金属学与热处理--第一章-金属的晶体结构.ppt

金属材料是最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。

最简单的金属材料是纯金属。

工程应用的金属材料通常分为:;思考:

1.什么是金属?金属有哪些特点?

2.金属原子是如何结合到一起的?

3.为什么不同原子的金属性能不同?

4.为什么同种原子的金属有时性能也不同?

5.金属的内部组织结构是什么样子?

;电线;第一章金属的晶体结构;金属离子与自由电子之间存在着较强的作用力

——金属键;2、金属键：金属离子沉浸在电子云中，依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用结合起来，这种结合方式叫金属键。;4、电子气理论对金属的物理性质的解释;“电子气”〔自由电子〕在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某局部受热时，那个区域里的“电子气”〔自由电子〕能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。“电子气”〔自由电子〕在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的局部传到温度低的局部，从而使整块金属到达相同的温度。;当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。;(4)熔点和沸点

金属原子价电子越多，原子半径越小，金属离子与自由电子的作用力就越强，晶体的熔沸点就越高，反之越低。;(5)金属光泽

由于自由电子很容易吸收可见光的能量，而被激发到较高的能级，当它跳回到原来的能级时，就把吸收的可见光能量重新辐射出来，从而使金属不透明，具有金属光泽。;三.结合力与结合能;1.2金属的晶体结构

晶体:在三维空间作有规律的周期性排列的物质.

非晶体：内部原子是散乱分布的。

在一定条件下，晶体和非晶体可以互相转换。;一、三种常见的金属晶体结构???????

1.体心立方晶格(胞)(BCC晶格)

8个原子处于立方体的角上，1个原子处于立方体的中心,角上8个原子与中心原子紧靠。;???;〔3〕原子半径

晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半称为原子半径(r原子)。

体心立方晶胞中原子半径与晶格常数a之间的关系为：;????????????????????????????????

;〔5〕配位数??

配位数为晶格中与任一个原子相距最近且距离相等的原子数目。

配位数越大，原子排列紧密程度就越大。

体心立方晶格的配位数为8。

????;2.面心立方晶格(胞)(FCC晶格)

??????

金属原子分布在立方体的8个角上和6个面的中心。面中心的原子与该面4个角上的原子紧靠。;;;3.密排六方晶格(胞)(HCP晶格)

12个金属原子分布在六方体的12个角上,在上下底面的中心各分布1个原子,上下底面之间均匀分布3个原子。;;;(四).晶体中的原子堆垛方式和间隙

密排面:晶体中,原子间最紧密排列的平面.

密排六方晶格:底面;

面心立方晶格:(111)

体心立方晶格:(110)(次密排面);1.晶体中的原子堆垛方式

面心立方晶格:ABCABCABC

密排六方晶格:ABABAB

体心立方晶格:ABABAB

;;;;以下图是此种六方

紧密堆积的前视图;第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是C层。;1;;;2.晶体中的间隙

密排六方晶格;四.晶向指数和晶面指数

晶向[uvw]:晶体中,任意两个原子之间的连线所指的方向.

晶面(hkl):晶体中,由一系列原子所组成的平面.

;2.晶面指数

确定方法

晶面族{hkl}:在同一晶体结构中,虽然空间位向不同,但是其原子排列的情况完全相同的所有晶面.;;3.六方晶系的晶向指数和晶面指数;4.晶向指数和晶面指数的关系;1.3实际金属的晶体结构

理想晶体：质点严格按照空间点阵排列。实际晶体：存在着各种各样的结构的不完整性。

晶体缺陷:一些原子偏离规那么排列的不完整区域.

晶体缺陷类型:点缺陷,面缺陷,线缺陷.;;过饱和点缺陷的产生:

有时晶体中点缺陷的数目会明显超过平衡值，这些点缺陷称为过饱和点缺陷。产生过饱和点缺陷的原因有高温淬火、