 ionic bond NaCl晶体结构 离子键是由正负电荷的相互吸引造成的。在带不同电荷的相邻离子间靠静电引力就形成了键。离子键的特点是与正离子相邻的是负离子，与负离子相邻的是正离子，如NaCl晶体； 离子晶体具有较高的熔点，脆性材料，导电性差。 共价键是一种强吸引力的结合键。当两个相同原子或性质相近的原子接近时，价电子不会转移，原子间借共用电子对所产生的力而结合，形成共价键。共价键使原子间有很强的吸引力； 结合力很大，硬度高，强度大，脆性大，熔点高，沸点高，挥发性低，如金刚石、SiC、BN等。 共价键 covalent bond Si形成的四面体结构 化学键类型 金属是由金属键结合而成的，它具有同非金属完全不同的特性。金属原子的外层电子少，容易失去。当金属原子相互靠近时，这些外层原子就脱离原子，成为自由电子，为整个金属所共有，自由电子在金属内部运动，形成电子气。这种由自由电子与金属正离子之间的结合方式称为－－金属键； 有良好的导电性和导热性，正的电阻温度系数，不透明，有特有的金属光泽，有良好的塑性变形能力，强韧性好。 金属键 metallic bond 化学键类型 分子键又叫范德瓦尔键，是最弱的一种结合键。它是靠原子各自内部电子分布不均匀产生较弱的静电引力，称为范德瓦尔力，由这种分子力结合起来的键叫做分子键； 分子键(范德瓦尔键) molecular bond 化学键类型 晶体与非晶体 结构上：长程有序，短程有序； 性能上：有无固定熔点；各项同性/异性。 晶体：当原子(或分子)按一定的几何规律作周期性排列而形成的聚集状态； 非晶体：当原子(或分子)为无规则地堆积在一起形成的一种无序的聚集状态； 晶体 非晶体 2.2 金属的晶体结构 刚球模型； 空间点阵； 阵点/结点； 晶格； 1.晶体的基本概念 晶格：将空间点阵用一系列相互平行的直线连接起来形成的空间格架。 a，b，c 晶格常数 X Y Z a b c ? ? ? 晶胞：是组成晶格的最基本的几何单元。 7种晶系、14中布拉菲点阵 各异的晶体可归类于不同的晶体系统：三斜、单斜、正交、六方、菱方、四方、立方； 1848年布拉菲(A. Bravais)用数学分析法证明了晶体中的空间点阵只有14种。 立方 六方 四方 菱方 正交 单斜 三斜 2.常见金属的晶格类型 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 体心立方晶格-BCC(body centered cubic) a=b=c，a，α=β=γ=90° 晶胞原子数： 1+1/8×8=2 原子半径： r= a /4 致密度： K=nv/V =2×(4/3πr3)/a3=68% 配位数：8 α-Fe、Cr、Mo 面心立方晶格- FCC(face centered cubic) a=b=c , a, α=β=γ=90 ° 晶胞原子数：1/8×8+1/2×6=4 原子半径：r= a/4 致密度：K=nv/V=4×(4/3πr3)/a3=74% 配位数：12 γ-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au 密排六方晶格-HCP(Hexagonal close-packed) 底边长a，底面间距c 晶格常数：c/a=1.633 晶胞原子数：1/6×12+1/2×2+3=6 原子半径：1/2a 致密度：74% 配位数：12 Mg、Zn、Be、Cd 3 晶面与晶向 晶向-晶体中各个方向上的原子列； 晶面-晶体中各个方位上的原子面； X Y a b c X Y Z a b c 各向异性 不同晶面和晶向上原子密度不同引起性能不同的现象，区别于非晶体的最重要的标志。 X Y Z X Y Z 4. 单晶体与多晶体 晶体内部晶格位向完全一致——单晶体； 在工业材料中，很小的一块金属，也包含着许许多多的小晶体； 每个小晶体的位向是不同的——