1材料的组织结构及性能

刚球模型
晶格模型
晶胞原子数
晶胞 BCC
晶体学参数
a=b=c, α=β=γ=90°
原子半径
3a 4
晶胞原子数 2
源自文库
配位数 8
致密度 68%
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(2) 面心立方晶胞FCC -----Face-Centered Cubic
刚球模型
晶格模型
晶胞原子数
晶胞 FCC
晶体学参数
a=b=c, α=β=γ=90°
原子半径 2a 4
非晶体：材料的原子（离子、分子）无规则排列，和液 体相似，亦称为“过冷液体”或“无定形体”。 如玻 璃、松香、石腊等。
区别
(a)、是否具有周期性、对称性 (b)、是否长程有序 (c)、是否有确定的熔点 (d)、是否各向异性
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晶体的特点是： （1）结构有序； （2）物理性质表现为各向异性； （3）有固定的熔点。
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四面体间隙8个 八面体间隙4个
⑥配位数：12
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由于原子排列紧密程度不一样,当金属从 面心立方晶格向体心立方晶格转变时, 体 积会发生变化。这就是钢在淬火时因相变 而发生体积变化的原因。不同晶体结构中 原子排列的方式不同, 将会使它们的形变 能力不同。
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八个原子处于立方体的角, 一个原子处于立方体的中心, 角上八个原子与中心原子紧靠。
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体心立方晶胞特征
① 晶格常数： ② 晶胞原子数： ③原子半径： ④致密度： 晶胞中原子体积和/晶胞体积
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体心立方晶胞特征
⑤间隙半径： 12个四面体间隙 6个八面体间隙
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体心立方晶胞特征
⑥配位数： 任一原子相邻最近且距离相同的原子数 配位数大，原子排列紧密度大。 BCC 晶胞配位数为：8
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）
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3．三种典型的纯金属晶体晶胞
体心立方晶胞bcc (Body-centered cubic)
面(F心ac立ec-u方cbei晶nct)胞erfecdc
(h密ex排ag六poan方cak晶led胞c)lhocspe-
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1.1 金属材料的结构与组织
1.1.1 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（也称材料结构）。 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。
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晶体与非晶体
晶体：材料的原子（离子、分子）在三维空间呈规则的 周期性排列。如金刚石、水晶、氯化钠等。
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学习建议： 1．晶体结构部分应弄清三种常见金属的晶体结 构及其特点，应充分发挥空间想象力。 2．晶面指数及晶向指数的确定在学习时会感到 困难。应掌握常见的晶面和晶向的表示方法，需 要多练多画。 3．了解高分子材料的大分子链结构与聚集态， 结合工程、生活实际归纳高分子材料的性能特点。 4．对陶瓷材料的结构与性能只作一般了解。
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1.1.1 纯金属的晶体结构
1 金属三种常见的晶体结构 晶体结构有： 布拉维晶格在三维平面上有七大晶系， 14种晶格分别为三斜晶系、单斜晶系、正 交晶系、四方晶系、立方晶系、三方晶系、 六角晶系。
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三种晶体结构
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（1）体心立方晶胞
BCC(Body Center Club）晶格（晶胞)
(3) 密排六方晶格(胞) (HCP晶格)
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。
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(3) 密排六方晶格(胞) (H.C.P.晶格)
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晶胞原子数 4
配位数 12
致密度 74%
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（3）密排六方晶胞HCP----Hexagonal Close-Packed
刚球模型
晶格模型
晶胞原子数
晶胞 HCP
晶体学参数
a=b≠c,c/a=1.633 α=β=90° γ=120°
属于此类结构的金属 有：碱金属、难溶金 属（V、Nb、Cr、Mo 、W）、a-Fe等
属于此类结构的金属的 有：Al、Cu、Au、Ag 、γ-Fe、Ni、Pb以及奥 氏体不锈钢等。
属于此类结构的金属 有： Mg、Zn 、 aBe、a-Ti、a-Zr、aCo等。
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(1) 体心立方晶胞BCC ——Body-Centered Cubic
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What? “组织结构”
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1.1.1 纯金属的晶体结构
右手螺旋直角坐标系：
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1.1.1 纯金属的晶体结构
晶胞： 能反映该晶格特征的最小组成单元称为
晶胞。晶胞在三维空间的重复排列构成晶 格。晶胞的基本特性即反映该晶体结构(晶 格)的特点。
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晶格常数： 晶胞的几何特征可以用晶胞的三条棱边
长a、b、c和三条棱边之间的夹角α、β、 γ等六个参数来描述。其中a、b、c 为晶 格常数。
1.材料的结构与性能
1
本章导读
内容提要： 本章介绍金属材料的结构与组
织，包括纯金属的晶体结构、晶体 缺陷和合金的结构、金属材料的组 织。介绍金属材料的工艺性能、机 械性能和理化性能。还介绍高分子 材料和陶瓷材料的结构与性能。
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学习目标： 本章重点掌握金属材料的晶体结构、晶
体缺陷和合金的结构，了解金属材料的组 织及性能。了解高分子材料的结构与性能。
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（2）面心立方晶胞
FCC晶胞(Face Center Club）
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。具有这种晶格的金属有铝 (Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、 γ- 铁( γ-Fe, 912℃-1394℃)等。
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（2）面心立方晶胞
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1.1.1 纯金属的晶体结构
金属的晶格常数一般为: 1×10-10 m-7×10-10 m。
不同元素组成的金属晶体因晶格形式及晶格常数 的不同,表现出不同的物理、化学和力学性能。金属的 晶体结构可用X射线结构分析技术进行测定。
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晶格常数测量：X射线衍射
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由于原子排列紧密程度不一样,当金属 从面心立方晶格向体心立方晶格转变时, 体积会发生变化。这就是钢在淬火时因相 变而发生体积变化的原因。不同晶体结构 中原子排列的方式不同, 将会使它们的形 变能力不同。