金属的晶体结构解析
金属常见的三种晶体结构
金属常见的三种晶体结构
金属是由原子键紧密排列在一起而形成的固态，它们的结构可以分为三种：非晶态，单斜晶格和立方晶格。
非晶态是一种金属的结构，它和晶态有很大的不同，因为它没有安排成典型排列。
它是由大量低秩排列的原子构成的，没有晶面，且具有较低的密度。
这种结构经常出现在薄膜中，但也有一些金属在处于高温状态时以非晶态存在的特点。
单斜晶格是金属中最普遍的晶体结构。
它的特点是原子被排列在能量最低的八位置中，将空间划分为六个同心圆，将其围绕中心共轭，形成金属化合物中最常见的晶格结构。
该晶体结构非常稳定，在Big Bang中释放出来的原子大多就以单斜晶格结构存在。
另一种金属常见晶体结构是立方晶格结构。
立方晶格由很多个单元格组成，每个小单元中心都有一个原子，形成一个正交的立方晶格，原子的排列形成一个空mid的和的画面，可以把金属想象为一个巨大的正方体，巨大的正方体是由正方体组成的，原子是此晶体结构的组成单位。
总之，金属通常以非晶格、单斜晶格和立方晶格三种晶体结构存在，它们的生成和行为直接关系到金属的特性。
金属的宏观特性及其在特定情况下的表现受它们的晶体结构紧密相关。
理解金属的晶体结构对科学家们的研究和应用非常重要。
金属中常见的三种晶体结构
金属中常见的三种晶体结构
金属是人类理解和感知宇宙规律的基础，我们日常生活中实用性最好的材料就是金属。
而
金属的晶体结构是深入研究金属的重要方面，也是决定金属特性的基础之一。
因此，今天
我们就来讨论金属中常见的三种晶体结构：六方晶格、面心立方晶格和菱形晶格。
六方晶格是最常见的金属晶体结构形式，是对称分布最均匀、最节约空间的结构。
它内部
是由晶胞堆积构成，每个晶胞由六颗原子构成，其条形运动立方体形状形成六个晶面。
这
种晶体结构可以满足大多数金属原子的包裹，也是大多数金属表面及体内的晶体结构形式。
面心立方晶格结构是一种复杂的晶体结构，在它的晶胞内部分布着八颗原子，分布方式是
四个原子均匀的放置于晶胞的八个顶点，另外四颗原子均匀的放置于晶胞的六个棱面中间，这种特别的原子分布使晶粒有了更高的密度。
它是一种特殊的光学结构，通常在失去平衡的金属表面形成，并影响金属的光学性质。
菱形晶格结构是四颗原子布置而成的基本晶胞，菱形晶格的核心由四个六面体构成，每一
个六面体都可以由四个原子组成，因此在晶胞中有四颗原子存在。
这种晶体结构的优点是
比较均匀的原子分布，原子离聚力也更大，可以定义更长的晶格参数，可以表示物理和化
学性质。
总而言之，金属中常见的三种晶体结构就是六方晶格、面心立方晶格和菱形晶格，他们各有自身的特点，这些特点直接体现在金属的结构和性能上，研究它们可以揭示金属的秘密，从而使我们更好地应用金属。
化学金属晶体知识点总结
化学金属晶体知识点总结一、金属晶体的基本概念金属晶体是由金属原子以一定规律排列组成的固体结构。
金属晶体具有一些特点，如具有金属典型的电性能、热性能和光学性能，同时还具有良好的延展性、韧性和导电性。
二、金属晶体的结构金属晶体的结构是由金属原子通过化学键相互连接而形成的。
金属晶体的结构有多种类型，其中最常见的是面心立方晶体结构和体心立方晶体结构。
金属晶体的结构对金属的性能具有重要影响，比如面心立方晶体结构使得金属具有优良的导电性和导热性，而体心立方晶体结构使得金属具有良好的韧性和延展性。
三、金属晶体的性能1. 导电性：金属晶体中的自由电子能够在晶体结构中自由传导，因此金属具有良好的导电性能。
2. 导热性：金属晶体中的自由电子能够在晶体结构中迅速传递热量，因此金属具有良好的导热性能。
3. 延展性：金属晶体中的金属原子之间的化学键相对较弱，因此金属具有良好的延展性能，可以被拉伸成细丝或者铺展成薄片。
4. 韧性：金属晶体中的金属原子之间的化学键相对较强，因此金属具有良好的韧性能，可以经受一定的外力而不易断裂。
5. 耐腐蚀性：金属晶体中的化学键特点使得金属具有一定的抗腐蚀性能，可以抵御外界腐蚀物质的侵蚀。
四、金属晶体的制备金属晶体的制备方法有多种，常见的包括熔融法、沉淀法、溶胶-凝胶法等。
熔融法是通过将金属加热至熔点后冷却凝固成固体晶体；沉淀法是通过将金属盐溶液中加入适量还原剂使金属物质析出，然后经过洗涤、干燥等处理制备金属晶体；溶胶-凝胶法是通过将金属盐加入溶液中形成凝胶后再经过热处理的方法制备金属晶体。
五、金属晶体的应用金属晶体广泛应用于工业生产中，主要包括金属材料、金属合金、金属催化剂等。
金属材料广泛用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域；金属合金具有优异的物理性能和化学性能，用于制备高强度、高耐热、高耐腐蚀的材料；金属催化剂广泛用于化工生产中的有机合成、空气净化等领域。
总的来说，金属晶体是由金属原子组成的固体结构，在工业生产和科研领域有重要应用。
各个金属的晶胞构型
各个金属的晶胞构型一、体心立方结构（bcc）：体心立方结构是一种常见的金属晶胞构型，其中金属原子位于立方体的顶点和正中心位置。
铁（Fe）和钨（W）是两个典型的体心立方结构金属。
体心立方结构具有高熔点、高硬度和良好的导电性能。
铁是一种重要的结构材料，广泛应用于建筑、机械制造等领域。
钨是一种重要的高温材料，可用于制造高温设备和电子元件。
二、面心立方结构（fcc）：面心立方结构是另一种常见的金属晶胞构型，其中金属原子位于立方体的顶点和面心位置。
铜（Cu）和铝（Al）是两个典型的面心立方结构金属。
面心立方结构具有良好的延展性和塑性，具有较高的导电性和导热性。
铜是一种重要的导电材料，广泛应用于电子、电气和通信领域。
铝是一种轻质金属，具有良好的耐腐蚀性和导热性，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
三、密堆积结构（hcp）：密堆积结构是一种金属晶胞构型，其中金属原子位于六边形最密堆积的位置。
钛（Ti）和锆（Zr）是两个典型的密堆积结构金属。
密堆积结构具有较高的强度和硬度，具有良好的耐热性和耐腐蚀性。
钛是一种重要的结构材料，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
锆是一种重要的核工程材料，可用于核电站中的燃料元件和反应堆结构材料。
四、六方最密堆积结构（hexagonal close-packed, hcp）：六方最密堆积结构是一种特殊的金属晶胞构型，其中金属原子位于六边形最密堆积的位置。
钴（Co）和锌（Zn）是两个典型的六方最密堆积结构金属。
六方最密堆积结构具有较高的强度和硬度，具有良好的耐热性和耐腐蚀性。
钴是一种重要的磁性材料，广泛应用于电子、电气和医疗领域。
锌是一种重要的防腐材料，广泛应用于建筑、冶金和化工行业。
金属的晶胞构型对金属的性质和用途有着重要影响。
不同金属的晶胞构型决定了金属的硬度、强度、导电性和耐热性等特性。
了解金属的晶胞构型有助于我们更好地理解金属的性质和应用，并为相关领域的研究和应用提供指导。
金属的晶体结构讲解
2020年9月28日
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3、密排六方晶格
密排六方晶格的晶胞是一个六方柱体，有六个呈长方形的侧面 和两个呈六边形的底面所组成。因此，要用两个晶格常数表示。 一个是柱体的高度c，另一个是六边形的边长，在晶胞的每个角 上和上、下底面的中心都排列一个原子，另外在晶胞中间还有三 个原子。
密排六方晶胞每个角上的原子为相邻的六个晶胞所共有，上、 下底面中心的原子为两个原子所共有，晶胞中三个原子为该晶胞 独有。所以，密排六方晶胞中原子数为12×1／6＋2×1／2＋3＝ 6（个）。具有密排六方晶格的金属有Mg 、Zn 。
3、晶格常数
在晶体学中，通常取晶胞角上某一结点作为原点，沿 其三条棱边作三个坐标轴X、Y、Z，并称之为晶轴，而 且规定坐标原点的前、右、上方为轴的正方向，反之
为反方向，并以棱边长度 a、 b、 c和棱面夹角
、 、 r 来表示晶胞的形状和大小 。
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（三）、金属中常见晶格
由于金属键结合力较强，是金属原子总趋于紧密排列 的倾向，故大多数金属属于以下三种晶格类型。
晶向指数：通过原点直线上某点的坐标，用方括 号顺序表示。 [x y z] 晶向族: <x y z>
密排面： 密排方向：
Fig 铁的单晶体（晶胞）及其各方
向上弹性模量（E）示意图
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二、实际金属的晶体结构
（一）、金属材料都是多晶体
我们把晶格位向完全一致的晶体叫做单晶体。
单晶体只有经过特殊制作才能获得。实际上，常使用 的金属材料，由于受结晶条件和其它都不同
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（四）、晶体结构的致密度
晶体结构的致密度是指晶胞中原子所占体积与该晶胞体积之
金属的晶体结构
面心立方晶胞特征： ①晶格常数：a=b=c,α=β=γ=90° ②晶胞原子数：
③原子半径
面心立方晶格示意图
具有面心立方晶格 的金属有铝、铜、镍、 金、银、γ-铁等。
④致密度：0.74(74%)
第一节 金属的晶体结构
(2)密排六方晶格(胞)
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。
体心立方晶胞特征： ①晶格常数：a=b=c,α=β=γ=90° ②晶胞原子数：一个体心立方晶胞所 含的原子数为2个。
体心立方晶格示意图 具有体心立方晶格
的金属有钼、钨、钒、 α-铁等。
第一节 金属的晶体结构
(1)体心立方晶格(胞)
体心立方晶胞特征： ③原子半径：晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半,或晶胞中原子 密度最大的方向上相邻两原子之间距离的一半称为原子半径(r原子)。
1.增大金属的过冷度 原理：一定体积的液态金属中,若成核速率N越大,则结晶后的晶粒
越多,晶粒就越细小;晶体长大速度G越快,则晶粒越粗。 随着过冷度的增加,形核速率和长大速度均会增大。但当过冷度超
过一定值后，成核速率和长大速度都会下降。对于液体金属，一般不会 得到如此大的过冷度，通常处于曲线的左边上升部分。所以,随着过冷 度的增大，成核速率和长大速度都增大，但前者的增大更快，因而比值 N/G也增大,结果使晶粒细化。
二、纯金属的晶体结构
晶体中原子(离子或分子)规则排列的方式称为晶体结构。 通过金属原子(离子)的中心划出许多空间直线，这些直线将形成空间格架。 这种格架称为晶格。晶格的结点为金属原子(或离子)平衡中心的位置。
晶体
晶格
第一节 金属的晶体结构
二、纯金属的晶体结构
金属材料学中的晶体结构
金属材料学中的晶体结构晶体结构是金属材料学中的一个重要概念。
它是指物质中原子或离子排布的方式，可以用于研究材料的性质和特点。
在本文中，我们将探讨金属材料学中的晶体结构，包括其基本概念、分类和应用。
概念晶体结构是物质的有序排列方式。
对于金属材料来说，其原子结构是三维的重复单元。
这些重复单元在空间中排列，形成类似于蜂窝状的结构。
晶体结构决定了材料的物理、化学性质，以及加工方法等。
分类金属材料的晶体结构可以分为两类：晶体和非晶体。
晶体中的原子排列有着极高的有序性和规律性，能够形成清晰的晶面和晶点。
而非晶体则是原子排列无序的物质，无法形成清晰的晶面和晶点。
晶体结构的分类还可根据其原子排列方式分为14类晶体结构。
这些结构包括简单立方体、面心立方体、体心立方体、菱面体、六方最密填充等。
其中，最简单的晶体结构是简单立方体，它由一个原子在每个角落形成，原子配位数为6；而六方最密填充则是最复杂的晶体结构，此结构下，原子配位数为12。
应用晶体结构的研究对于金属材料学研究具有非常重要的意义。
它可以用于研究材料的物性和表面性质，这些性质随着材料的晶体结构的变化而变化。
晶体结构还可以影响材料的形状和行为。
例如，在一些结构中，原子之间的距离和分布可以影响材料的强度和韧性。
材料科学家使用晶体结构来改善和定制材料的机械性质，如强度、硬度、弹性和塑性等。
此外，在晶体结构中，每个元素都有固定的位置和网络连接。
因此，通过插入其他元素或改变原有元素的位置，可以制造出更优异的材料。
这种方法被称为“掺杂”，是制造半导体材料的常见方法之一。
结论总之，晶体结构是金属材料学中的重要概念。
它决定了材料的物理、化学性质和加工方式。
晶体结构的分类及应用也在材料工程领域拥有广泛的应用和重要性。
因此，其深入研究和应用对于推进材料工程技术和发展新材料有着重要作用。
金属的晶体结构介绍
金属的晶体结构介绍
一基本概念
固体物质按原子排列的特征分为：
晶体: 原子排列有序,规则,固定熔点,各项异性。
非晶体:原子排列无序,不规则,无固定熔点,各项同性。
如: 金属、合金,金刚石—晶体玻璃,松香、沥青—非晶体
晶格: 原子看成一个点,把这些点用线连成空间格子。
结点: 晶格中每个点。
晶胞: 晶格中最小单元,能代表整个晶格特征。
晶面: 各个方位的原子平面。
晶格常数: 晶胞中各棱边的长度(及夹角), 以A(1A=10-8cm)度量
金属晶体结构的主要区别在于晶格类型,晶格常数。
二常见晶格类型
1 体心立方晶格：Cr 、W、α-Fe、Mo 、V等,特点：强度大,塑性较好,原子数:1/8 X8 +1=2，20多种
2 面心立方晶格: Cu、Ag、Au、Ni、Al、Pb、γ- Fe塑性好。
原子数：4，20多种
3 密排六方晶格：Mg、Zn、Be、β-Cr α-Ti Cd(镉)，纯铁在室温高压(130x108N/M2)成ε-Fe，原子数=1/6 x12+1/2 x2+3=6 , 30多种三多晶结构
单晶体：晶体内部的晶格方位完全一致。
多晶体：许多晶粒组成的晶体结构，各项同性。
晶粒：外形不规则而内部晶各方位一致的小晶体。
晶界：晶粒之间的界面。
金属材料的晶体结构分析
金属材料的晶体结构分析金属材料作为重要的结构材料，其性能与其晶体结构密切相关。
晶体结构分析可以揭示金属材料的微观组织及其物理性质的起源。
本文将介绍金属材料的晶体结构分析方法、常见的晶体结构类型以及晶体缺陷的影响。
一、金属材料的晶体结构分析方法金属材料的晶体结构分析可以通过多种方法进行。
下面将介绍常用的晶体结构分析方法。
1. X射线衍射X射线衍射是一种常用的晶体结构分析方法。
通过将X射线照射到金属材料上，观察其衍射图样，可以得到材料的晶体结构信息。
这是因为X射线在晶体中的衍射受到晶体原子间的排列和晶体平面的间距等因素的影响。
2. 电子衍射电子衍射是以电子束代替X射线来照射样品进行衍射分析的方法。
电子衍射具有高分辨率和灵敏度的优势，可以用于研究金属材料的晶体结构以及晶体缺陷。
3. 中子衍射中子衍射是利用中子束照射样品进行衍射分析的方法。
中子具有波长和能量与晶体结构相匹配的特点，可以透射或散射到晶体中，通过测量散射角度和强度等信息来分析晶体结构。
二、金属材料的晶体结构类型金属材料的晶体结构可以分为多种类型，下面将介绍几种常见的晶体结构类型。
1. 面心立方结构（FCC）面心立方结构是一种常见的金属晶体结构。
在该结构中，晶体的顶点和每个面的中心都有原子存在。
这种结构具有高密度和良好的塑性，常见于铝、铜、银等金属中。
2. 体心立方结构（BCC）体心立方结构是另一种常见的金属晶体结构。
在该结构中，晶体的顶点处有原子，同时晶体的中心也有一个原子存在。
这种结构具有较高的强度和韧性，常见于铁、钴、钽等金属中。
3. 密排六方结构（HCP）密排六方结构是一种特殊的金属晶体结构。
在该结构中，晶体的顶点和面的中心都有原子存在，呈现出六边形的密排模式。
这种结构常见于钛、锆等金属中。
三、金属材料晶体缺陷的影响晶体缺陷是晶体结构中存在的不完美区域，对金属材料的性能和性质产生重要影响。
1. 点缺陷点缺陷是晶体结构中最简单的缺陷，例如晶格中原子的缺失或位错。
金属的晶体结构
间隙半径：间隙中所能容纳的最大圆球的半径。
体心立方晶格中的间隙
八面体间隙: 6个×0.067a
四面体间隙: 12个×0.126a
体心立方晶格（body-centred cubic）
体心立方金属有：-Fe、Cr、V、W、Mo 等30种 。体心立方晶胞Z Nhomakorabeac
a a 2r
a
bY
X
晶格常数：a=b=c； ===90
晶胞原子数： 2
1+8*1/8=2
原子半径：
致密度：0.68
致密度= Va/Vc，其中 Vc:晶胞体积a3 Va=nV1 =24r3/3 配位数：8 配位数越大，原子排列 越紧密。
四、金属晶体中的晶面和晶向
Z
c
b a
晶面─晶体点阵中，通 过阵点的任一平面，代 Y 表晶体的原子平面，称 为晶面。
第1章 金属的晶体结构
1.1 金属 1.2 金属的晶体结构 1.3 实际金属的晶体结构
本章重点与难点
• ①金属键；建立金属原子的结构模型 。 • ②建立晶格和晶胞的概念；最常见的晶体结构：
体心立方结构、面心立方结构、密排六方结构； 立方晶系的晶向指数和晶面指数。 • ③晶体中存在的缺陷：点缺陷、线缺陷（位错）、 面缺陷。
晶胞的棱边长度一般称为晶格常数或点阵常数，用a、b、 c表示。晶胞的棱间夹角叫轴间夹角。用α、β、γ表示。
2、七大晶系和十四种布拉菲点阵
依据空间点阵的基本特点划分为七大晶系：
金属的晶体结构
金属的晶体结构1、金属的晶体结构金属在固态下原子呈有序、有规则排列。
晶体有规则的原子排列，主要是由于各原子之间的相互吸引力与排斥力相平衡。
晶体特点：（1）有固定熔点，（2）原子呈规则排列，宏观断口有一定形态且不光滑（3）各向异性，由于晶体在不同方向上原子排列的密度不同，所以晶体在不同方向上的性能也不一样。
三种常见的晶格及分析（1）体心立方晶格：铬，钒，钨，钼，α-Fe。
1/8*8+1=2个原子（2）面心立方晶格：铝，铜，铅，银，γ-Fe。
1/8*8+1/2*6=4个原子（3）密排六方晶格：镁，锌。
6个原子•用以描述原子在晶体中排列的空间格子叫晶格体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格2、金属的结晶结晶的概念：金属材料通常需要经过熔炼和铸造，要经历有液态变成固态的凝固过程。
金属由原子的不规则排列的液体转变为规则排列的固体过程称为结晶。
结晶过程：不断产生晶核和晶核长大的过程冷却曲线：过冷现象：实际上有较快的冷却速度。
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差，过冷度。
金属结晶后晶粒大小一般来说，晶粒越细小，材料的强度和硬度越高，塑性韧性越好为了提高金属的力学性能，必须控制金属结晶后晶粒的大小。
细化晶粒的根本途径：控制形核率及长大速度。
细化晶粒的方法：（1）增大过冷度，增加晶核数量（2）加入不熔物质作为人工晶核（3）机械振动、超声波振动和电磁振动金屬晶體缺陷：金屬材料以肉眼觀察其外表似乎是完美的；實際不然，金屬晶體含有許多缺陷，這些缺陷可分類為點缺陷、線缺陷及面缺陷。
這些缺陷對金屬材料的性質有很重要的影響。
點缺陷：金屬最簡單形式的點缺陷就是空孔空孔是最簡單形式的點缺陷，原子在結晶格子位置上消失间隙原子置代原子線缺陷：線缺陷一般通稱為「差排」(dislocation) 。
差排的產生主要與金屬在機機加工時的塑性變形有關；亦即金屬塑性變形量愈大，差排也就愈多。
面缺陷金屬的缺陷有：外表面、晶粒界面（簡稱晶界）及疊差等。
金属结晶知识点总结
金属结晶知识点总结一、金属结晶概述金属是由金属元素组成的单一晶体或是由几种金属元素组成的合金。
金属晶体的结构是由金属原子以一定的方式排列组合而成，而金属的结晶结构则是由晶体结构决定的，晶体结构又受到原子间的相互作用力的影响。
金属的结晶结构对金属的性能起着决定性的影响，因此，对金属结晶的研究具有重要的理论和实际意义。
二、金属晶体结构金属的晶体结构可以按照原子排列的周期性进行分类，目前已知的金属结晶结构有十四种。
其中，最常见的金属结晶结构有立方晶系、六方晶系和逆六方晶系。
不同的金属晶体结构对金属的性能影响也不尽相同。
1. 立方晶结构立方晶结构是最简单的金属结晶结构，它的晶胞是一个立方体。
在立方晶结构中，原子的排列是最为紧密的，因此具有较高的密度和硬度。
常见的具有立方晶结构的金属有铝、铜、镁等。
2. 六方晶系结构六方晶系结构也称为六角密堆结构，其晶胞形状为六方柱体。
六方晶系结构中的原子排列方式具有特殊性，因此具有优异的性能。
六方晶系结构的常见金属有锌、钛、镉等。
3. 逆六方晶系结构逆六方晶系结构是六方晶系结构的变体，其晶胞结构类似于六方晶系结构，但是原子的排列方向不同。
逆六方晶系结构中金属的性能与六方晶系结构类似，也具有较好的性能。
三、金属晶体缺陷金属晶体不可避免地存在着各种缺陷，这些缺陷对金属的性能、性质以及应用产生重要的影响。
金属晶体缺陷主要包括晶界、点缺陷和线缺陷。
1. 晶界晶界是指晶粒之间的分界面，是晶体中晶粒之间的分界面。
晶界是金属晶体中的一种特殊结构，具有较高的能量和活性。
晶界对金属的塑性变形和强韧性有着重要的影响，因此研究晶界对金属材料的性能改善具有重要的科学意义。
2. 点缺陷点缺陷是指晶体中原子位置的缺失或错位，包括空位、间隙原子、间隙偏移原子等。
点缺陷对晶体的塑性变形、相变和力学性能具有重要的影响。
点缺陷在金属材料的强化、退变形、晶界迁移等方面起着重要的作用。
3. 线缺陷线缺陷是指晶体中排列有序的原子排列序列中出现的缺陷，包括蠕滑带、蠕滑线、夹层等。
第01章 晶体结构
1、体心立方晶格
① 体心立方晶格的晶胞（见右图）是由 八个原子构成的立方体，并在其立方 体的中心还有一个原子 ② 因其晶格常数 a=b=c ，通常只用常数 a 表示。由图可见，这种晶胞在其立方 体对角线方向上的原子是彼此紧密相 接触排列着的，则立方体对角线的长 度为31/2a，由该对角线长度31/2a上所分 布的原子数目（共2个），可计算出其 原子半径的尺寸r= 31/2a /4。 ③ 在体心立方晶胞中，因每个顶点上的 原子是同时属于周围八个晶胞所共有， 实际上每个体心立方晶胞中仅包含有： 1/8×8+1=2个原子。 ④ 属于这种晶格的金属有铁（＜912℃， α-Fe) 、 铬 （ Cr ） 、 钼 （ Mo ） 、 钨 （w）、钒（V）等。
4 3 2 a 3 4 体心立方致密度= ＝68％ 3 a
3
1.晶格的致密度及配位数
配位数：指晶格中任一原子周围所紧邻的最近且等距离的原子 数。配位数越大，原子排列也就越紧密。在体心立方晶格中， 以立方体中心的原子来看，与其最近邻等距离的原子数有8个， 所以体心立方晶格的配位数为8。面心立方晶格的配位数为12。 密排六方的配位数为12。
确定晶向指数的方法2
1. 建立坐标系 结点为原点，三棱 为方向，点阵常数为单位 ； 2. 在晶向上任两点的坐标(x1,y1,z1) (x2,y2,z2)。(若平移晶向或坐标， 让在第一点在原点则下一步更简 单)； 3. 计算x2-x1 ： y2-y1 ： z2-z1 ； 4. 化成最小、整数比u：v：w ； 5. 放在方括号[uvw]中，不加逗号， 负号记 晶格模型
(C) 体心立方晶胞原子数
2、面心立方晶格
① 面心立方晶格的晶胞见右图也是由八个原 子构成的立方体，但在立方体的每一面的 中心还各有一个原子。 ② 在面心立方晶胞中，在每个面的对角线上 各原子彼此相互接触，其原子半径的尺寸 为r=21/2a/4。 ③ 因每一面心位置上的原于是同时属于两个 晶胞所共有，故每个面心立方晶胞中包含 有：1/8×8＋1/2×6=4个原子。 ④ 属于这种晶格的金属有铝（Al）、铜（Cu ）、镍（Ni）、铅（Pb）等。
金属材料的晶体结构与性能
金属材料的晶体结构与性能在我们日常生活中，金属材料无处不在。
无论是建筑、交通工具还是电子设备，金属材料都发挥着重要的作用。
然而，有多少人真正了解金属材料的晶体结构与性能呢？本文将介绍金属材料的晶体结构与性能的关系，并探讨其中的奥秘。
一、晶体结构的基本概念1.1 简单立方晶体结构简单立方晶体结构是最简单的晶体结构之一，它的原子排列形式如同一个立方体。
这种结构具有简单、规则的特点，常见于一些低熔点金属材料。
1.2 面心立方晶体结构面心立方晶体结构是一种更为复杂的结构，其中每个面心立方晶体结构中的每一个原子周围都有12个邻位原子，它的密堆效应更好，因此强度更高。
1.3 体心立方晶体结构体心立方晶体结构在简单立方晶体结构的基础上，每个晶胞的中心还存在一个原子。
这种结构具有更好的导电性和热导性，因此广泛应用于电子器件和导热材料。
二、晶体结构与金属材料性能的关系2.1 强度与晶体结构金属材料的强度与其晶体结构之间有着密切的关系。
通过控制晶体结构的排列方式和原子间的相互作用，可以调节金属材料的强度。
例如，面心立方晶体结构由于具有更好的密堆效应，因此其强度往往比其他结构更高。
2.2 导电性与晶体结构金属材料具有良好的导电性，这与其晶体结构也有很大的关系。
体心立方晶体结构由于具有更好的导电性，因此常用于电子器件中。
通过调节晶体结构的排列和原子间的相互作用，可以进一步提高金属材料的导电性能。
2.3 热导性与晶体结构金属材料的热导性能也与其晶体结构紧密相关。
晶体结构的排列方式和原子间的相互作用会影响金属材料对热能的传导效率。
体心立方晶体结构具有较好的热导性能，因此常用于导热材料中。
三、晶体结构与金属材料的改性通过改变金属材料的晶体结构，可以调节其性能，从而满足不同的应用需求。
例如，通过热处理、冷加工等方式可以改变金属材料的晶体结构，使其具有更高的强度和硬度。
同时，还可以通过掺杂、合金化等手段改变晶体结构，提高金属材料的导电性、热导性等特性。
金属的晶体结构知识点总结
金属的晶体结构知识点总结一、晶体结构的基本概念1. 晶体及其性质晶体是由原子、离子或分子按一定的顺序排列而成的，具有周期性结构的固体。
晶体内部的原子、离子或分子按照规则排列，形成了晶体的结晶面、晶格点、结晶方位等。
晶体具有明显的外部形状和内部结构，具有特定的物理、化学性质。
晶体根据其结构的不同可以分为同质晶体和异质晶体。
2. 晶体结构晶体结构是指晶体内部的原子、离子或分子的排列方式和规律。
根据晶体内部原子、离子或分子的排列方式的不同，晶体结构可以分为点阵型、面心立方型、体心立方型等。
3. 晶体的组成晶体的组成通常是由晶格单元和晶格点构成的。
晶格单元是晶体的最小重复单元，晶格点是晶体内部原子、离子或分子所占据的位置。
4. 晶体的晶格晶格是晶体内部原子、离子或分子排列形成的几何形状。
晶格可以分为点阵型、面心立方型、体心立方型等。
5. 晶体的晶系晶体根据晶体中晶格的对称性可将其分为七个晶系，包括三角晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、菱形晶系、正菱形晶系和立方晶系。
6. 晶体的晶向和晶面晶体中的晶向和晶面是用来描述晶体内部结构的概念。
晶向是晶体内部原子排列的方向，晶面是晶体内部原子排列的平面。
7. 晶格常数晶格常数是用来描述晶体晶格尺寸大小的物理量。
晶格常数通常表示为a、b、c等，表示晶体中晶格点之间的距离。
二、金属的晶体结构1. 金属的结晶特点金属是一类具有典型金属性质的固体物质，具有较好的导电性、热导性、延展性和塑性等。
金属的晶体结构对其性质有着显著的影响。
2. 金属的晶体结构类型根据金属晶体内部原子排列的方式和规律，金属的晶体结构可分为面心立方结构、体心立方结构和密堆积结构等。
3. 面心立方结构（FCC）面心立方结构是一种典型的金属晶体结构类型，其中晶格点位于立方体的六个面的中心和顶点。
面心立方结构的晶体具有较好的密度和变形性能，常见于铜、铝、银、金等金属中。
4. 体心立方结构（BCC）体心立方结构是一种典型的金属晶体结构类型，其中晶格点位于立方体的顶点和中心。
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第一节：金属的基本概念
什么是金属
？
金属是具有正的电阻温度系数的物质
什么是金属键
金属原子的外层电子少，容易失去，其外层的价电 子脱离原子成为自由电子，为整个金属所共有，形 成电子气。这种由金属正离子和自由电子之间的互 相作用称为金属键。金属键无方向性和饱和性。
根据金属键解释固态金属的一些特性
导热性 导热性 延展性 金属光泽 正的电阻温度系数
面心立方晶格中的原子排列 面心立方晶格中密排面为{111}，密排方向为<110>
面心立方晶格中的间隙
四面体间隙
八面体间隙
三、密排六方晶格
典型金属：Mg、Zn、Co
在密堆六方晶格中密排面为{0001}，密排方向为<1120>
密堆六方中的间隙
2.4 晶向与晶面指数
晶面：晶体中各方位上的原子面称为晶面。
（4）化为整数，加圆括号：将所得数值化为最简整数，并 加圆括号，即表示该晶面的指数，记为（h k l）。 如：（110）、（221）。
材料的结合键
金属材料的键型及性能特点
拆叠自行车
民用客机（波音747）
江阴长江大桥
金属材料：主要以金属键结合，个别的有共价（如四价灰
锡）和离子键（如金属化合物Mg3Sb2）的特点。具有良好 的导电性、导热性和塑性（延展性），并具有金属光泽。
陶瓷材料的键型及性能特点
莫来石复相陶瓷
SiO2晶体
金刚石晶体
简单、体心、面心 简单、体心 简单 简单、底心、体心、面心 简单 简单、底心 简单
2.3 三种典型的金属晶体结构
金属常见结构： 体心立方结构 bcc （Body-centered cubic） 面心立方结构 fcc （Face-centered cubic） 密排六方结构 hcp （Hexagonal close-packed）
金属学与热处理
1.学习目的 2.课程内容 3.学习方法 4.教材及参考书 5.考核方式
晶体结构对材料性能的影响
石墨
金刚石
Comparison of crystal structures for (a) aluminum and (b) magnesium.
材料的结构 (Structure)
晶体结构 Crystal Structure
陶瓷材料：无机非金属材料，以离子键和共价键为主，
熔点高、硬度大、导电性差，多为脆性材料。如Al2O3、 SiO2、金刚石等。
材料的结合键
高分子材料的键型及性能特点
通信电缆
UPVC高分子
绝缘材料
聚四氟乙烯薄膜
增强复合瓦
高分子材料：链间以分子键结合，链内组成分子的是
共价键和氢键；熔点低，强度和硬度低。如塑料、橡
胶、合成纤维等。
第二节：金属的晶体结构
• 固态物质可分为晶体和非晶体， 金属在固态下通常都是晶体，故 研究金属应首先了解其晶体结构。
2.1 晶体和非晶体
晶体
原子、离子或分子在三维空间按一定规律呈 周期性重复排列，长程有序 ，规则排列。 不同方向原子的排列方式不相同，因而其表 现的性能也有差异，各向异性。 具有固定的熔点。
体心立方结 构.AVI
体心立方晶格中的原子排列 在体心立方晶格中密排面为{110}，密排方向为<111>
体心立方结构中的间隙
四面体间隙
八面体间隙
二、面心立方晶格
立方体的八个顶角和每个侧面中心都 有原子
面心立方晶体结构的特征
——Face Centered Cube （FCC）
典型金属：γ-Fe、Al、Cu、 Ni、Au、Ag、Pb
bcc
fcc
hcp
三种典型的晶格结构类型
体心立方晶格
面心立方晶格
密排六方晶格
晶体结构的原子模型
一、体心立方晶格
原子位置：立方体的八个顶角和 体心 典型金属：α-Fe、Mo、W、 V、 Cr、 Ti、Nb 晶格常数： a＝b＝c
体心立方晶体结构的特征
——Body Centered Cube （BCC）
2.1 晶体和非晶体（续）
非晶体
原子、离子或分子长程无规则的堆积，长程 无序，短程有序。 各向同性； 无固定熔点，有一定软化温度范围。随温度 的升高粘度减小，在液体和固体之间没有明 显的温度界限。
晶体与非晶体
玻璃结构（非晶态）
晶体结构
晶体与非晶体熔化曲线
2.2 晶体结构和空间点阵
➢晶格：用假想的直线将原子（离子或分子）中心连接起来所形
微观组织 Microstructure
机械工程材料——用于机械制造的各种材料的总称
高分子材料（塑料、橡胶） （以高分子化合物为主要成分）
机械工程材料
非金属材料
陶瓷材料 普通：天然硅酸盐矿物为原料
复合材料（如钢筋、混凝土、玻璃钢）
金属材料
黑色金属（铁、铸铁、钢） 有色金属
1. 1 金属的基本概念 1. 2 金属的晶体结构 1. 3 材料的晶体缺陷 1. 4 本章小结
成的周期性规则排列的三维空间格架。
➢晶体结构：指在晶体内部原子、离子或分子规则排列的方式。
原子
原子的 结合
晶体
晶体结构 空间点阵
2.32 晶体胞结与构点和阵空常间数点阵（续）
晶胞:构成晶格的最基本单元。在 三维空间重复堆砌可构成整个空间 点阵。
晶格常数:平行六面体的三个棱长a、 b、c和其夹角α、β、γ，可决定 平行六面体尺寸和形状，这六个量 亦称为点阵常数。
晶向：各方向上的原子列称晶向。
➢在分析和研究有关晶体的生长、
塑性变形、相变以及性能方面的
问题时，常涉及到晶向和晶面。
为了方便表示各种晶面和晶向，
Z
国际上采用了统一的符号表示，
表示晶面的为晶面指数，表示晶
向的为晶向指数。
Y
X
晶面指数
晶面 晶面指数
空间中不在一直线任三个阵点的 构成的平面，代表了晶体中原子 列的方向。
表示晶面方位的符号(Miller指 数），用(hkl)表示。
晶面指数的确定方法
（1）选原点定坐标：以晶胞中某一阵点为原点，对晶胞作 晶轴X、Y、Z，以晶胞的边长为晶轴上的单位长度1。
（2）求截距：求晶面在三个晶轴上的截距， 如：1、1、∞； 1/2、1/2、1。
（3）取倒数: 取这些截距的倒数， 如：1、1、0； 2、2、1。
描述晶格结构的几个参数
❖ 晶体学参数： a、b、c、α、β、γ
❖ 晶格常数： a、b、c
❖ 晶胞原子数：晶胞内所包含
的原 子 数。
❖ 致 密 度：晶胞中所包含的
原子所占有的体积与该晶胞 体积之比。
简单立方晶胞
致密度越大，原子排列越紧密
2.2 晶体结构和空间点阵（续）
按点阵常数的特征对晶体的分类。