2-1工程材料第2章分析

2020/10/17
机械与汽车工程学院
21/48
铅锭宏观组织
2020/10/17
机械与汽车工程学院
沿晶断口
22/48
晶界：晶粒之间的交界面。 晶粒越细小，晶界面积越大。 多晶体：由多晶粒组成的晶体结构。
光学金相显示的纯铁晶界
多晶体示意图
2020/10/17
机械百度文库汽车工程学院
23/48
⑵ 晶体缺陷 晶格的不完整部
刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出 半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多 余原子面的边缘就是刃型位错。
点形成的空
间点的阵列
称空间点阵
2020/10/17
机械与汽车工程学院
/10
4/19
⑵ 晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。
2020/10/17
机械与汽车工程学院
4
⑶ 晶格常数：晶
立方
胞个边的尺寸 a、
b、c。
六方
各棱间的夹角用
、、表示。
四方
⑷ 晶系：
菱方
根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。
2020/10/17
机械与汽车工程学院
面心立方晶格的参数
19/19
2020/10/17
机械与汽车工程学院
⑶ 密排六方晶格
19/19
2020/10/17
机械与汽车工程学院
密排六方晶格
17/19
晶格常数：底面边长 a 和高 c，
c/a=1.633
原子半径：r 1 a
2
原子个数：6
配位数： 12
25/48
c. 置换原子： 取代原来原子位置的外来原 子称置换原子。
点缺陷破坏了原子的平衡状 态，使晶格发生扭曲，称晶 格畸变。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
2020/10/空17位
间隙原机子械与汽车工程学小院 置换原子
大置换原子
26/48
空位和间隙原子引起的晶格畸变
2020/10/17
位称晶体缺陷。
实际金属中存在 着大量的晶体缺 陷，按形状可分 三类，即点、线、 面缺陷。
2020/10/17
机械与汽车工程学院
/10
a. 空位：晶格中某些 缺排原子的空结点。
b. 间隙原子：挤进晶 格间隙中的原子。可 以是基体金属原子， 也可以是外来原子。
20体20/心10立/17方的四面体和八面体间隙机械与汽车工程学院
2020/10/17
机械与汽车工程学院
2、实际金属的晶体结构 ⑴ 单晶体与多晶体
单晶体：其内部晶格方位完 全一致的晶体。
多晶体：
纯铁组织
晶粒：实际使用的金属材料
是由许多彼此方位不同、外
形不规则的小晶体组成，这
晶 粒
示
些小晶体称为晶粒。
意 图
变形金属晶粒尺寸约1~100m，铸造金属可达几mm。
要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。
非晶体是指原子呈无序排列的固体。在一定条件 下晶体和非晶体可互相转化。
2020/10/17
晶态
非晶态
金属的结构 机械与汽车工程学院
SiO2的结构
2
2、晶格与晶胞
319
⑴ 晶格：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。直线
的交点（原
子中心）称
结点。由结
正交
90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。
立方晶系：a=b=c，===90
单斜
六方晶系：a1=a2=a3 c，==90，=120
2020/10/17
机械与汽车工程学院
三斜/10
⑸ 原子半径：晶胞中原
6/19
子密度最大方向上相邻
原子间距的一半。
⑹ 晶胞原子数：一个晶 胞内所包含的原子数目。
⑺ 配位数：晶格中与任 一原子距离最近且相等 的原子数目。
⑻ 致密度：晶胞中原子
本身所占的体积百分数。
2020/10/17
机械与汽车工程学院
6/48
二、金属的晶体结构
7/19 正离子
1、纯金属的晶体结构
金属原子是通过正离子与自
由电子的相互作用而结合的，
称为金属键。
金属原子趋向于紧密排列。
9/19
2020/10/17
机械与汽车工程学院
9/48
体心立方晶格
晶格常数：a(a=b=c)
原子半径：r 3 a 4
原子个数：2
配位数： 8
致密度：0.68
常见金属：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等
2020/10/17
机械与汽车工程学院
10/19
10/48
11/19
体心立方晶格的参数
2020/10/17
机械与汽车工程学院
11/48
⑵ 面 心 立 方 晶 格
2020/10/17
铜
机械与汽车铜工程学院
12/19
/10
面心立方晶格
13/19
2020/10/17
机械与汽车工程学院
13/48
14/19
面心立方晶格
晶格常数：a
原子半径：r 2 a
4 原子个数：4 配位数： 12
致密度：0.74 常见金属： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等
价电子云
金属键示意图
具有良好的导热性、导电性、延展性及金属光泽。
常见纯金属的晶格类型有体心立方(bcc)、面心立方
(fcc)和密排六方(hcp)晶格。
2020/10/17
机械与汽车工程学院
7/48
8/19
⑴ 体 心 立 方 晶 格
纯铁（α-Fe）
2020/10/17
机械与汽车工程学院
/10
体心立方晶格
致密度：0.74
常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等
2020/10/17
机械与汽车工程学院
密排六方晶格的参数
19/19
2020/10/17
机械与汽车工程学院
18/48
19/19
2020/10/17
机械与汽车工程学院
/10
一天坐公交车，前面一个美女上车后对司机说：“师傅，我今天没 带钱，亲你一口就当投币了好么？”司机说好的，那个美女就亲了 一口司机然后去后面坐下了。另一个女汉子在后面看的清楚，上车 后按住司机一顿狂亲，抬起头说“我也没带钱，亲你这么多，就当 我投币了呗！”那个司机都吓哭了，“你前面那个是俺媳妇啊！”
1/19
第二章 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。
原子、离子、分子之间 的结合力称为结合键。 它们的具体组合状态称 为结构。
2020/10/17
机械与汽车工程学院
C60
1
一、晶体结构的基本概念
2/19
1、晶体与非晶体 晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主
机械与汽车工程学院
/10
② 线缺陷—晶体中的位错 位错：晶格中一部分晶体相
对于另一部分晶体发生局部 滑移，滑移面上滑移区与未 滑移区的交界线称作位错。分为刃型位错和螺型位错。
2020/10/17
刃型位错 机械与汽车工程学院
螺型位错
28/48
刃型位错和螺型位错
2020/10/17
刃位错的形成
机械与汽车工程学院 /10