3实际金属晶体缺陷和合金晶体结构.ppt

第五节 实际金属的晶体结构与晶体缺陷; 单晶体结构示意图; 2.多晶体( polycrystal )的特征; 多晶体结构示意图;二. 晶体缺陷( crystal defect );点缺陷( point defect ); 1.点缺陷? 在三维尺度上都很小的的缺陷。; （3）异类原子 纯金属中存在的其它元素。 ●异类原子与金属原子的半径接近时, 占据晶格的一些结点;? ;间隙原子; 2.线缺陷 指两维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷，叫位错。由晶体中原子平面的错动引起。;;位错的形成 位错能够在金属的结晶、塑性变形和相变等过程中形成。 位错可以用透射电镜观察到。　　;位错特点 a.位错导致晶格畸变，产生内应力。 对于刃型位错： 原子较密区域原子受到压应力。 原子较疏区域原子受到拉应力。;b.刃型位错容易吸纳异类原子。 原子较密区域吸纳小直径的异类原子。 原子较疏区域吸纳大直径的异类原子。; c.位错具有易动性。 在外力作用下，位错能产生移动。 刃型位错移动的方向与切应力的方向相同。 螺型位错移动的方向与切应力的方向垂直。; d.在外力或热的作用下位错移动，正、负刃型位错能够复合而消失。; e.位错可以与间隙原子或空位复合，而使刃型位错半原子面扩大或者缩小。 这种现象叫作位错攀移。;提示 位错理论是金属材料强化的重要理论基础。金属材料的许多强化机制都与位错有关。 如： 固溶强化 细晶强化 形变强化 弥散强化 将在后面的课程中详细介绍。 ;　　位错的量：用位错线长度来表示。 位错密度：单位体积中位错线的总长度。 ?????? ????????? 式中：ρ 为位错密度, 单位为m-2， ???????? ΣL 为位错线总长度, 单位为m, ???????? V为体积, 单位为m3。;位错对性能的影响??? ●金属为理想晶体或含极少量位错时, 金属的屈服强度σs 很高。 ●当含有一定量的位错时, 强度降低。 ●退火金属中位错密度为 106～8 cm-2 ，强度最低。; 3.面缺陷 二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷。; （2）亚晶界 晶粒由许多位向相差很小的亚晶粒(嵌镶块)组成。亚晶粒之间的位向差只有几秒、几分，最多达1～2度。 亚晶界 亚晶粒之间的边界。 亚晶界由位错垂直排列成位错墙构成。; 晶界与亚晶界结构示意图;晶界与亚晶界结构示意图;晶界与亚晶界结构示意图; Cu-Ni 合金中的亚结构;晶界、亚晶界对金属的影响 在晶界、亚晶界上，晶格畸变较大，原子处于较高的能量状态。晶界、亚晶界对金属中的许多过程的进行, 具有极为重要的作用。; c. 发生相变时，新相往往在母相的晶界处形成。 母相晶粒越细，晶界越多，新相晶粒的数目就越多，晶粒也就越细。;第六节? 合金的晶体结构; 二元合金：由两个组元组成的合金。 如铁碳合金、铜镍合金、铝铜合金等。; 相：在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分分开的均匀组成部分。 液态物质为液相。 固态物质为固相。; 一、固溶体; 1. 固溶体的分类 　 （1）按溶质原子在溶剂晶格中的位置分?? ●置换固溶体:溶质原子代换了溶剂晶格某些结点上的原子;? ●间隙固溶体：溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。; （2）按溶质原子在溶剂中的溶解度分?? 有限固溶体、无限固溶体两种。 固溶体中溶质的含量即为固溶体的浓度，用质量分数或摩尔分数表示。 在一定温度和压力条件下，溶质在固溶体中的极限浓度即为溶质在固溶体中的溶解度。 ●有限固溶体 超过溶解度有其它相形成。 ●无限固溶体 溶质可以任意比例溶入，即溶质溶解度可达100%。; （3）按溶质原子在固溶体中分布有否规律分 ●无序固溶体：溶质原子无规则分布 ●有序固溶体：溶质原子规则分布; 2.固溶体的性能 固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。 晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。; 如： ●纯铜的σb为220 MPa, 硬度为40 HB, 断面收缩率ψ为70%。 ●当加入1%的镍