金属材料的结构与结晶详解共101页文档
合集下载
金属材料的结构与结晶
② 原子(离子或分子)在空间无规则排列的物体则称为非晶体，如松 香、石腊、玻璃等。
晶体结构的基本特征是原子(或分子、离子)在三维空间呈周期性重复排 列，即存在长程有序。
晶体熔化时具有固定的熔点，而非晶体却无固定熔点，存在一个 软化温度范围；②晶体具有各向异性，而非晶体却为各向同性。
2.1.1 金属的晶体结构
2.1.1 金属的晶体结构 ➢ 体心立方晶格
图2-4 体心立方晶胞示意图
2.1.1 金属的晶体结构 ➢ 密排六方晶格
图2-5 密排六方晶胞示意图
2.1.2 实际晶体结构与晶体缺陷
1. 实际晶体结构 晶胞的重复堆砌构成单晶体，即原子排列的位向或方式均相同的晶体。
由于许多因素的作用，实际金属远 非理想完美的单晶体，结构中存在 许多类型的缺陷，绝大多数的是多 晶体，即由若干个小的单晶体组成， 这些小的单晶体称为晶粒（多晶 体），每个晶粒的原子位向各不相 同，晶粒之间的边界称为晶界。
CONTENTS
目录
2.1 金属的晶体结构 2.2 金属的凝固结晶 2.3 铁碳合金及其相图
1.1
金属的晶体结构
2.1.1 金属的为两大类：晶体与非晶体。
① 原子(离子或分子)在三维空间有规则的周期性重复排列的物体称 为晶体，如天然金刚石、水晶、氯化钠等。
1、晶体学基本概念 ➢ 晶格与晶胞 ➢ 晶格常数
(a)
(b)
(c)
图2-1 晶体中的(a)原子排列、(b)晶格以及(c)晶胞
2.1.1 金属的晶体结构 ➢ 晶向与晶面
图2-2 立方晶格中的(a)晶面与(b)晶向
2.1.1 金属的晶体结构 2、金属的晶体结构
➢ 面心立方晶格
图2-3 面心立方晶胞示意图
晶体结构的基本特征是原子(或分子、离子)在三维空间呈周期性重复排 列，即存在长程有序。
晶体熔化时具有固定的熔点，而非晶体却无固定熔点，存在一个 软化温度范围；②晶体具有各向异性，而非晶体却为各向同性。
2.1.1 金属的晶体结构
2.1.1 金属的晶体结构 ➢ 体心立方晶格
图2-4 体心立方晶胞示意图
2.1.1 金属的晶体结构 ➢ 密排六方晶格
图2-5 密排六方晶胞示意图
2.1.2 实际晶体结构与晶体缺陷
1. 实际晶体结构 晶胞的重复堆砌构成单晶体，即原子排列的位向或方式均相同的晶体。
由于许多因素的作用，实际金属远 非理想完美的单晶体，结构中存在 许多类型的缺陷，绝大多数的是多 晶体，即由若干个小的单晶体组成， 这些小的单晶体称为晶粒（多晶 体），每个晶粒的原子位向各不相 同，晶粒之间的边界称为晶界。
CONTENTS
目录
2.1 金属的晶体结构 2.2 金属的凝固结晶 2.3 铁碳合金及其相图
1.1
金属的晶体结构
2.1.1 金属的为两大类：晶体与非晶体。
① 原子(离子或分子)在三维空间有规则的周期性重复排列的物体称 为晶体，如天然金刚石、水晶、氯化钠等。
1、晶体学基本概念 ➢ 晶格与晶胞 ➢ 晶格常数
(a)
(b)
(c)
图2-1 晶体中的(a)原子排列、(b)晶格以及(c)晶胞
2.1.1 金属的晶体结构 ➢ 晶向与晶面
图2-2 立方晶格中的(a)晶面与(b)晶向
2.1.1 金属的晶体结构 2、金属的晶体结构
➢ 面心立方晶格
图2-3 面心立方晶胞示意图
金属的晶体结构与结晶
金属的晶体结构与结晶第一节金属的晶体结构固态物质按其原子排列规律的不同可分为晶体与非晶体两大类。
原子呈规则排列的物质称为晶体，如金刚石、石墨和固态金属及合金等，晶体具有固定的熔点，呈现规则的外形，并具有各向异性特征；原子呈不规则排列的物质称为非晶体，如玻璃、松香、沥青、石蜡等，非晶体没有固定的熔点。
一、晶体结构的基本概念在金属晶体中，原子是按一定的几何规律作周期性规则排列。
为了便于研究，人们把金属晶体中的原子近似地设想为刚性小球，这样就可将金属看成是由刚性小球按一定的几何规则紧密堆积而成的晶体。
图2.1 晶体、晶格与晶胞示意图1．晶格为了研究晶体中原子的排列规律，假定理想晶体中的原子都是固定不动的刚性球体，并用假想的线条将晶体中各原子中心连接起来，便形成了一个空间格子，这种抽象的、用于描述原子在晶体中规则排列方式的空间格子称为晶格。
晶体中的每个点叫做结点。
2．晶胞晶体中原子的排列具有周期性的特点，因此，通常只从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子的排列规律，这个最小的几何单元称为晶胞。
实际上整个晶格就是由许多大小、形状和位向相同的晶胞在三维空间重复堆积排列而成的。
3．晶格常数晶胞的大小和形状常以晶胞的棱边长度a、b、c及棱边夹角α、β、γ来表示，如图2.1 c)所示。
晶胞的棱边长度称为晶格常数，以埃(Å)为单位来表示(1Å =10-8cm)。
当棱边长度a=b=c，棱边夹角α=β=γ=90°时，这种晶胞称为简单立方晶胞。
由简单立方晶胞组成的晶格称为简单立方晶格。
二、常见金属的晶格类型1．体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是一个立方体，其晶格常数a=b=c，在立方体的八个角上和立方体的中心各有一个原子，。
每个晶胞中实际含有的原子数为(1/8)×8+1=2个。
具有体心立方晶格的金属有铬(Cr)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、α铁(α-Fe)等。
金属材料的结构与结晶.pptx
二、晶体结构的概念
（一）晶格与晶胞
实际晶体中的各类质点在不停的运动，讨论晶体结 构时，常把原子看成一个固定的小球，这些原子小 球按一定的几何形状在空间紧密堆积（图2-1a）。
z
c
a)晶体中的原子排列
b)晶格
x
ba
c)晶胞及晶格参数表示方法
图2-1 简单立方晶格与晶胞示意图
第2页/共101页
为描述晶体内部原子排列规律，将每个原子视为一个 几何质点，并用一些假想几何线条将各质点连接起来， 形成一个空间几何格架（图2-1b） 。
五、合金的晶体结构 （一）合金的基本概念
1.合金：两种或两种以上的金属元素或金属和非 金属元素组成的具有金属性质的物质。
例:黄铜是铜和锌的合金；碳钢是铁和碳的合金。 合金一般具有比组成该合金的金属更高的力学性能。 例：钢比纯铁有更高的强度和硬度。 2.组元：组成合金的最基本的独立物质。 例：黄铜中铜和锌都是组元。组元可以是金属、非 金属或稳定的金属化合物。
刃位错示意图
三维图
在平面ABCD上方，多出半个原子面EFGH, 如同 刀刃插入晶体，称为刃位错。
第14页/共101页
平面图
螺型位错
第15页/共101页
在位错附近区域，晶格发生的畸变。 位错的特点之一是很容易在晶体中移动，金属材 料的塑性变形通过位错运动来实现的。
3. 晶界和亚晶界（面缺陷） 实际金属是一个多晶体结构。 晶粒与晶粒之间的 界面称为晶界 。晶界处的原子排列不规则，原子 处于不稳定状态。
第30页/共101页
晶体中存在点、线、面缺陷，都会造成晶格畸变， 引起塑变抗力的增加，使金属强度提高。
四、合金的晶体结构 1.合金：两种或两种以上的金属元素或金属和非 金属元素组成的具有金属性质的物质。
（一）晶格与晶胞
实际晶体中的各类质点在不停的运动，讨论晶体结 构时，常把原子看成一个固定的小球，这些原子小 球按一定的几何形状在空间紧密堆积（图2-1a）。
z
c
a)晶体中的原子排列
b)晶格
x
ba
c)晶胞及晶格参数表示方法
图2-1 简单立方晶格与晶胞示意图
第2页/共101页
为描述晶体内部原子排列规律，将每个原子视为一个 几何质点，并用一些假想几何线条将各质点连接起来， 形成一个空间几何格架（图2-1b） 。
五、合金的晶体结构 （一）合金的基本概念
1.合金：两种或两种以上的金属元素或金属和非 金属元素组成的具有金属性质的物质。
例:黄铜是铜和锌的合金；碳钢是铁和碳的合金。 合金一般具有比组成该合金的金属更高的力学性能。 例：钢比纯铁有更高的强度和硬度。 2.组元：组成合金的最基本的独立物质。 例：黄铜中铜和锌都是组元。组元可以是金属、非 金属或稳定的金属化合物。
刃位错示意图
三维图
在平面ABCD上方，多出半个原子面EFGH, 如同 刀刃插入晶体，称为刃位错。
第14页/共101页
平面图
螺型位错
第15页/共101页
在位错附近区域，晶格发生的畸变。 位错的特点之一是很容易在晶体中移动，金属材 料的塑性变形通过位错运动来实现的。
3. 晶界和亚晶界（面缺陷） 实际金属是一个多晶体结构。 晶粒与晶粒之间的 界面称为晶界 。晶界处的原子排列不规则，原子 处于不稳定状态。
第30页/共101页
晶体中存在点、线、面缺陷，都会造成晶格畸变， 引起塑变抗力的增加，使金属强度提高。
四、合金的晶体结构 1.合金：两种或两种以上的金属元素或金属和非 金属元素组成的具有金属性质的物质。
1金属的结构和结晶详解
描述晶体结构的一些重要概念
晶胞原子数：一个晶胞内所含原子数目
晶格常数和原子半径 配位数：某一原子周围最近的等距离相邻原子数 致密度：晶胞中原子本身所占的体积与晶胞体积之比
体心立方 晶胞原子数 2
面心立方 4 根号2a=4r 12 74%
密排六方 6 4r=2a 12 74%
原子半径与 根号3a=4r 晶格常数 配位数 致密度 8晶格也是一个立方体，在晶胞的每个角上 和晶胞的六个面的中心都排一个原子，晶胞角上的原子 为相邻的八个晶胞所共有，而每个面中心的原子为两个 晶胞共有。所以，面心立方晶胞中原子数为8×1／8＋ 6×1／2＝4（个）。 具有面心立方晶格的金属有γ -Fe、Cu 、Al 、Au 、 Ag 、Pb 、Ni 等。
金属晶体三种典型结构
1、体心立方晶格
体心立方晶格的晶胞它是一 个立方体。在晶胞的中心和八个 角上各有一个原子，晶胞角上的 原子为相邻的八个晶胞所共有， 每个晶胞实际上只占有1／8个原 子。而中心的原子为该晶胞所独 有。故晶胞中实际原子数为8×1 ／8＋1＝2（个）。具有体心立方 晶格的金属有 α -Fe 、Cr 、Mo 、 V 、W 等。
1.3.1 点缺陷
空位
间隙原子
杂质原子:置换杂质原子 间隙杂质原子
点缺陷平衡浓度与温度有关,又称热平衡缺陷 金属晶体中的点缺陷主要是空位
1.3.2 位错
刃型位错
螺型位错
刃型位错示意图 a) 晶格立体模型 b) 平面图
位错密度：指单位晶体中位错线的总长度
1.3.3 面缺陷
外表面
堆垛层错 晶界 亚晶界 孪晶界
1.2.3 金属晶体中晶面和晶向
晶面：金属晶体中由原子组成的任一平面
晶向：由原子列组成组成任一直线方向
第二章(1)金属的结构与结晶
N/G 越大，晶粒越细小。
细化晶粒的途径
❖ 提高冷却速度、增大过冷度过冷度对N、G的影响
V冷
△T
N/G 晶粒细小
V 在铸造生产中，用金属型代替砂型，增 冷 大金属型的厚度，降低金属型的预热温度等
❖ 变质处理：加入一些细小变质剂，增大形核率，
减低长大速率。
❖ 机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。
光学金相显示的纯铁晶界
多晶体示意图
晶体缺陷 ( crystal defect )
点缺陷
线缺陷 面缺陷
点缺陷(point defБайду номын сангаасct)
空位 (vacancy)
间隙原子 (gap atom)
置换原子 (substitutional atom)
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。
密排面 数量 密排方向 数量
体心立方晶格 {110} 6 <111> 4 面心立方晶格 {111} 4 <110> 6 密排六方晶格 六方底面 1 底面对角线 3
三种常见晶格的密排面和密排方向
密排面:﹛110﹜，数量: 6
体心立方晶格 密排方向:<111>，数量: 4
密排面:﹛111﹜，数量: 4
金
金
属 的
属 的
树
树
枝
枝
晶
晶
金 属 的 树 枝
冰 的 树 枝 晶
晶
（3）金属结晶后的晶粒大小
一般来说，细晶粒金属具有较高的强度 和韧性。为了提高金属的力学性能，希 望得到细晶组织。
3、决定晶粒度的因素
晶粒大小取决于形核的数目和长大的速度。 形核率（N）：单位时间单位体积内形成晶核
细化晶粒的途径
❖ 提高冷却速度、增大过冷度过冷度对N、G的影响
V冷
△T
N/G 晶粒细小
V 在铸造生产中，用金属型代替砂型，增 冷 大金属型的厚度，降低金属型的预热温度等
❖ 变质处理：加入一些细小变质剂，增大形核率，
减低长大速率。
❖ 机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。
光学金相显示的纯铁晶界
多晶体示意图
晶体缺陷 ( crystal defect )
点缺陷
线缺陷 面缺陷
点缺陷(point defБайду номын сангаасct)
空位 (vacancy)
间隙原子 (gap atom)
置换原子 (substitutional atom)
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。
密排面 数量 密排方向 数量
体心立方晶格 {110} 6 <111> 4 面心立方晶格 {111} 4 <110> 6 密排六方晶格 六方底面 1 底面对角线 3
三种常见晶格的密排面和密排方向
密排面:﹛110﹜，数量: 6
体心立方晶格 密排方向:<111>，数量: 4
密排面:﹛111﹜，数量: 4
金
金
属 的
属 的
树
树
枝
枝
晶
晶
金 属 的 树 枝
冰 的 树 枝 晶
晶
（3）金属结晶后的晶粒大小
一般来说，细晶粒金属具有较高的强度 和韧性。为了提高金属的力学性能，希 望得到细晶组织。
3、决定晶粒度的因素
晶粒大小取决于形核的数目和长大的速度。 形核率（N）：单位时间单位体积内形成晶核
金属材料的结构、结晶与合金相图
2．晶体结构的描述
晶体结构描述了晶体中原子（离子、分子）的排列方式。
a.理想晶体——实际晶体的理想化
· 三维空间无限延续，无边界； · 严格按周期性规划排列，是完整的、无缺陷； · 原子在其平衡位置静止不动。
工程材料 第3章 第 7 页
b. 理想晶体的晶体学抽象：空间规则排列的原子→ 刚球模型→晶格（刚球抽象为晶格结点，构成空间格 架）→晶胞（具有周期性最小组成单元）
晶 向 (crystal direction): 在 晶 格
中,任意两原子之间的连线所指的方向。
晶向指数 : 用密勒 (Miller) 指数对
晶格中某一原子排列在空间的位向进 行标定。
确定方法: 设置坐标; 求投影坐标; 取最小整数。
工程材料 第3章 第 11 页
晶向指数的例子
晶胞原子数
配位数 致密度
BCC
a=b=c,a=b=g=90o
2
8
68%
工程材料 第3章 第 21 页
(2) 面心立方晶胞FCC----- Face-Centered Cube
晶胞
晶体学参数
原子半径
2a 4
晶胞原子数
配位数 致密度
FCC
a=b=c,a=b=g=90o
4
12
74%
工程材料 第3章 第 22 页
确定方法: 设置坐标; 求投影坐标; 取最小整数。
工程材料 第3章 第 12 页
晶面(crystal face):在晶格中由 一系列原子所构成的平面称为晶面。 晶面指数(indices of crystallographic plane ):用密勒(Miller)指数对晶格中 某一晶面进行标定。
工程材料金属的晶体结构和结晶优秀课件
1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于 晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识 从最初的假想到科学的现实。
Si表面的重构图象
X-射线衍射仪
结构：材料中各原子 的具体组合状态。 一般通过X-射线衍 射或透射电镜研究。
Al的高分辨透射电镜象
纯铁晶体的X-射线衍射谱
透射电镜衍射斑点
1932年发明了电子 显微镜，把人们带 到了微观世界的更 深层次（10-7m）
晶态
非晶态
金属的结构
二、晶格与晶胞
空间规则排列的原子→刚球模型 →晶格（刚球抽象为晶格结点，构成空间格架） →晶胞（具有周期性最小组成单元）
晶格常数：晶胞个边 的尺寸 a、b、c；棱
间的夹角用、、表
示。
三、常见的三种金属晶体结构 1. 体心立方晶格
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
2.面心立方晶格
面心立方晶格的参数
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
3. 密排六方晶格
912℃
α - Fe
时间
纯铁的同素异晶( allomorph )转变 反应式:
δ - Fe 1394 °Cγ - Fe 912 °Cα - Fe
bcc
fcc
bcc
小结
材料的宏观力学性能取决于材料的微观组织 结构；（三种晶体结构，三种实际缺陷，合 金的二种相结构和两相混合物）
结晶过程和规律，过冷度现象；
金属的结构和结晶
先做人· 再做事
Do first the person，work behind
6
Do first the person，work behind
3
高温下晶界处极易扩散，而在常温下晶界使金属的塑性变形阻力怎大，在宏观上表现 为晶界较晶粒内部具有更高的强度和硬度，因此。晶界越多，金属材料的力学性能越 好。 二、纯金属的结晶 1、结晶的概念在实际的生产过程中，金属的凝固称为结晶。 ------结晶是指金属从高温液体状态凝固为固体（晶体）状态的过程，在结晶过程中会 放出一定得热量，称为结晶潜热。 ２、纯金属的结晶过程： －－ 金属的结晶必须是在低于其理论结晶温度（熔点T0）下才能进行，理论结晶温 度和实际的结晶温度（T1）之间存在的这个温差称为“过冷度”（ΔＴ＝Ｔ０-Ｔ１）。 ２.１、金属结晶石，过冷度的大小与冷却速度有关，冷却越快，其实际结晶的温度就越低， 过冷度ΔＴ就越大。 提示： 纯金属的结晶是在恒温下进行的，结晶结束，不再有潜热放出了补充散发的热量，温 度又重新下降，直至室温。 由于树枝状晶体在金属结晶时是不透明的，所以很难看到。但在一些情况下，由于结 晶时没有得到足够的原子补充，所以其形态被保存了下来，比如：在一些纯金属的表 面，铸锭或厚大铸件的缩孔中，通常可以观察到这种结构。 ３、晶粒大小对金属材料的影响： 金属材料的晶粒越细，其晶界总面积越大，强度也就越高，同时由于晶粒越细，在相同体 积内的晶粒数目就越多，在同样的变形条件下，变形可分散在更多的晶粒进行，是 先做人· 再做事
金属的结构和结晶
一、金属的定义： ------是指由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、导电性、导热性的物质。 如：金、银、铜、铁、锰、锌、铝、钛、镍、铬、等等都属于金属类。 （一）、金属的晶体结构： 1、晶体与非晶体 物质是由原子和分子构成，其存在状态可以分为固、液、气三种。今天主要讲的是金属的结构和结 晶。在自然界中，固态物质根据其结构特点不同可分为晶体和非晶体两种。我们看到的绝大多数物质在固 态下为晶体，只有少数为非晶体，所有的金属都是晶体。 2、晶体的定义：---原子呈有序、有规则的排列。（性能特点：1、具有规则的几何形状。2、有一定 得熔。点，性能呈各向异性。在个方向上表现出不同的性能。）如：石英、云母、食盐、硫酸铜、糖、味 精。 3、非晶体定义：----原子呈无序、无规则堆积的物质。（性能特点：没有规则的几何形状，没有固定 的熔点，性能呈各向同性。(玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等等) （二）、金属的晶格类型 1、晶格-----金属的晶格类型是指金属中原子的排列规律。（为了更好的研究晶格的类型：通常我们 把原子看着是一个直径一定的小球，为了更加清楚的了解其排列规律，将其简化为一个质子。在假象将其 采用线连接起来，就形成了一个能反映原子排列的规律的空间框架，称为晶格。） 2、晶胞-----晶格是由许多形状、大小相同的小几合单元重复堆积而成的。我们把其中能够完全地反 映晶体特征的最小几何单元称为晶胞。 提示： 晶胞是可以反映金属原子排列规律的最小单元，所以一般都是取出晶胞来研究金属的晶格结构的。
第2章 金属及合金的结构与结晶
cde为共晶线,成分在共晶线上的合金，发生共晶转变
组元: Pb, Sn 相: α,β, L
α是Sn溶于Pb中 的固溶体。
共晶体 亚共晶合金 过共晶合金
β是Pb溶于Sn 中 的固溶体。
固溶度线（溶解度曲线） cf、eg
共晶反应：一定成分的液相在一定温度下同时结晶出两个成分 不同的固相的过程。
工程材料及热加工
1 2
工程材料及热加工
相1成分
•
合金成分
•
相2成 分
•
相1 重量
相2 重量
组织1成分
•
合金成分
•
组织2成分
•
组织1 重量
组织2 重量
工程材料及热加工
2）共晶相图 特点：二组元在液态时无限互溶，在固态时不能无限互溶形成 单相固体，而是形成两个成分不同的固相，且发生共晶反应。 A:相图分析
液相线adb 固相线 acdb
率下降，晶体在各方向均匀生长，形成粗大
的等轴晶粒。
缺陷：缩孔、缩松 、偏析、气孔等。
工程材料及热加工
第二节
1.合金的概念
合金的结构与相图
合金—两种以上金属元素或金属与非金属元素经熔炼或组 成并具有金属性质的物质 合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系 列不同成分的合金。 二元合金 —两种组元组成的合金 “组元”、 “相”的概念 “组元”—组成合金的元素或稳定的化合物 “相” —有相同的化学成份，结构相同并与其它部分以界 面相互分开的均匀组成部分。
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。
刃型位错
螺型位错
位错密度：单位体积内所包含的位错线总长度
组元: Pb, Sn 相: α,β, L
α是Sn溶于Pb中 的固溶体。
共晶体 亚共晶合金 过共晶合金
β是Pb溶于Sn 中 的固溶体。
固溶度线（溶解度曲线） cf、eg
共晶反应：一定成分的液相在一定温度下同时结晶出两个成分 不同的固相的过程。
工程材料及热加工
1 2
工程材料及热加工
相1成分
•
合金成分
•
相2成 分
•
相1 重量
相2 重量
组织1成分
•
合金成分
•
组织2成分
•
组织1 重量
组织2 重量
工程材料及热加工
2）共晶相图 特点：二组元在液态时无限互溶，在固态时不能无限互溶形成 单相固体，而是形成两个成分不同的固相，且发生共晶反应。 A:相图分析
液相线adb 固相线 acdb
率下降，晶体在各方向均匀生长，形成粗大
的等轴晶粒。
缺陷：缩孔、缩松 、偏析、气孔等。
工程材料及热加工
第二节
1.合金的概念
合金的结构与相图
合金—两种以上金属元素或金属与非金属元素经熔炼或组 成并具有金属性质的物质 合金系是指由两个或两个以上元素按不同比例配制的一系 列不同成分的合金。 二元合金 —两种组元组成的合金 “组元”、 “相”的概念 “组元”—组成合金的元素或稳定的化合物 “相” —有相同的化学成份，结构相同并与其它部分以界 面相互分开的均匀组成部分。
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。
刃型位错
螺型位错
位错密度：单位体积内所包含的位错线总长度
关于金属材料的晶体结构课件
晶核长大
完全结晶
（1）形核过程
自发形核——由液体金属内部原子聚集，超过 临界晶核尺寸后形成的结晶核心。
非自发形核——是依附于外来杂质上生成的晶核。
（2）长大过程——平面生长与树枝状生长
平面生长示意图
细化铸态金属晶粒的措施
晶粒度——表示晶粒大小，分8级。
晶粒度
1 2345 678
单位细面晶积晶强粒化数——1晶6 粒细32 化使64金属12机8 械25性6 能5提12高1的024现2象048
对比非晶体：原子无规则堆积（过冷液体）。
晶体（金刚石、NaCl、
冰 ……）
非晶体（蜂蜡、玻璃 ……）
液体
晶体特性——固定熔点；各向异性
温
Z
度 非晶体
熔点
晶体
时间
Y
X
晶体和非晶体的熔化曲线
晶体结构
原子（离子）的刚球模型
原子中心位置
点阵（晶格）模型 晶胞
晶格——将原子抽象为一个几何结点，并 用直线联接中心，所构成的一个空间格架。
1、基本概念
合金——两种以上元素组合成的、具有金属特性的 物质。如，Cu-Zn, Fe-C等合金
组元——组成合金的最基本、独立的物质（元素、 稳定化合物）。如，Fe-C合金中，Fe、C均为组元。
相——化学成分、结构相同，且以界面分开的各均 匀组成部分。
水（液相）
水+冰 （双相）
冰（固相）
Fe-C合金中的相——F+Fe3 C
（3）振动结晶
——机械振动、超声振动，或电磁搅拌等。 作用：使树枝晶破碎，晶核数增加，晶粒细化
三、金属的同素异构转变
同素异构性——一种金属具有两种或两种 以上的晶格结构