第二章金属的晶体结构与结晶解说.ppt

在晶体中，由于各个晶面和晶向上原子排列密度不同，使原子间的相互作用力也不相同。因此在同一单晶体内不同晶面和晶向上的性能也是不同。这种现象称为晶体的各向异性。 第二章 金属的晶体结构与结晶 孪晶 晶体中两晶块以特定的取向关系相交接，构成晶体结构所不具备的（但常常是接近原有的）对称关系时，这样的一对连生晶块称为孪晶 孪晶与位错交互作用金相照片 孪晶示意图 线缺陷——位错 实际金属的晶体结构 晶体缺陷 第一节 金属的晶体结构 第二章 金属的晶体结构与结晶 透射电镜下钛合金中的位错线(黑线) 高分辨率电镜下的刃型位错 （白点为原子） 实际金属的晶体结构 晶体缺陷 第一节 金属的晶体结构 线缺陷——位错 第二章 金属的晶体结构与结晶 位错的影响 不论刃型位错还是螺型位错，以位错线为中心的管道区周围晶格都发生了畸变。 在相应的外部条件下，刃型位错和螺型位错均可在晶体中进行不同形式的运动。 位错在晶体中的存在及其密度变化，对金属的性能如强度、塑性、疲劳、蠕变以及原子扩散、相变等许多结构转化都将起着重要的影响。 由于线缺陷的影响面比点缺陷大的多，因此对材料性能的影响也大的多。 实际金属的晶体结构 晶体缺陷 第一节 金属的晶体结构 线缺陷——位错 第二章 金属的晶体结构与结晶 位错密度 单位体积晶体中位错的总长度 或者是通过1cm2面积的位错数目 金属的抗拉强度与其中位错密度的关系 实际金属的晶体结构 晶体缺陷 第一节 金属的晶体结构 线缺陷——位错 第二章 金属的晶体结构与结晶 面缺陷 指晶体空间中，在两个方向的尺寸很大，而第三个方向的 尺寸很小而呈面状分布的缺陷 晶界 亚晶界 孪晶界 面缺陷 （主要类型） 实际金属的晶体结构 晶体缺陷 第一节 金属的晶体结构 第二章 金属的晶体结构与结晶 面缺陷 晶界 晶界模型（位相差＜15°） 晶界特性 当金属暴露在腐蚀环境里，晶界容易被腐蚀 晶界处的熔点较晶粒内低 当金属内部发生相变时，晶界处是优先成核 原子在晶界上扩散比在晶粒内快 晶界阻碍位错运动，这里不易产生塑性变形， 硬度、强度均比晶粒内高 实际金属的晶体结构 晶体缺陷 第一节 金属的晶体结构 第二章 金属的晶体结构与结晶 面缺陷 亚晶界 实际上小角度晶界 具有晶界的特性 对金属的力学性能有很大影响 亚晶界模型（位相差1~3°) Fe-4Si合金中的亚晶界，×1250 面缺陷 实际金属的晶体结构 晶体缺陷 第一节 金属的晶体结构 第二章 金属的晶体结构与结晶 缺陷对金属材料的影响 晶格缺陷处及其附近，均有明显的晶格畸变，因而会引起晶格能量的提高 并使金属的物理、化学和力学性能发生显著的变化，如晶界和亚晶界愈多， 位错密度愈大，金属的强度便愈高 实际金属的晶体结构 晶体缺陷 第一节 金属的晶体结构 第二章 金属的晶体结构与结晶 第一节 金属的晶体结构 实际金属的晶体结构 第二章 金属的晶体结构与结晶 第二节 金属的结晶 纯金属的结晶 冷却曲线与过冷度 结晶 物质从液体状态转变为固态晶体的过程 原子不规则排列（近程有序排列） 原子规则排列(远程有序排列） 物质从液态冷却转变为固态的过程叫凝固。若凝固后的固体为晶体称为结晶 凝固后是否形成晶体与液体的粘度和冷却速度有关。粘度大，液体粘稠，相对运动困难，凝固时极易形成无规则结构 冷却速度直接关系到原子或分子的扩散能力。当冷却速度大于10 oC/S时，可阻止金属及合金的结晶，获得非晶态金属材料 第二章 金属的晶体结构与结晶 第二节 金属的结晶 纯金属的结晶 冷却曲线与过冷度 纯金属的结晶特点 在恒温下进行 在过冷条件下进行 结晶前后为单相 可用冷却曲线描述 第二章 金属的晶体结构与结晶 第二节 金属的结晶 纯金属的结晶 冷却曲线与过冷度 冷却曲线 液体态金属在结晶时的温度-时间 的关系曲线称为冷却曲线 过冷度 理论结晶温度T0与开始结晶温度 Tn之差叫做过冷度 用ΔT表示，即ΔT= T0—Tn 纯金属的冷却曲线 T0 Tn ΔT t（时间） T（温度） 第二