金属材料的晶体结构2018
漂亮的COF单晶结构2018-2022
漂亮的COF单晶结构做共价有机框架材料（Covalent Organic Frameworks，简称COF）的科研人员都很清楚，COF的结晶是困难的，需要对合成条件（温度、溶剂、催化剂、时间等）不断的优化才能够得到一个非常好的衍射峰，得到COF的单晶-晶体结构则是难上加难。
但是这一难题在不断的被攻克，接下来给大家简单汇总一下，这几年成功制备的COF单晶材料。
最早的COF单晶结构被报道是在2018年，两篇science横空出世。
一篇来自兰州大学的王为教授课题组（Science 361, 48–52 (2018)），另一篇来自西北大学的William R. Dichtel教授课题组。
Ma et al., Science 361, 48–52 (2018)王为教授课题组的基本思路是以苯胺作为COF的生长调节剂，经过长时间的缓慢生长，得到了四例三维-亚胺键链接的COF单晶，其直径从10-100 μm 不等，为COF单晶的制备提供了一种思路。
Evans et al., Science 361, 52–57 (2018)William R. Dichtel教授课题组的基本思路为两步法，二次聚合结晶，得到了三例二维-硼酸酯键链接的COF。
具体过程：以乙腈为溶剂，加入单体，先是在形成稳定胶体晶种，然后向其中缓慢添加单体，晶体从小到大缓慢结晶生长，直至得到单晶COF，同样为COF单晶的制备提供了一种思路。
受到上述两种方法启发，在接下来时间里，科研人员又成功制备出若干单晶COF材料。
比如在2019年，还是William R. Dichtel教授课题组，通过硼酸自聚-二次生长的方式得到了四例二维-单晶COF（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 19728−19735）。
2020年，王为教授课题组，以四-(4-氨基苯)乙烯和金刚烷四醛通过苯胺调剂缓慢结晶的方式又制备了一例新的三维-亚胺键链接的非互穿单晶COF材料（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 17991–17995）。
金属材料的晶体结构
金属材料的晶体结构一、晶体与非晶体固态物质可分为晶体与非晶体两类。
●晶体是指其组成微粒（原子、离子或分子）呈规则排列的物质。
晶体具有固定的熔点和凝固点、规则的几何外形和各向异性特点，如金刚石、石墨及一般固态金属材料等。
●非晶体是指其组成微粒无规则地堆积在一起的物质，如玻璃、沥青、石蜡、松香等都是非晶体。
非晶体没有固定的熔点，而且性能具有各向同性。
图1-18 简单立方晶格及其晶胞示意图二、金属的晶体结构(一)晶格●抽象地用于描述原子在晶体中排列形式的空间几何格子，称为晶格。
(二)晶胞●反映晶格特征、具有代表性的最小几何单元称为晶胞。
晶胞的几何特征可以用晶胞的三条棱边的边长（晶格常数）a、b、c和三条棱边之间的夹角α、β、γ等六个参数来描述。
(三)常见的金属晶格类型常见的晶格类型是：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格：1．体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是立方体，立方体的8个顶角和中心各有一个原子，每个晶胞实有原子数是2个。
具有这种晶格的金属有：α铁(α-Fe)、钨(W)、钼(Ｍo)、铬(Ｃr)、钒(Ｖ)、铌（Nb）等约30种金属。
图1-19 体心立方晶格示意图2．面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是立方体，立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子，每个晶胞实有原子数是4个。
具有这种晶格的金属有：γ铁(γ-Ｆe)、金(Ａu)、银(Ag)、铝(Ａl)、铜(Ｃu)、镍(Ni)、铅（Pb）等金属。
图1-20 面心立方晶格示意图3．密排六方晶格密排六方晶格的晶胞是六方柱体，在六方柱体的十二个顶角和上下底面中心各有一个原子，另外在上下面之间还有三个原子，每个晶胞实有原子数是6个。
具有这种晶格的金属有：α钛(α-Ti)、镁( Mg)、锌(Zn)、铍(Be)、镉（Cd）等金属。
图1-21 密排六方晶格示意图三、金属的实际晶体结构●原子从一个核心（或晶核）按同一方向进行排列生长而形成的晶体，称为单晶体。
自然界存在的单晶体有水晶、金刚石等，采用特殊方法也可获得单晶体，如单晶硅、单晶锗等，单晶体具有显著的各向异性特点。
金属的晶体结构
1.3 实际金属的晶体结构 实际金属的晶体结构与理想晶体的结构不同。实际金 属是由很多结晶位向不同的小晶体（即晶粒）组成， 晶粒内晶体的位向不同。 一般金属都是多晶体。晶粒之间的分界面称为晶界。
1Cr17不锈钢的多晶体
晶核形成有两种情况：一是在液体中一定过冷度条件下 自然形成的晶核，称为自发晶核；二是在液体中依附外 来的固态粒子的表面上形成晶核，称为非自发晶核。
根据第二种特性可细化晶粒，如在钢液中加入细化晶粒 的金属元素颗粒(Al、V等),可形成大量的非自发晶核， 因而得到细晶粒组织。 晶体长大有两种方式：平面长大和树枝状长大。分别 发生在冷速较慢和较快时。
平面长大的规则形状晶体
树枝状长大的树枝状晶体
2.3 金属的同素异构转变
同素异构转变是金属在固态下由一种晶格转变为另一 种晶格的现象。可发生这种转变的金属有：Fe、Co、 Mn、Ti、Sn等。 Fe在结晶之后随着温度的变化，有两次晶格转变：
纯铁液体 15380Cδ Fe 13940Cγ Fe9120 Cα Fe
致密度 0.74
面心立方晶胞示意图
3. 密排六方晶格
属于六方晶系。晶格参数a=b≠c；α=β；γ=120。每个晶胞 是一个正六方柱体，六方晶胞的十二个角和上、下底面中 心各有一个原子，上、下底面之间还均匀分布着三个原子, 即晶胞中共有6个原子。属此晶格的金属有：镁、锌、铍、 α钛、镉等。
致密度 0.74
空位的存在有利于金属内部原子的迁移(即扩散)。 点缺陷造成局部晶格畸变（撑开或靠拢）, 使金属的 电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。
晶体中的点缺陷都处在不断的变化和运动中，其位置 随时在变。这是金属原子扩散的一种主要方式，也是 金属在固态下“相变”和化学热处理工艺的基础。
金属材料的结构与结晶
只有当溶质原子尺寸较小，溶剂晶格间隙较大时
才能形成间隙固溶体。
例：Fe和C形成间隙固溶体。
间隙固溶体溶解的溶质数量是有限的。
图2-12（ｂ）
图2-12（ａ）
（2）臵换固溶体：溶质原子占据晶格结点位臵而形 成的固溶体。 （图2-12b）
两组元原子尺寸相近时，易形成臵换固溶体。可形
成有限固溶体和无限固溶体。 例：Cr和Ni等合金元素溶入铁中形成的固溶体为臵
立方晶格中的某些晶面立方晶格中的某些晶面100100面面110110面面111111面面立方晶格中的某些晶向立方晶格中的某些晶向111111向向110110向向在同一晶格的不同晶面和晶向上原子排列的疏密在同一晶格的不同晶面和晶向上原子排列的疏密不同因此原子结合力也就不同从而在不同的不同因此原子结合力也就不同从而在不同的晶面和晶向上显示出不同的性能这就是晶体具晶面和晶向上显示出不同的性能这就是晶体具有各向异性的原因
1.晶格：描述原子在晶体中排列方式的空间几何格架。 2.晶胞：反映晶格特征的最小单元。
3. 晶格参数：
晶胞棱边的长度和棱边夹角α、β、γ。
4. 三种典型的金属晶体结构 面心立方晶格、体心立方晶格、密排六方晶格。 面心立方晶格类型的金属有Cu、Al、Ni等，具有良
好的塑性； 密排六方晶格的金属有 Mg、Zn、Be等
Fe3C组成的机械混合物。
机械混合物的性质，基本上是各组成相性能的
平均值。
35 钢的显微组织
机械混合物P
将黑色部分放大，看到指纹状结构。其中白色
基体是Fe与C形成的固溶体， 含碳0.0218% 体 心立方晶格（称为铁素体F）， 黑色条纹为 渗
碳体（Fe3C）。
黑色部分是F与Fe3C形成的机械混合物，称为
金属材料的实际晶体结构金属的同素异构转变合金的相结构金属材料
金属材料的实际晶体结构
•点缺陷 •线缺陷
的晶体缺陷
晶体中呈点状的缺陷，即在三维
空间上尺寸都很小的晶体缺陷 三维空间的两个方向上尺寸很小
•面缺陷
在二维方向上尺寸很大，在第三
个方向上尺寸很小，呈面状分布的缺陷
二、纯金属的结晶
金属由原子不规则排列的 液体转变为原子规则排 列的固体的过程称为结 晶。 纯金属的冷却曲线及过 冷度。 用热分析法进行研究 纯金属的冷却曲线(理论) 纯金属的冷却曲线(实际)
晶体结构的概念
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。 晶面和晶向： 在晶体中由一系列原子组成的平面，秋为晶面。 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
金属晶格的类型
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：铬（Cr）、钒 （V）、钨（W）、钼（Mo）及α-Fe 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）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）及γ-Fe 密排六方晶格：它的晶胞是一个正六棱柱体，原子排列 在柱体的每个顶角上和上、下底面的中心，另外三个 原子排列在柱体内。属于这种晶格类型的金属有镁 （Mg）、铍（Be）、镉（Cd）、及锌（Zn）等。
1.铸锭的组织结构
表面细晶粒区
柱状晶粒区
等轴晶粒区
2.定向结晶和单晶
七、金属材料塑性变形与再结晶
金属材料塑性变形
塑性变形实质 冷变形化
回复
再结晶
晶粒长大
八、金属材料焊接接头组织
焊缝
熔合区
金属材料结构
§6 金属材料结构金属材料结构包括晶体结构（FCC、BCC、HCP）及其缺陷、相结构（固溶体、中间相）和显微组织结构（共晶组织、共析组织、非金属夹杂物等）。
6.1 纯金属材料的结构常见纯金属的晶体结构有三种：面心立方结构（FCC）、体心立方结构（BCC）和密排六方结构（HCP）。
（1）面心立方结构(FCC)：Au、Ag、Al、Cu、Ni、Pb、γ－Fe等20多种。
图2.32 面心立方结构示意图（2）体心立方结构(BCC)：Cr、W、Mo、V、Nb、α－Fe等30多种图2.33 体心立方结构示意图（3）密排六方结构(HCP)：Mg、Zn、Be、Cd等图2.34 密排六方结构示意图三种晶体结构的晶胞结构细节见下表。
表2.4 金属材料常见三种晶体结构细节6.2 实际金属材料的结构实际使用的工业金属材料，即使体积很小，其内部的晶格位向也不是完全一致的，而是包含着许许多多的彼此间位向不同的小晶粒，即实际金属材料中包含有面缺陷，是多晶结构。
通常测定的金属性能是各个位向不同的晶粒的平均值，故显示出各向同性。
事实上，即使在同一个晶粒内部，晶格位向也不是象理想晶体那样完全一致，而是存在着亚结构。
所以，只有在亚结构内部，晶格的位向才是一致的。
另外，实际金属材料中也包含诸如空位、间隙原子、置换原子等面缺陷以及位错等线缺陷。
6.3 合金的结构6.3.1 合金及相关概念纯金属材料的制备困难，价格高，而且性能往往有一定的局限性，实际使用的工业金属材料多为合金。
合金：是由两种或两种以上的金属元素，或者由金属元素和非金属元素组成的具有金属特性的物质；组元：组成合金的最基本的独立的物质，可以是金属元素、非金属元素或稳定的化合物；相：成分、结构相同，性能均宜，并有界面与其它部分隔开的独立均匀的组成部分，合金中的基本相有固溶体和中间相两种；组织：合金结构的微观形貌，可以是单相的，也可以是多相的。
6.3.2 固溶体合金中的基本相包括固溶体和中间相(intermediate phase,也称化合物)两大类。
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：
机械工程材料-题库
《机械工程材料》题库吉首大学物理与机电工程学院机械系2018-10-20-1-—2—一、名词概念解释1、金属键、晶体、非晶体2、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数3、晶面、晶向、晶面指数、晶向指数4、晶体的各向异性、伪各向同性5、晶体缺陷、空位、位错、柏氏矢量6、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒7、晶界、亚晶界、相界二、思考题1、常见的金属晶体结构有哪几种? 试画出晶胞简图, 说明其晶格常数特点。
2、α-Fe、γ-Fe、Cu 的晶格常数分别是2.066A ° 、3.64A °、3.6074A °, 求(1) α-Fe 与 γ-Fe 的原子半径及致密度；(2) 1mm 3 Cu 的原子数。
3、画出下列立方晶系的晶面及晶向(1) (100)、(110)、(111)及[100]、[110]、[111](2) (101)、(123)及[101]、[123]4、在立方晶体结构中, 一平面通过21=y 、 Z=3并平行于x 轴, 它的晶面指数是多少? 试绘图表示。
5、体心立方晶格中的{110}晶面族, 包括几个原子排列相同而空间位向不同的晶面? 试绘图表示。
6、已知立方晶胞中三点A、 B、C 如图所示, A、B 是晶胞角顶, C 是棱边中点, 求：(1) ABC 面晶面指数；(2) ABC 面的法向指数； (3) 晶向CA BC AB ..的晶向指数。
—2—一、名词概念解释1、金属键、晶体、非晶体2、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数3、晶面、晶向、晶面指数、晶向指数4、晶体的各向异性、伪各向同性5、晶体缺陷、空位、位错、柏氏矢量6、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒7、晶界、亚晶界、相界二、思考题1、常见的金属晶体结构有哪几种? 试画出晶胞简图, 说明其晶格常数特点。
2、α-Fe、γ-Fe、Cu 的晶格常数分别是2.066A ° 、3.64A °、3.6074A °, 求(1) α-Fe 与 γ-Fe 的原子半径及致密度；(2) 1mm 3 Cu 的原子数。
金属材料的晶体结构与结晶
1.1.1 合金的晶体结构
合金是指由两种或两种以上的金属元素或由金属元素与非金属元素 组成的具有金属特性的物质。
组成合金的最基本的、独立的单元称为组元。由两个组元组成的合 金称为二元合金，由三个组元组成的合金称为三元合金，由三个以上组 元组成的合金称为多元合金。
合金中结构相同、成分相同和性能一致，并以界面相互隔开的组成 部分称为相。只有一种相组成的合金为单相合金，由两种或两种以上相 组成的合金为多相合金。用金相观察方法，在金属及合金内部看到的相 的形态、数量、大小和分布及相间结合状态称为显微组织。
非晶体
晶体
金属材料的晶体结构与结晶
1.晶体结构的基本知识
图2-1 晶体结构示意图
金属材料的晶体结构与结晶
1.常见的金属晶格类型 常见的金属晶格类型包括体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方
晶格三大类。 1）体心立方晶格 body—centered cubic lattice 特点：b 较好。如：＜912℃ Fe, Cr, Mo, V等。 含有2个原子体积组成。
图2-7 刃型位错示意图
金属材料的晶体结构与结晶
（3）面缺陷。面缺陷是指在晶体中呈面状分布（在两个方向上尺寸很大，在第 三个方向上尺寸很小）的缺陷。常见的面缺陷是晶界和亚晶界。
晶界是位向不同的晶粒间的过渡区，其宽度为5～10个原子间距。晶界区域的晶 粒的位向通过晶界的协调逐步过渡到相邻晶粒的位向，如图2-8（a）所示。亚晶界 是由位向相差很小的亚晶粒组成的，如图2-8（b）所示。晶界和亚晶界的原子排列 都不规则，会产生晶格畸变。因此，晶界和亚晶界均可提高金属的强度，改善塑性 和韧性。
图2-10 液态金属的结晶过程示意图
金属材料的晶体结构与结晶
金属的晶体结构
金属的晶体结构1、金属的晶体结构在固态中，金属原子以有序和规则的方式排列。
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。
晶体特征：（1）熔点固定，（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的表现也不同。
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）密排六边形晶格：镁、锌。
六个原子？用来描述晶体中原子排列的空间晶格称为晶格体心立方晶格面心立方晶格密排六边形晶格2、金属的结晶结晶的概念：金属材料通常需要熔化和铸造，并经历从液态到固态的凝固过程。
金属从不规则排列的原子液体转变为规则排列的固体的过程称为结晶。
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：事实上，冷却速度更快。
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，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的晶粒尺寸。
细化晶粒的根本途径是控制成核速率和生长速率。
晶粒细化方法：（1）增大过冷度，增加晶核数量（2）添加非熔融材料作为人工晶核（3）机械振动、超声波振动和电磁振动黄金缺陷：金俨牧弦匀庋塾^察其外表似乎是完美的；h不然，金倬w含有s多缺陷，@些缺陷可分辄c缺陷、缺陷及面缺陷。
@些缺陷金俨牧系男再|有很重要的影。
C）缺陷：金僮詈涡问降狞c缺陷就是空孔空穴是最大的涡度缺陷，原子在Y晶格位置消失置代原子缺陷：缺陷通常通过Q项覆盖钆（位置）。
差分a行的塑性形状主要为c金，CC加工R为p；也就是说，靠苄基屠宰的黄金量越大，排得越差。
面缺陷金丽娜碧影学校和九龙村＝Gougui（Q晶界）和B差等。
金倬w缺陷金属晶体的这些缺陷会引起晶格畸变，提高金属的抗塑性变形能力，从而提高金属的强度。
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机械工程材料
授课教师：潘颖 授课时间：2013年05月14日
目录
第1篇 金属材料的结构与性能
第2篇 金属材料组织和性能的控制 第3篇 常用机械工程材料 第4篇 材料的应用
大连理工大学经济系0501班 姜珊
2
第1篇 金属材料的结构与性能
3
第1章 金属材料的晶体结构
3
第2章 金属材料的性能
晶格和晶胞示意图
大连理工大学经济系0501班 姜珊
7
四、晶体的内部结构
（一）晶格（Crystal lattice）（几何概念） ——指组成晶体的质点（原子、分子、离子、原子团 等）在空间作有规则的周期性排列所组成的格子。 共14种晶格（见上），分属于7个晶系。 （二）晶胞（Cell） ——能表达晶体结构的最小重复单位。 换言之：胞晶在三维空间有规则地重复排列组成了晶 体。 （三）结点 ——即晶格结构中固定的点。
五、晶体结构的实验测定:
X-射线衍射分析 (原理见: 教材p.211)
Sir William (Henry) Bragg 1915 Nobel Prize in Physics
第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
（a）晶态
（b）非晶态
4
金属的结构
大连理工大学经济系0501班 姜珊
SiO2的结构
沙子(SiO2原子晶体）和玻璃（无定形体）
第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
1.1.2 金属材料的特性和金属键
以金属键结合为主 良好的导电性、导热 性、延展性和金属光泽 用量最大、应用最广泛
正离子 电子云
大连理工大学经济系0501班 姜珊
6
第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
1.1.3 晶体结构的概念
1.晶格：用假想的直 线将原子中心连接起 来所形成的三维空间 格架。 2.晶胞：能代表晶格 原子排列规律的最小 几何单元。
大连理工大学经济系0501班 姜珊
31
第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
1.1.6 晶面和晶向及晶体的各向异性
*立方晶系常见的晶向为： 100 : [100]、 [010]、 [001]
110 : [110]、 [101]、 [011]、 [1 10]、 [1 01]、 [0 1 1] 111 : [111]、 [1 11]、 [1 1 1]、 [111]
1.1.5 晶格的致密度
1.原子半径：晶胞中原子密度最 大方向上相邻原子间距的一半。 2.晶胞中原子数：一个晶胞内所 包含的原子数目。 3.配位数：晶格中与任一原子距 离最近且相等的原子数目。 4.致密度：晶胞中原子本身所占 的体积百分数。
大连理工大学经济系0501班 姜珊
22
第1章 金属材料的晶体结构
1.1.6 晶面和晶向及晶体的各向异性
大连理工大学经济系0501班 姜珊
28
第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
1.1.6 晶面和晶向及晶体的各向异性
例一 已知某过原点晶向上一点的坐标为1、1.5、2，求 该直线的晶向指数。 将三坐标值化为最小整数加方括弧得[234]。
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
1.1.4 金属中常见的晶格类型---密排六方晶格
大连理工大学经济系0501班 姜珊
常见金属：Mg、Zn、 Be、Cd等
21
第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
19
第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
1.1.4 金属中常见的晶格类型---面心立方晶格
大连理工大学经济系0501班 姜珊
常见金属：γ-Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等
20
第1章 金属材料的晶体结构
例二 求截距为2、3、∞ 晶面的指数 取倒数为1/2、1/3 、0, 化为最小整数加圆括弧得 （320） 例三 画出（112）晶面 取三指数的倒数1、1、1/2, 化成最小整数为2、2、 1，即为X、Y、Z三坐标轴上的截距
大连理工大学经济系0501班 姜珊
26
第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
[234]
例二 已知晶向指数为[110], 画出该晶向。 找出1、1、0坐标点,连接原
点与该点的直线即所求晶向。
大连理工大学经济系0501班 姜珊
[110]
29
第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
1.1.6 晶面和晶向及晶体的各向异性
立方
1.1.3 晶体结构的概念
3.晶格常数：晶胞个边 的尺寸 a、b、c。 各棱间的夹角用α、β、 γ表示。 *晶系：根据晶胞参数 不同，将晶体分为七种 晶系。 90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。
大连理工大学经济系0501班 姜珊
六方
四方 菱方
正交
单斜
三斜
10
一、金属晶体
表9-1 金属晶体的4种晶格（教材p.213 - 215）
*晶面族与晶向族: (hkl)与[uvw]分别表示的是一组平行的晶向和晶面。 指数虽然不同，但原子排列完全相同的晶向和晶面称作 晶向族或晶面族。分别用{hkl}和<uvw>表示。
(111)
其它的( 111)晶面
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第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
金属原子堆积方式 晶格类型 C.N.
（配位数）
空间 利用率 /%
实例 （教材p.215 表9-2）
简单立方堆积（scp）简单立方 A.A （个别 ）
体心立方堆积（bcp） 体心立方 AB.AB （少） 面心立方密堆积 （fcp）ABC.ABC 面心立方 （50多种 金属）
6
8
52
68
-Po 钋 （极少 ）
1.1.6 晶面和晶向及晶体的各向异性
*立方晶系常见的晶面为： {100} : (100)、 (010)、 (001)
{110} : (110)、 (101)、 (011)、 (1 10)、 (1 01)、 (0 1 1) {111} : (111)、 (1 11)、 (1 1 1)、 (111)
1.1.6 晶面和晶向及晶体的各向异性
2.晶向指数： ① 确定原点，建 立坐标系，过原点 作所求晶向的平行 线。 ② 求直线上任一 点的坐标值并按比 例化为最小整数， 加方括弧。形式为 [uvw]。
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第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
面心立方
面心立方晶胞
密排六方
简单立方堆积
A.A
体心立方堆积
AB.AB (正方形)
面心立方密堆积(fcp)
ABC-ABC排列堆积
六方密堆积：
AB-AB
排列堆积
A层六角形，B层三角形，不同于体心立方堆积中的正方形（教材p. 213, 图9-10）。 A层与B层之间存在两种类型的空隙，即四面体空隙及八面体空隙。
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第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
1.1.6 晶面和晶向及晶体的各向异性
说明： ① 在立方晶系中，指 [110] 数相同的晶面与晶向 相互垂直。 ② 遇到负指数，“-” 号放在该指数的上方。 ③ 晶向具有方向性， － － 如[110]与[110]方向 X 相反。
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第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
1.1.1 晶体与非晶体
晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要 以晶体形式存在。晶体具有各向异性。 非晶体是指原子呈无序排列的固体。在一定条件下 晶体和非晶体可互相转化。
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Z
[110]
(221)
[221]
Y
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第1章 金属材料的晶体结构
[章节内容]: 1.1纯金属的晶体 结构 1.2实际金属的晶 体结构与晶体缺陷 1.3合金的相结构
1.1.6 晶面和晶向及晶体的各向异性
3.密排面和密排方向： •单位面积晶面上的原子数称晶面原子密度。 •单位长度晶向上的原子数称晶向原子密度。 •原子密度最大的晶面或晶向称密排面或密排方向。
8 12 12
密排六方晶格
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