8.晶体的各向异性和多晶型性

五，晶体的各向异性
晶体具有各向异性的原因
是由于在不同品向上的原子紧密程度不同所致。

原子的紧密程度不同，意味着原子之间的距离不同，则导致原子间结合力不同，从而使晶体在不同晶向上的物理，化学和力学性能不同
具体性能
即无论是弹性模量、断裂抗力，屈服强度，还是电阻率、磁导率、线膨胀系数以及在酸中的溶解度等方面都表现出明显的差异
例如具有体心立方晶格的Fe -α单晶体
100晶向的原子密度即单位长度的原子数为a 1，110晶向为a
7.0，而111晶向为a
16.1，所以111为最大原子密度晶向，其弹性模量GPa E 290=，100晶向的GPa E 135=，前者是后者的两倍多。

同样，沿原子密度最大的晶向的屈服强度，磁导率等性能，也显示出明显的优越性。

在工业用的金属材料中通常却见不到这种各向异性特征如上述Fe -α的弹性模量不论方向如何其弹性模量E 均在GPa 210左右
这是因为，一般固态金属均是由很多结晶颗粒所组成，这些结晶颗粒称为晶粒。

由于多晶体中的晶粒位向是任意的，晶粒的各向异性被互相抵消，因此在一般情况下整个晶体不显示各向异性，称之为伪等向性
一般固态金属均是由很多结晶颗粒所组成这些结晶颗粒称为晶粒
图1-27为纯铁的显微组织图1-28为纯铜的显微组织
图中的每一颗晶粒由大量的位向相同的晶胞组成
晶粒与晶粒之间存在着位向上的差别如图1.29所示
凡由两颗以上晶粒所组成的晶体称为多晶体
一般金属都是多晶体
只有用特殊的方法才能获得单个的晶体即单晶体
特殊的加工工艺获得各向异性已在工业生产中得到了应用：
如果用特殊的加工处理工艺，使组成多晶体的每个晶粒的位向大致相同，那么就将表现出各向异性，这点已在工业生产中得到了应用
用特殊的工艺可以制备单个的晶体即单晶体
少数金属以单晶体形式使用
单晶铜：
伸长率高电阻率低和极高的信号传输性能，可作为生产集成电路微型电子器件及高保真音响设备所需的高性能材料
六，多晶型性
多晶型性和同素异构转变：
● 大部分金属只有一种晶体结构，但也有少数金属如Sn Be Ti Mn Fe ,,,,等具有两
种或几种晶体结构，即具有多晶型。

● 当外部条件（如温度和压强）改变时，金属内部由一种晶体结构向另一种晶
体结构的转变称为多晶型转变或同素异构转变。

● 如Fe 在912度以下为体心立方晶格称为Fe -α，在912~1394时具有面心立方
晶格称为Fe -γ，而从1394至熔点，又转变为体心立方晶格称为Fe -δ。

同素异构转变或多晶型转变时的体积变化：
由于不同的晶体结构具有不同的致密度，因而当发生多晶型转变时，将伴有比容或体积的突变。

图1-30为纯铁加热时膨胀曲线
Fe -α的致密度小，Fe -γ的致密度大，Fe -δ的致密度又小，所以在912度由Fe -α转变为Fe -γ时体积突然减小，而Fe -γ在1394度转变为Fe -δ时体积又突然增大，在曲线上出现了明显的转折点。

其他：
除体积变化外，多晶型转变还会引起其它性能的变化。