物理冶金原理课件2-晶体学基础与合金相结构
合集下载
金属材料基础知识培训课件——第二章 金属的结晶与合金的构造
。
▪ 2.1.3金属晶格的类型
▪ 2.1.3.1 体心立方晶格
▪ 它的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八 个顶角上和立方体的中心。如：Cr、V、W、 Mo，α-Fe。
▪ 2.1.3.2 面心立方晶格
▪ 它的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的 八个顶角上和立方体六个面的中心。如：铝Al、 Cu、Pb、Ni，γ-Fe 。
▪ 例如：γ－Fe转变为α－Fe时，铁的体积会膨胀约1％，这是 钢热处理时引起应力，导致工件变形和开裂的重要原因。
▪ 2.4 合金的晶体结构
▪ 纯金属一般强度低，工业生产中大量使用的金属材料都是合 金，碳钢，合金钢，铸铁，铝镁合金。
▪ 2.4.1 合金概念 由两种或两种以上的金属元素与非金属元素组成的具有金属 特性的物质称为合金。
晶体 ▪ 位向不同。由于多晶体是由许多不同位向的晶粒所组成，各
晶粒的有向性互相抵消，所以多晶体呈现的是“无向性”又 称“伪各向同性”。
▪ 2.1.4.3 晶界
▪ 在多晶体中晶粒和晶粒之间的交界称为晶界。
▪ 晶界是两个位向不同的晶粒的过度区，所以在晶界处的原 子排列不整齐，造成了晶格的畸变（即晶格常数发生了改 变）并常有杂质存在，所以晶界处熔点偏低（化学能高） 易受侵蚀（金相原理）。
▪ 2.1.2.1 晶格和晶胞
▪ 表示原子在晶体中排列规律的 空间格架叫做晶格。
▪ 能完整地反映晶格特征的最小 几何单元，称为晶胞。
▪ 2.1.2.2 晶面和晶向 ▪ 在晶体中由一系列原子组成的平面，称为晶面。 ▪ 通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排
列的一定方向，称为晶向。 ▪ 2.1.2.3晶格常数 ▪ 即晶胞三边长度：a、b、c，以埃为单位。 ▪ 1Å(埃)=10ˉ8cm=0.1nm(纳米)
合金的结构和相图
3.共析相图： 一定成分的固相，在一定温度下，同时 析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相，这个 转变过程称为共析反应。
1.匀晶相图
（1）匀晶相图分析
匀晶相图分析
图中只有两条曲线，其中Al1B称为液相线，是各 种成分的合金在冷却时开始结晶或加热时熔化终 止的温度；Aα4B称为固相线，是各种成分的合金 在加热时开始熔化或冷却时结晶终止的温度。显 然，在液相线以上为液相单相区，以L表示；在固 相线以下为固相单相区，各种成分的合金均呈α固 溶体，以α表示；在液相线与固相线之间是液相与 α固溶体两相共存区，以α+L表示。A点是Cu的熔 点，B点是Ni的熔点。
共析相图
第三节 合金性能与相图的关系
合金的使用性能决定于合金的成分和组织， 而合金的结晶特点又影响了其工艺性能。由 于相图是表示合金的结晶特点及成分、温度 及组织之间的关系的，因此，相图和合金性 能之间存在着一定的联系。掌握这些规律， 对选用和配制合金是必要的。
一、合金力学性能与相图的关系
二、合金铸造性能与相图的关系
成分
SB
100%B
温 度
L + SA
共晶相图
L
L
+
Y℃ SB
SA+SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
100%A
X% 成分
100%B
共晶相图
温
LX Y℃ SA+SB
度
SA L
L
L
L
SA +
L
+
SA
SA
L
Y℃ SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
1.匀晶相图
（1）匀晶相图分析
匀晶相图分析
图中只有两条曲线，其中Al1B称为液相线，是各 种成分的合金在冷却时开始结晶或加热时熔化终 止的温度；Aα4B称为固相线，是各种成分的合金 在加热时开始熔化或冷却时结晶终止的温度。显 然，在液相线以上为液相单相区，以L表示；在固 相线以下为固相单相区，各种成分的合金均呈α固 溶体，以α表示；在液相线与固相线之间是液相与 α固溶体两相共存区，以α+L表示。A点是Cu的熔 点，B点是Ni的熔点。
共析相图
第三节 合金性能与相图的关系
合金的使用性能决定于合金的成分和组织， 而合金的结晶特点又影响了其工艺性能。由 于相图是表示合金的结晶特点及成分、温度 及组织之间的关系的，因此，相图和合金性 能之间存在着一定的联系。掌握这些规律， 对选用和配制合金是必要的。
一、合金力学性能与相图的关系
二、合金铸造性能与相图的关系
成分
SB
100%B
温 度
L + SA
共晶相图
L
L
+
Y℃ SB
SA+SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
100%A
X% 成分
100%B
共晶相图
温
LX Y℃ SA+SB
度
SA L
L
L
L
SA +
L
+
SA
SA
L
Y℃ SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
金属和合金的晶体结构.pptx
其最外层的电子数很 少，一般为1～2个， 不超过3个。
第10页/共125页
价电子
§1.1 金属原子间的键合特点
结合力
当原子靠近到一定程 度时，原子间会产生 较强的作用力。
第11页/共125页
§1.1 金属原子间的键合特点
外 层 稳定的八电子排布结构 电 子 接受或释放额外电子 作 用 共有电子 形 式
材料的原子排列
非晶态
原子排列短程有序或无序
非晶体的特点是：①结 构无序；②物理性质表 现为各向同性；③没有 固定的熔ຫໍສະໝຸດ ；④热导率 （导热系数）和膨胀性 小；
第27页/共125页
§1.2 金属晶体典型结构
第28页/共125页
§1.2 金属晶体典型结构
晶体
基元在三维空间呈规律性排列
长程有序 单个的原子、离子、分子或彼此
堆垛方式
第59页/共125页
第60页/共125页
§1.12.材2 金料属的晶原体典子型排结列构
晶向
第61页/共125页
§1.12.2材金料属的晶体原典子型排结列构
晶向指数
晶向指数的确定方法 ①建立以晶胞的边长作为单 位长度的右旋坐标系。 ②定出该晶向上任两点的坐 标。 ③用末点坐标减去始点坐标。 ④将相减后所得结果约成互 质整数，加一方括号。
第16页/共125页
§1.1 金属原子间的键合特点
结合键的特性
结构特点
离子键 方向性不明显，配位数大
共价键
方向性明显， 配位数小，密度小
金属键
无方向性，配位 数大，密度大
力学性能 热力性质 电学性质 光学性质
强度高，劈裂性良好，硬度大 强度高，硬度大
有各种强度，有 塑性
《合金的晶体结构》课件
PART 02
合金的晶体结构类型
REPORTING
面心立方晶体结构
总结词
具有高度对称性的晶体结构
详细描述
面心立方晶体结构是一种常见的合金晶体结构，其特点是每个原子被其他8个原 子所包围，形成了一个稳定的结构。这种结构在金属元素中较为常见，如铜、 镍和铝等。
体心立方晶体结构
总结词
具有较高硬度和强度的晶体结构
《合金的晶体结构》 ppt课件
REPORTING
• 合金的晶体结构概述 • 合金的晶体结构类型 • 合金的晶体结构形成机制 • 合金的晶体结构表征方法 • 合金的晶体结构应用
目录
PART 01
合金的晶体结构概述
REPORTING
合金的定义与分类
总结词
合金是由两种或两种以上的金属或非金属元素熔合在一起形成的具有金属特性的物质。根据合金的特性，可以将 合金分为固溶体、金属化合物和混合物等类型。
详细描述
合金是由两种或两种以上的金属或非金属元素熔合在一起形成的具有金属特性的物质。这些元素可以是金属、非 金属或半金属元素，如铁、碳、硅等。根据合金中元素的种类和含量，可以将合金分为固溶体、金属化合物和混 合物等类型。
合金的晶体结构特点
ห้องสมุดไป่ตู้总结词
合金的晶体结构是指合金中各元素原子在三维空间中 的排列方式。合金的晶体结构与纯金属的晶体结构不 同，其特点是原子排列复杂、晶体缺陷多、晶体结构 类型多样。
详细描述
体心立方晶体结构的每个原子被其他8个原子所包围，形成了一个紧密的结构。 这种结构在金属元素中较为常见，如铬、钼和钨等。由于其较高的硬度和强度， 体心立方晶体结构的合金常用于制造耐磨和耐高温的部件。
密排六方晶体结构
第二节合金的晶体结构讲义教材
• 固溶强化：溶质原子溶入到溶剂晶格中，使溶剂 晶格发生畸变，5
二、金属间化合物
合金中的化合物一般都有较高的硬度和较大 的脆性，使合金的硬度、强度提高，塑性和 韧性下降
金属间化合物一般都具有复杂的晶体结构。例 Fe3C
附加名词：机械混合物 ？
两种固溶体或固溶体加金属化合物的混合物
例 珠光体，其性能取决于两种组成相的性质、 形态、大小及分布。
2020/10/15
6
第2章 材料的结构与力学 行为
第一节 纯金属的晶体结构 第二节 合金的晶体结构 第三节 金属的塑性变形与再结晶
作业：P61：2、9、10、11
2020/10/15
1
第二节 合金的晶体结构
• 基本概念：
• 合金 • 组元 • 合金系
相 化学成分和晶体结构相同，且有 界面与其它部分分开的均匀组成 部分。
•相
• 组织
• 合金的基本相结构
2020/10/15
2
组织
组织（显微组织）
指在金相显微镜下观察到的金属
材料内部的微观形貌
过共析钢 x400
组织由相构成，观察时应分析 相的形态、数量、大小和分 布方式。
亚共析钢 x400
金属材料性能由组织决定，而组织 由化学成分和工艺过程决定。
2020/10/15
3
金属及合金的晶体结构.pptx
第63页/共107页
二、固溶体
2、分类 ➢ 按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体可
分为置换固溶体与间隙固溶体两种。 ➢按溶质原子在溶剂中的溶解度，固溶体可分为
有限固溶体和无限固溶体两种。 ➢按溶质原子在固溶体中分布是否有规律，固溶
体分无序固溶体和有序固溶体两种。 在一定条件(如成分、温度等)下，一些合金 的无序固溶体可转变为有序固溶体。这种转变 叫做有序化。
• BCC BCC
（912℃） FCC
第53页/共107页
（1492℃）
铁的同素异构转变
第54页/共107页
五、单晶体与多晶体
• 如果晶体中所有原子排列位向一致，这个晶体称为单晶体，也 就是说单晶体是由一个晶粒组成的。单晶体只有通过特殊的方 法才能制取，如在电子行业中广泛使用的硅或锗单晶体。实际 金属多是由许多单晶体组成的多晶体，每一个单晶体称为一个 晶粒，其边界称为晶界。
• 八面体空隙 其半径为: r八=0.414r原子
第31页/共107页
3、密排六方晶格（ HCP）
• 原子排列方式 • 常见金属 • 原子个数 • 原子半径 • 配位数和致密度
第32页/共107页
原子排列方式
• 十二个金属原子分布在六方体的十二个角上, 在上 下底面的中心各分布一个原子, 上下底面之间均匀 分布三个原子。具有这种晶格的金属有镁(Mg)、 镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。
原子个数
原子半径
配位数
致密度
间隙半径
第24页/共107页
原子排列方式
• 金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。 • 面心立方晶胞的特征：
晶格常数：a=b=c, α=β=γ=90°
二、固溶体
2、分类 ➢ 按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体可
分为置换固溶体与间隙固溶体两种。 ➢按溶质原子在溶剂中的溶解度，固溶体可分为
有限固溶体和无限固溶体两种。 ➢按溶质原子在固溶体中分布是否有规律，固溶
体分无序固溶体和有序固溶体两种。 在一定条件(如成分、温度等)下，一些合金 的无序固溶体可转变为有序固溶体。这种转变 叫做有序化。
• BCC BCC
（912℃） FCC
第53页/共107页
（1492℃）
铁的同素异构转变
第54页/共107页
五、单晶体与多晶体
• 如果晶体中所有原子排列位向一致，这个晶体称为单晶体，也 就是说单晶体是由一个晶粒组成的。单晶体只有通过特殊的方 法才能制取，如在电子行业中广泛使用的硅或锗单晶体。实际 金属多是由许多单晶体组成的多晶体，每一个单晶体称为一个 晶粒，其边界称为晶界。
• 八面体空隙 其半径为: r八=0.414r原子
第31页/共107页
3、密排六方晶格（ HCP）
• 原子排列方式 • 常见金属 • 原子个数 • 原子半径 • 配位数和致密度
第32页/共107页
原子排列方式
• 十二个金属原子分布在六方体的十二个角上, 在上 下底面的中心各分布一个原子, 上下底面之间均匀 分布三个原子。具有这种晶格的金属有镁(Mg)、 镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。
原子个数
原子半径
配位数
致密度
间隙半径
第24页/共107页
原子排列方式
• 金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。 • 面心立方晶胞的特征：
晶格常数：a=b=c, α=β=γ=90°
合金的结构和相图课件
• 例如，Cu-Ni、Fe-Cr、Fe-Ni、Cr-Mo、 Mo-W合金的相图都属于这类相图。
• 下面以Ｃu-Ni合金相图为例分析这类相图的 图形及结晶过程特点 。
现在学习的是第十七页，共87页
(1) 相图分析
相图由两条线构 成，上面是液相线，下面 是固相线。
相图被两条线分为三个
相区，液相线以上为液 相区L ，固相线以下为
• 在3点以前为匀晶转变，结晶出单相 固溶体，这种直
接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。
.2
现在学习的是第二十九页，共87页
• 温度降到3点以下， 固溶体被Sn过饱和，由于晶格
不稳，开始析出（相变过程也称析出）新相— 相。
由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。
• 形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。
（4）将各临界点标在 以温度为纵坐标，以成分为 横坐标轴的图形中相应合金的成分垂线上，并将意义 相同的临界点连接起来，即得到Cu-Ni合金相图。
现在学习的是第十五页，共87页
现在学习的是第十六页，共87页
1. 匀晶相图
• 组成二元合金的两组元在液态和固态均能无 限互溶的合金系所形成的相图称二元匀晶相 图
现在学习的是第十二页，共87页
三、二元合金相图
• 相图表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织随 温度变化的规律，是制订熔炼、铸造、热加工及热 处理工艺的重要依据。
•
利用相图可以表示不同成分的合金、在不同温度
下，由哪些相组成、以及合金在加热或冷却过程中可
能发生的转变等。
•
目前使用的相图几乎都是通过实验测定的。实验
。
③ 液固相线：液相线AEB，固相线 ACEDB。A、B分别为Pb、Sn的 熔点。
• 下面以Ｃu-Ni合金相图为例分析这类相图的 图形及结晶过程特点 。
现在学习的是第十七页，共87页
(1) 相图分析
相图由两条线构 成，上面是液相线，下面 是固相线。
相图被两条线分为三个
相区，液相线以上为液 相区L ，固相线以下为
• 在3点以前为匀晶转变，结晶出单相 固溶体，这种直
接从液相中结晶出的固相称一次相或初生相。
.2
现在学习的是第二十九页，共87页
• 温度降到3点以下， 固溶体被Sn过饱和，由于晶格
不稳，开始析出（相变过程也称析出）新相— 相。
由已有固相析出的新固相称二次相或次生相。
• 形成二次相的过程称二次析出, 是固态相变的一种。
（4）将各临界点标在 以温度为纵坐标，以成分为 横坐标轴的图形中相应合金的成分垂线上，并将意义 相同的临界点连接起来，即得到Cu-Ni合金相图。
现在学习的是第十五页，共87页
现在学习的是第十六页，共87页
1. 匀晶相图
• 组成二元合金的两组元在液态和固态均能无 限互溶的合金系所形成的相图称二元匀晶相 图
现在学习的是第十二页，共87页
三、二元合金相图
• 相图表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织随 温度变化的规律，是制订熔炼、铸造、热加工及热 处理工艺的重要依据。
•
利用相图可以表示不同成分的合金、在不同温度
下，由哪些相组成、以及合金在加热或冷却过程中可
能发生的转变等。
•
目前使用的相图几乎都是通过实验测定的。实验
。
③ 液固相线：液相线AEB，固相线 ACEDB。A、B分别为Pb、Sn的 熔点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
物理冶金原理课件2－晶体学基础与合金相结构
晶体: 原子或原子集团在三维空
间周期性重复排列的物质
晶体的性质：
➢高的热力学稳定性 ➢各向异性 ( Anisotropy of Properties) ➢宏观性质的均匀性 ➢一定的熔点 ➢规则的外形（外表面为往往低表面能的特殊晶面）
NaCl的晶体晶体结构
Directions
原子排列特征相同、位向不[0同01的] 全部晶向: <uvw>
[111]
[111]
[111]
<100>
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ<111>
[010]
晶向族
[100]
六方晶系中的晶面指数与晶向指数
采用四轴坐标系：指数求法同三坐标轴相同 (hkil) {hkil} i = - ( h+ k ) [uvtw] <uvtw> t = - (u + v )
Excellent Corrosion Resistance due to Its Perfect Chemical Homogeneity, Free of Any Crystal Defects and Grain Boundaries
High Hardness, Excellent Wear Resistance
(hkl)晶面之法线为[hkl]
晶向夹角求法 晶面夹角求法 晶面间距求法
常见的金属晶体结构
绝大多数金属都具有简单的晶体结构
➢面心立方FCC（face-centered cubic)
➢体心立方BCC （body-centered cubic）
➢密排六方HCP（hexagonal close packed）
Short-Range Order
No Grain Boundaries
No Dislocations
Chemical Homogeneity
The atoms are arranged in a random fashion, similar to their arrangement in the liquid state
晶面指数及晶向指数
Indices of Crystallographic Planes and Directions
表示晶体晶格中不同原子平面(晶面) 及原子列方向(晶向)的一种符号 （Symbols） 密勒指数 Miller Indices
晶面指数的求法: (h k l)
选定坐标系原点或移 动晶面,使晶面与三 坐标轴相截
晶格常数/点阵常数：晶胞的棱边长度、棱间夹角
z
c
b
a
b
y
a
x
g
7个晶系、14种空间点阵
14 Bravais Lattice Types in the 7 Crystal Systems
根据点阵常数（a、b、c、
a、b、g）之间的关系
存在且只存在7个晶系
c
根据点阵的对称性
存在且只存在14种空 间点阵
简单立方 Cubic Primitive (cP) 体心立方 Cubic Body-Centered (cI) 面心立方 Cubic Face-Centered (cF)
四方晶系点阵： Tetragonal Lattice
a = b ≠ c; a = b = g = 90o
简单四方 Tetragonal Primitive (tP) 体心四方 Tetragonal Body-Centered (tI)
原子排列长程无序或短程有序Long-range disorder or short-range order 无晶界、无成分偏析、成分完全均匀 没有固定熔点(玻璃转化温度） 各向同性（Isotropic ) 高强度、无加工硬化、低塑性 高弹性、高耐蚀、高耐磨 优异的磁性、储氢性能、
Structure of Amorphous Alloys
在该晶向上任取一点并 以晶格常数为单位,求位 置坐标值
将坐标值化成最小整数 并放入方括号中[uvw]
负号写在数字上方，符 号相反的两晶向方向相 反： [112]与[112]
位置坐标：1/2，1/2，1 最小整数：1，1，2 晶向指数：[112]
Examples:
晶向族：Family of Crystallographic
单斜点阵： Monoclinic Lattice
a ≠ b ≠ c; a = b = 90o ≠ g
简单单斜 Monoclinic Primitive (mP) 底心单斜 Monoclinic Side-Centered (mA)
三斜点阵：Triclinic (anortic) Lattice
a ≠ b ≠ c；a b g ≠90o
简单三斜 Triclinic Primitive（aP）
Primitive (hP)
六方晶系点阵： Hexagonal Lattice
a = b ≠ c; a = b = 90o , g = 120o
简 单 六 方
Hexagonal
菱方晶系点阵： Rhombohedral (hR) Lattice a = b ＝c; a = b = g = ≠ 90o
A3B
有序金属 间化合物
CaF2的晶体结构（ cF12 ）
自低层 润剪状 滑切结 性强构 能度
M6C的晶体结构
W6C W4Mo2C (WMoFe)6
C
非晶合金的结构及性质
Structure and Properties of Noncrystalline or Amorphous Alloys
正交点阵： Orthorhombic Lattice
a ≠ b ≠ c; a = b = g = 90o
简单单斜 Orthorhombic Primitive (oP) 体心正交 Orthorhombic Body-Centered (oI) 底心单斜 Orthorhombic Base-Centered (oC) 面心正交 Orthorhombic Face-Centered (oF)
晶体中原子排列规律相同、位向不同的所有晶面 （数字相同但次序及负号不同的所有晶面）
表示符号：{hkl}
晶面族 {100}
晶面族 {111}
晶面族 {110}
晶向指数及其求法
Index of Crystallographic Directions 符号 Symbol: [uvw]
过坐标原点作晶向的平 行线或将该晶向平移至 坐标原点
以晶格常数为单位求 晶面与x、y、z三坐 标轴的截距
取三截距的倒数并化 成最小整数: h, k, l
放入圆括号中(负号写 在数字上方)：(hkl)
截距：X：1；Y：1；Z：1/2 倒数：X：1；Y：1；Z：2 晶面指数: (112)
(110)及(111)晶面
晶面族 Family of Crystallographic Planes
Example of a crystalline atomic structure. Four grains are illustrated
Stress
Typical Tensile Stress-Strain Curves for Crystalline and Amorphous Alloys
b
a
b
ag
7个晶系、14种空间点阵
14 Bravais Lattices in 7 Crystal Systems
点阵符号xX：Lattice Symbols
第一个小写字母 表示所属晶系 第二个大写字母 表式点阵类型
立方晶系点阵： Cubic Lattice
a = b = c; a = b = g = 90o
E-K: 更复杂化合物 L： 合金（L12－AuCu3结构,………….) O: 有机化合物 S： 硅酸盐
2、皮尔森(Pearson)符号：
小写字母(晶系)＋大写字母(晶格类型)＋数字(原子数)
例如：
cF12 — CaF2, Co2Si, cF24 — MgCu2, hP12 — Ti2Ni3Si, Mo2Ni3Si, 。。。。 tP30 – CrFe, Fe9Cr9Si2 s-phases
Amorphous
Crystalline
<0.2%
up to > 2% Strain, %
Strong and Elastic
Glassy Alloys
Unique Properties of Amorphous Alloys
Very High Strength Strongest Materials so far
No Work Hardening Catastrophic Failure
Self-Sharpening and High Dynamic Fracture ToughnessArmor Piercing
Very High Impact and Dynamic Fracture Toughness Deformation Localization (Highly localized viscous flow within the very narrow shear bands while the rest is in elastic state)
Z X3
X1
a
a
a
X2
六方晶格中的部分重要晶面与晶向
晶带及晶带定理 [uvw]
晶带：一系列非平行晶面都平行
于（或包含）某一特定方向，这些晶 面同属于一个晶带
晶带轴： [uvw]
(hkl)
晶面： (hkl)
晶带定理：
hu + kv + lw = 0
简单立方晶系中一些重要的 晶体学关系
晶体: 原子或原子集团在三维空
间周期性重复排列的物质
晶体的性质：
➢高的热力学稳定性 ➢各向异性 ( Anisotropy of Properties) ➢宏观性质的均匀性 ➢一定的熔点 ➢规则的外形（外表面为往往低表面能的特殊晶面）
NaCl的晶体晶体结构
Directions
原子排列特征相同、位向不[0同01的] 全部晶向: <uvw>
[111]
[111]
[111]
<100>
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ<111>
[010]
晶向族
[100]
六方晶系中的晶面指数与晶向指数
采用四轴坐标系：指数求法同三坐标轴相同 (hkil) {hkil} i = - ( h+ k ) [uvtw] <uvtw> t = - (u + v )
Excellent Corrosion Resistance due to Its Perfect Chemical Homogeneity, Free of Any Crystal Defects and Grain Boundaries
High Hardness, Excellent Wear Resistance
(hkl)晶面之法线为[hkl]
晶向夹角求法 晶面夹角求法 晶面间距求法
常见的金属晶体结构
绝大多数金属都具有简单的晶体结构
➢面心立方FCC（face-centered cubic)
➢体心立方BCC （body-centered cubic）
➢密排六方HCP（hexagonal close packed）
Short-Range Order
No Grain Boundaries
No Dislocations
Chemical Homogeneity
The atoms are arranged in a random fashion, similar to their arrangement in the liquid state
晶面指数及晶向指数
Indices of Crystallographic Planes and Directions
表示晶体晶格中不同原子平面(晶面) 及原子列方向(晶向)的一种符号 （Symbols） 密勒指数 Miller Indices
晶面指数的求法: (h k l)
选定坐标系原点或移 动晶面,使晶面与三 坐标轴相截
晶格常数/点阵常数：晶胞的棱边长度、棱间夹角
z
c
b
a
b
y
a
x
g
7个晶系、14种空间点阵
14 Bravais Lattice Types in the 7 Crystal Systems
根据点阵常数（a、b、c、
a、b、g）之间的关系
存在且只存在7个晶系
c
根据点阵的对称性
存在且只存在14种空 间点阵
简单立方 Cubic Primitive (cP) 体心立方 Cubic Body-Centered (cI) 面心立方 Cubic Face-Centered (cF)
四方晶系点阵： Tetragonal Lattice
a = b ≠ c; a = b = g = 90o
简单四方 Tetragonal Primitive (tP) 体心四方 Tetragonal Body-Centered (tI)
原子排列长程无序或短程有序Long-range disorder or short-range order 无晶界、无成分偏析、成分完全均匀 没有固定熔点(玻璃转化温度） 各向同性（Isotropic ) 高强度、无加工硬化、低塑性 高弹性、高耐蚀、高耐磨 优异的磁性、储氢性能、
Structure of Amorphous Alloys
在该晶向上任取一点并 以晶格常数为单位,求位 置坐标值
将坐标值化成最小整数 并放入方括号中[uvw]
负号写在数字上方，符 号相反的两晶向方向相 反： [112]与[112]
位置坐标：1/2，1/2，1 最小整数：1，1，2 晶向指数：[112]
Examples:
晶向族：Family of Crystallographic
单斜点阵： Monoclinic Lattice
a ≠ b ≠ c; a = b = 90o ≠ g
简单单斜 Monoclinic Primitive (mP) 底心单斜 Monoclinic Side-Centered (mA)
三斜点阵：Triclinic (anortic) Lattice
a ≠ b ≠ c；a b g ≠90o
简单三斜 Triclinic Primitive（aP）
Primitive (hP)
六方晶系点阵： Hexagonal Lattice
a = b ≠ c; a = b = 90o , g = 120o
简 单 六 方
Hexagonal
菱方晶系点阵： Rhombohedral (hR) Lattice a = b ＝c; a = b = g = ≠ 90o
A3B
有序金属 间化合物
CaF2的晶体结构（ cF12 ）
自低层 润剪状 滑切结 性强构 能度
M6C的晶体结构
W6C W4Mo2C (WMoFe)6
C
非晶合金的结构及性质
Structure and Properties of Noncrystalline or Amorphous Alloys
正交点阵： Orthorhombic Lattice
a ≠ b ≠ c; a = b = g = 90o
简单单斜 Orthorhombic Primitive (oP) 体心正交 Orthorhombic Body-Centered (oI) 底心单斜 Orthorhombic Base-Centered (oC) 面心正交 Orthorhombic Face-Centered (oF)
晶体中原子排列规律相同、位向不同的所有晶面 （数字相同但次序及负号不同的所有晶面）
表示符号：{hkl}
晶面族 {100}
晶面族 {111}
晶面族 {110}
晶向指数及其求法
Index of Crystallographic Directions 符号 Symbol: [uvw]
过坐标原点作晶向的平 行线或将该晶向平移至 坐标原点
以晶格常数为单位求 晶面与x、y、z三坐 标轴的截距
取三截距的倒数并化 成最小整数: h, k, l
放入圆括号中(负号写 在数字上方)：(hkl)
截距：X：1；Y：1；Z：1/2 倒数：X：1；Y：1；Z：2 晶面指数: (112)
(110)及(111)晶面
晶面族 Family of Crystallographic Planes
Example of a crystalline atomic structure. Four grains are illustrated
Stress
Typical Tensile Stress-Strain Curves for Crystalline and Amorphous Alloys
b
a
b
ag
7个晶系、14种空间点阵
14 Bravais Lattices in 7 Crystal Systems
点阵符号xX：Lattice Symbols
第一个小写字母 表示所属晶系 第二个大写字母 表式点阵类型
立方晶系点阵： Cubic Lattice
a = b = c; a = b = g = 90o
E-K: 更复杂化合物 L： 合金（L12－AuCu3结构,………….) O: 有机化合物 S： 硅酸盐
2、皮尔森(Pearson)符号：
小写字母(晶系)＋大写字母(晶格类型)＋数字(原子数)
例如：
cF12 — CaF2, Co2Si, cF24 — MgCu2, hP12 — Ti2Ni3Si, Mo2Ni3Si, 。。。。 tP30 – CrFe, Fe9Cr9Si2 s-phases
Amorphous
Crystalline
<0.2%
up to > 2% Strain, %
Strong and Elastic
Glassy Alloys
Unique Properties of Amorphous Alloys
Very High Strength Strongest Materials so far
No Work Hardening Catastrophic Failure
Self-Sharpening and High Dynamic Fracture ToughnessArmor Piercing
Very High Impact and Dynamic Fracture Toughness Deformation Localization (Highly localized viscous flow within the very narrow shear bands while the rest is in elastic state)
Z X3
X1
a
a
a
X2
六方晶格中的部分重要晶面与晶向
晶带及晶带定理 [uvw]
晶带：一系列非平行晶面都平行
于（或包含）某一特定方向，这些晶 面同属于一个晶带
晶带轴： [uvw]
(hkl)
晶面： (hkl)
晶带定理：
hu + kv + lw = 0
简单立方晶系中一些重要的 晶体学关系