材料的结构与凝固
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● ●
合金的晶体结构
概念 固溶体
●
金属化合物
1.概念
组元
组成合金的 独立的，最基本 的单元称组元
组元可以是纯元素，如金属元素Cu、Ni、Al、Ti、 Fe等，以及非金属元素C、N、B、O等；也可以 是化合物Al2O3、SiO2、ZrO等。 材料可以由单一组元组成，如纯金属、Al2O3晶体等 ，也可以由多种组元组成，如Al-Cu-Mg金属材料、 MgO- Al2O3- SiO2系陶瓷材料。
式中L为位错线的总长度，V是晶体的体积。
试验结果表明，一般经充分退火的多晶体金属中，位错密度约 为106～108 cm-2；但经精心制备和处理的超纯金属单晶体，位 错密度可低于103 cm-2；而经过剧烈冷变形的金属，位错密度可 高达1010～1012 cm-2，即在1cm2的金属内，含有千百万公里长的 位错线。
（3）面缺陷
晶粒（单晶体）
晶界 晶界
同一种相的晶粒与晶粒的边 界称为晶界。
亚晶界
亚晶界
面缺陷引起晶格畸变， 晶粒越细，则晶界越多，强度和塑性越高。
晶界结构示意图
在晶界上原子的无规则排列，使得晶界的性能与晶内差别很 大：
①晶界原子比晶内原子易于发生化学反应，因而容易被腐蚀； ②晶界原子近于液态结构，致使晶界熔点低于晶内；③异类 原子和杂质在晶界上存在时能量低，所以晶界是杂质原子易 于聚集的地方；④由于晶界处原子排列无规则，金属的塑性 变形（滑移）受到阻碍，致使晶界的强度比晶内高。 因此，金属晶粒的大小对金属的性能有很大影响。
第3章 材料的结构与凝固
3.1 材料的结合方式 3.2 金属材料的结构特点
3.3 非金属材料的结构特点（自学）
3.4 材料的凝固与结晶
3.5 铁碳合金相图
学习目标
1.了解材料的晶体结构与非晶体结构的结构特点； 2.了解金属的结晶过程与非金属的形成特点； 3.重点掌握铁碳相图及其应用，掌握铁碳合金成分、 组织、性能、用途之间的关系及变化规律。
(substitutional solid solution)
4.范德瓦耳斯键
• 当不易失去或获得电子的原子、分子靠近时，由于各自 内部电子不均匀分布产生较弱的静电引力，称为范德华 力，由这种力作用而相互结合的方式称为分子键或范德 华键。 • 由于分子键不是通过改变原子电子结构而形成的，因而 分子键很弱。靠分子键的作用而形成的物质具有低熔点 、低沸点、低硬度等性能特点。
（1）点缺陷
空位
间隙原子
如果间隙原子是其它元素就称为 异类原子 （杂质原子）
当某一原子具有足够大的振动能而 使振幅增大到一定限度时，就能克 服周围原子对它的制约作用，跳离 其原来的位置，使点阵中形成空结 点，称为空位。
在一定条件下，晶体表面上的原子也 可能跑到晶体内部的间隙位置而形成 间隙原子。
离开平衡位置的原子有三个去处：
1.离子键
• 当两种电负性相差大的原子(如碱金属元素与卤族元素的 原子)相互靠近时，电负性小的原子失去电子成为正离子 ，电负性大的原子获得电子而成为负离子。两种离子由 静电引力而结合在一起形成离子键。 • NaCl结构就是一种离子键的结合。 • 大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键结合。离 子键有较强的结合力，因此．离子化合物或离子晶体具 有较高的熔点、沸点和硬度，热膨胀系数小，但相对脆 性较大。
晶粒（单 晶体）
多晶体示意图
2.晶体缺陷类型
（1）点缺陷：在三维空间各方向上的尺寸都很小， 尺寸范围约为一个或几个原子尺度，亦称为零 维缺陷，如空位、间隙原子、异类原子 （2）线缺陷：亦称一维缺陷，其特征是在两个方 向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，主 要是各类位错 （3）面缺陷：其特征是在空间一个方向上尺寸很 小，另外两个方向上扩展很大，亦称二维缺陷， 如晶界与亚晶界
Z
Z
Y X
X
Y
不同晶面或晶向上原子密度不同引起性能不同的现象
3.2
金属材料的结构特点
3.2.1 晶体结构的基本概念 3.2.2 三种典型的金属晶体结构 3.2.3 实际金属的晶体结构 3.2.4 合金的晶体结构
3.2.1 晶体结构的基本概念
● 晶体结构：晶体 中原子（离子或分子 ）规则排列的方式.
原子（离子） 的刚球模型
原子中心位置
点阵（晶格）模型
晶胞
晶格—假设通过原子结点的中心划出许多空间直线所形成的空间格架。 晶胞—能反映晶格特征的最小组成单元。
晶胞
Z
c
b Y
a
X
晶格常数—晶胞的三个棱边 的长度a,b,c
晶格常数 a， b， c
选取晶胞的原则是：
①选取的平行六面体应反映出点阵的最高 对称性； ②平行六面体内的棱和角相等的数目应最 多； ③当平行六面体的棱边夹角存在直角时， 直角的数目应最多wenku.baidu.com ④在满足上述条件的情况下，晶胞应具有 最小的体积。
固溶体的分类
根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置，可将 固溶体分为：间隙固溶体和置换固溶体。 根据溶质原子在溶剂晶格中的溶解度可将固溶体 分为：有限固溶体和无限固溶体。
溶解度：指溶质在固溶体中的极限浓度。 根据溶质原子在溶剂晶格中分布是否有规律可 将固溶体分为：有序固溶体和无序固溶体。
固溶体类型
晶体
时间 晶体和非晶体的熔化曲线
晶体熔化时具有固定熔点（熔点是晶体向非晶体 转变的临界温度），而非晶体没有固定熔点，存 在一个软化温度范围。
③各向异性
晶体具有规则的几何外形和各向异性的特性，在不同的方向 上测量其性能(如导电性、导热性、热膨胀性、弹性和强度等) 时，表现出或大或小的差异；非晶体却为各向同性，在不同 方向上的性能则是一样的，不因方向而异。
（3）密排六方晶格 hcp C（石墨）、Mg、Zn 等 晶格常数 底面边长a 底面间距c 侧面间角120 侧面与底面夹角90
3.2.3
实际金属的晶体结构
实际金属晶体结构与理想结构的偏离
单晶体：内部晶格位向完全一致 的晶体（理想晶体）。 如：金刚石、水晶、单晶Si半导体。 多晶体：由许多位向不同的晶粒构成的晶体。
3.1.2
晶体与非晶体
晶体 —— 材料中的原子（离子、分子）在三维空间呈规则，周期性排列。 非晶体 —— 原子无规则堆积，也称为 “过冷液体” 。
晶体
金刚石、NaCl、冰 等。
非晶体 ： 液体
蜂蜡、玻璃 等。
晶体的特点：
①晶体排列有规则的、周期的长程有序
晶体
非晶体
②晶体有确定的熔点
温 度 熔点 非晶体
3.1 材料的结合方式
• 1.材料都具有一定的性能且性能之间又有差异 • 2.金属材料性能差异的来源： （1）化学成分：对应于冶金学研究 （2）组织结构：其改变又源于不同的加工处理工艺 所以以上两点是改善和发展金属材料性能的两个途径 • 3.金属和合金在固体下通常都是晶体 ，要了解金属及合金 的内部结构，必须学习晶体的结构。 • 4.本节内容包括：晶体中原子的结合方式即结合键，重点学 习晶体结构的特点及差异等。
过共析钢 x400
亚共析钢 x400
2.固溶体
固溶体
溶剂
(solid solution)
合金中两组元在液态和固态 下都互相溶解，共同形成一 种成分和性能均匀的、且结 构与组元之一相同的固相， 称为固溶体。
+
溶质
一种固相
能够保持其原有晶格类 型并与固溶体晶格相同 的组元称为溶剂。
失去原有晶格类型的组 元称为溶质，一般在合 金中含量较少。
①迁移到晶体表面或内表面的正常结点 位置上，使晶体内部留下空位，称为肖 脱基（Schottky）空位； ②挤入点阵的间隙位置，而在晶体中同 时形成数目相等的空位和间隙原子，称 为弗仑克尔（Frenkel）缺陷； ③跑到其他空位中，使空位消失或使空 位移位。
（2）线缺陷 —— 刃型位错
正刃型位错
负刃型位错
5.氢键
• 氢键是一种特殊的分子间作用力，由于氢原子结构的特 殊性，当它和电负性大的原子结合后，电子强烈偏移， 因而又能和另一个电负性大的原子产生静电引力形成氢 键。氢键与分子键能量差不多，大约是共价键的十分之 一。
一般工程材料的键合类型
• 金属材料的结合键主要是金属键，也有共价键和离子键( 如某些金属间化合物)。 • 陶瓷材料的结合键是离子键和共价键，大部分材料以离 子键为主，所以陶瓷材料有高的熔点和很高的硬度，但 脆性较大。 • 高分子材料又称聚合物，它的结合键是共价键和分子键 。由于高分子材料的分子很大，所以分子间的作用力也 很大。因而也具有一定的力学性能
合金除具备纯金属的基本特性外，还可以拥有
纯金属所不能达到的一系列机械特性与理化特性,如 高强度、高硬度、高耐磨性、 强磁性、耐蚀性等。
相
在物质中，凡是成分相同， 结构相同并与其他部分以界面分 开的均匀组成部分，称为相。
• • • • • •
在固态下，物质可以是单相的，也可以是多相的。 纯铁是单相的，而钢一般是双相或是多相的。 固态白铜（铜与镍二元合金）是单相的。 由一种固相组成的合金称为单相合金。 由几种不同固相组成的合金称为多相合金。 合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物。
实际上这种正负之分并无本质上的区别，只是为了表示 两者的相对位置，便于以后讨论而已。
刃型位错示意图
滑移的位错移动机理
位错密度
晶须：是实验室采用一些特殊方法制造出的几乎不含位错 的结构完整的小晶体，其强度接近于理论计算值。 位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度， 其数学表达式为 ρ＝L/V（cm-2）
3.1.1 结合键
• 通常把材料的液态和固态称为凝聚态。 • 在凝聚状态下，原子间的距离十分接近，便产生了原子间 的作用力，使原子结合在一起，或者说形成键。材料的许 多性能在很大程度上取决于原子结合键。 • 根据结合力的强弱分成两大类：
• 一次键——结合力较强，包括离子键、共价键和金属键 。 • 二次键——结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。
合金
是指由两种或两种以上的金属、 或金属与非金属经熔炼或其他方法 制成的具有金属特性的物质。
由两个组元组成的合金称为二元合金。 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。 由一系列相同组元组成的不同成分的合金称为合金系。
合金举例：
• 碳钢（carbon steel）：是铁与碳所组成的合金。 • 白铜：主要是铜与镍所组成的合金。 • 黄铜(brass)：是铜与锌等元素组成的合金。
※ 金属晶体缺陷的影响 ？
点缺陷--造成局部晶格畸变,使金属的电阻率;屈服强度增加,
密度发生变化。
线缺陷--形成位错对金属的机械性能影响很大，位错极少时，
金属强度很高，位错密度越大，金属强度也会提高。
面缺陷--晶界和亚晶界越多，晶粒越细，金属强度越高，
金属塑性变形的能力越大，塑性越好。
3.2.4
置 换 固 溶 体 Z
置换原子
Z
间 隙 固 溶 体
间隙原子
Y Y X X
间隙固溶体
(interstitial solid solutions)
溶质原子进入溶剂晶格中的间隙之 中形成的固溶体。 溶质原子占据在溶剂晶格的某些结 点上，使晶格上的某些溶剂原子被 置换而形成的固溶体。 间隙固溶体
置换固溶体
3.2.2
三种典型的金属晶体结构
（1）体心立方晶格bcc
（2）面心立方晶格fcc （3）密排六方晶格hcp
（1）体心立方晶格 bcc -Fe、W、V、Mo 等
晶格常数：a=b=c； ===90
（2）面心立方晶格 fcc -Fe、Cu、Ni、Al、Au、Ag 等
晶格常数：a=b=c； ===90
2.共价键
• 两个相同的原子或性质相差不大的原子互相靠近，电子 不会转移，原子间借共用电子对所产生的力而结合，形 成共价键。 • 如金刚石、SiC等结构即具有这种键型。 • 共价键属于强键，原子间结合牢固，因此，靠共价键结 合的共价晶体往往熔点和硬度很高。
3.金属键
• 由金属正离子和自由电子之间相互作用而结合的方式称 金属键。 • 根据金属键的结合特点可以解释金属晶体的一般性能。 良好的导电性；良好的导热性；具有很好的变形能力； 金属不透明；使金属具有光泽。
组织
组织是指用肉眼或显微镜等所观察 到的材料内部的微观形貌。
• • • • •
合金的组织是由数量、大小、形状和分 布方式不同的各种相所组成的。 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。 由不同组织构成的材料具有不同的性能 。 只有一种相组成的组织称为单相组织 由两种或两种以上相组成的组织称为多 相组织
合金的晶体结构
概念 固溶体
●
金属化合物
1.概念
组元
组成合金的 独立的，最基本 的单元称组元
组元可以是纯元素，如金属元素Cu、Ni、Al、Ti、 Fe等，以及非金属元素C、N、B、O等；也可以 是化合物Al2O3、SiO2、ZrO等。 材料可以由单一组元组成，如纯金属、Al2O3晶体等 ，也可以由多种组元组成，如Al-Cu-Mg金属材料、 MgO- Al2O3- SiO2系陶瓷材料。
式中L为位错线的总长度，V是晶体的体积。
试验结果表明，一般经充分退火的多晶体金属中，位错密度约 为106～108 cm-2；但经精心制备和处理的超纯金属单晶体，位 错密度可低于103 cm-2；而经过剧烈冷变形的金属，位错密度可 高达1010～1012 cm-2，即在1cm2的金属内，含有千百万公里长的 位错线。
（3）面缺陷
晶粒（单晶体）
晶界 晶界
同一种相的晶粒与晶粒的边 界称为晶界。
亚晶界
亚晶界
面缺陷引起晶格畸变， 晶粒越细，则晶界越多，强度和塑性越高。
晶界结构示意图
在晶界上原子的无规则排列，使得晶界的性能与晶内差别很 大：
①晶界原子比晶内原子易于发生化学反应，因而容易被腐蚀； ②晶界原子近于液态结构，致使晶界熔点低于晶内；③异类 原子和杂质在晶界上存在时能量低，所以晶界是杂质原子易 于聚集的地方；④由于晶界处原子排列无规则，金属的塑性 变形（滑移）受到阻碍，致使晶界的强度比晶内高。 因此，金属晶粒的大小对金属的性能有很大影响。
第3章 材料的结构与凝固
3.1 材料的结合方式 3.2 金属材料的结构特点
3.3 非金属材料的结构特点（自学）
3.4 材料的凝固与结晶
3.5 铁碳合金相图
学习目标
1.了解材料的晶体结构与非晶体结构的结构特点； 2.了解金属的结晶过程与非金属的形成特点； 3.重点掌握铁碳相图及其应用，掌握铁碳合金成分、 组织、性能、用途之间的关系及变化规律。
(substitutional solid solution)
4.范德瓦耳斯键
• 当不易失去或获得电子的原子、分子靠近时，由于各自 内部电子不均匀分布产生较弱的静电引力，称为范德华 力，由这种力作用而相互结合的方式称为分子键或范德 华键。 • 由于分子键不是通过改变原子电子结构而形成的，因而 分子键很弱。靠分子键的作用而形成的物质具有低熔点 、低沸点、低硬度等性能特点。
（1）点缺陷
空位
间隙原子
如果间隙原子是其它元素就称为 异类原子 （杂质原子）
当某一原子具有足够大的振动能而 使振幅增大到一定限度时，就能克 服周围原子对它的制约作用，跳离 其原来的位置，使点阵中形成空结 点，称为空位。
在一定条件下，晶体表面上的原子也 可能跑到晶体内部的间隙位置而形成 间隙原子。
离开平衡位置的原子有三个去处：
1.离子键
• 当两种电负性相差大的原子(如碱金属元素与卤族元素的 原子)相互靠近时，电负性小的原子失去电子成为正离子 ，电负性大的原子获得电子而成为负离子。两种离子由 静电引力而结合在一起形成离子键。 • NaCl结构就是一种离子键的结合。 • 大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键结合。离 子键有较强的结合力，因此．离子化合物或离子晶体具 有较高的熔点、沸点和硬度，热膨胀系数小，但相对脆 性较大。
晶粒（单 晶体）
多晶体示意图
2.晶体缺陷类型
（1）点缺陷：在三维空间各方向上的尺寸都很小， 尺寸范围约为一个或几个原子尺度，亦称为零 维缺陷，如空位、间隙原子、异类原子 （2）线缺陷：亦称一维缺陷，其特征是在两个方 向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，主 要是各类位错 （3）面缺陷：其特征是在空间一个方向上尺寸很 小，另外两个方向上扩展很大，亦称二维缺陷， 如晶界与亚晶界
Z
Z
Y X
X
Y
不同晶面或晶向上原子密度不同引起性能不同的现象
3.2
金属材料的结构特点
3.2.1 晶体结构的基本概念 3.2.2 三种典型的金属晶体结构 3.2.3 实际金属的晶体结构 3.2.4 合金的晶体结构
3.2.1 晶体结构的基本概念
● 晶体结构：晶体 中原子（离子或分子 ）规则排列的方式.
原子（离子） 的刚球模型
原子中心位置
点阵（晶格）模型
晶胞
晶格—假设通过原子结点的中心划出许多空间直线所形成的空间格架。 晶胞—能反映晶格特征的最小组成单元。
晶胞
Z
c
b Y
a
X
晶格常数—晶胞的三个棱边 的长度a,b,c
晶格常数 a， b， c
选取晶胞的原则是：
①选取的平行六面体应反映出点阵的最高 对称性； ②平行六面体内的棱和角相等的数目应最 多； ③当平行六面体的棱边夹角存在直角时， 直角的数目应最多wenku.baidu.com ④在满足上述条件的情况下，晶胞应具有 最小的体积。
固溶体的分类
根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置，可将 固溶体分为：间隙固溶体和置换固溶体。 根据溶质原子在溶剂晶格中的溶解度可将固溶体 分为：有限固溶体和无限固溶体。
溶解度：指溶质在固溶体中的极限浓度。 根据溶质原子在溶剂晶格中分布是否有规律可 将固溶体分为：有序固溶体和无序固溶体。
固溶体类型
晶体
时间 晶体和非晶体的熔化曲线
晶体熔化时具有固定熔点（熔点是晶体向非晶体 转变的临界温度），而非晶体没有固定熔点，存 在一个软化温度范围。
③各向异性
晶体具有规则的几何外形和各向异性的特性，在不同的方向 上测量其性能(如导电性、导热性、热膨胀性、弹性和强度等) 时，表现出或大或小的差异；非晶体却为各向同性，在不同 方向上的性能则是一样的，不因方向而异。
（3）密排六方晶格 hcp C（石墨）、Mg、Zn 等 晶格常数 底面边长a 底面间距c 侧面间角120 侧面与底面夹角90
3.2.3
实际金属的晶体结构
实际金属晶体结构与理想结构的偏离
单晶体：内部晶格位向完全一致 的晶体（理想晶体）。 如：金刚石、水晶、单晶Si半导体。 多晶体：由许多位向不同的晶粒构成的晶体。
3.1.2
晶体与非晶体
晶体 —— 材料中的原子（离子、分子）在三维空间呈规则，周期性排列。 非晶体 —— 原子无规则堆积，也称为 “过冷液体” 。
晶体
金刚石、NaCl、冰 等。
非晶体 ： 液体
蜂蜡、玻璃 等。
晶体的特点：
①晶体排列有规则的、周期的长程有序
晶体
非晶体
②晶体有确定的熔点
温 度 熔点 非晶体
3.1 材料的结合方式
• 1.材料都具有一定的性能且性能之间又有差异 • 2.金属材料性能差异的来源： （1）化学成分：对应于冶金学研究 （2）组织结构：其改变又源于不同的加工处理工艺 所以以上两点是改善和发展金属材料性能的两个途径 • 3.金属和合金在固体下通常都是晶体 ，要了解金属及合金 的内部结构，必须学习晶体的结构。 • 4.本节内容包括：晶体中原子的结合方式即结合键，重点学 习晶体结构的特点及差异等。
过共析钢 x400
亚共析钢 x400
2.固溶体
固溶体
溶剂
(solid solution)
合金中两组元在液态和固态 下都互相溶解，共同形成一 种成分和性能均匀的、且结 构与组元之一相同的固相， 称为固溶体。
+
溶质
一种固相
能够保持其原有晶格类 型并与固溶体晶格相同 的组元称为溶剂。
失去原有晶格类型的组 元称为溶质，一般在合 金中含量较少。
①迁移到晶体表面或内表面的正常结点 位置上，使晶体内部留下空位，称为肖 脱基（Schottky）空位； ②挤入点阵的间隙位置，而在晶体中同 时形成数目相等的空位和间隙原子，称 为弗仑克尔（Frenkel）缺陷； ③跑到其他空位中，使空位消失或使空 位移位。
（2）线缺陷 —— 刃型位错
正刃型位错
负刃型位错
5.氢键
• 氢键是一种特殊的分子间作用力，由于氢原子结构的特 殊性，当它和电负性大的原子结合后，电子强烈偏移， 因而又能和另一个电负性大的原子产生静电引力形成氢 键。氢键与分子键能量差不多，大约是共价键的十分之 一。
一般工程材料的键合类型
• 金属材料的结合键主要是金属键，也有共价键和离子键( 如某些金属间化合物)。 • 陶瓷材料的结合键是离子键和共价键，大部分材料以离 子键为主，所以陶瓷材料有高的熔点和很高的硬度，但 脆性较大。 • 高分子材料又称聚合物，它的结合键是共价键和分子键 。由于高分子材料的分子很大，所以分子间的作用力也 很大。因而也具有一定的力学性能
合金除具备纯金属的基本特性外，还可以拥有
纯金属所不能达到的一系列机械特性与理化特性,如 高强度、高硬度、高耐磨性、 强磁性、耐蚀性等。
相
在物质中，凡是成分相同， 结构相同并与其他部分以界面分 开的均匀组成部分，称为相。
• • • • • •
在固态下，物质可以是单相的，也可以是多相的。 纯铁是单相的，而钢一般是双相或是多相的。 固态白铜（铜与镍二元合金）是单相的。 由一种固相组成的合金称为单相合金。 由几种不同固相组成的合金称为多相合金。 合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物。
实际上这种正负之分并无本质上的区别，只是为了表示 两者的相对位置，便于以后讨论而已。
刃型位错示意图
滑移的位错移动机理
位错密度
晶须：是实验室采用一些特殊方法制造出的几乎不含位错 的结构完整的小晶体，其强度接近于理论计算值。 位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度， 其数学表达式为 ρ＝L/V（cm-2）
3.1.1 结合键
• 通常把材料的液态和固态称为凝聚态。 • 在凝聚状态下，原子间的距离十分接近，便产生了原子间 的作用力，使原子结合在一起，或者说形成键。材料的许 多性能在很大程度上取决于原子结合键。 • 根据结合力的强弱分成两大类：
• 一次键——结合力较强，包括离子键、共价键和金属键 。 • 二次键——结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。
合金
是指由两种或两种以上的金属、 或金属与非金属经熔炼或其他方法 制成的具有金属特性的物质。
由两个组元组成的合金称为二元合金。 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。 由一系列相同组元组成的不同成分的合金称为合金系。
合金举例：
• 碳钢（carbon steel）：是铁与碳所组成的合金。 • 白铜：主要是铜与镍所组成的合金。 • 黄铜(brass)：是铜与锌等元素组成的合金。
※ 金属晶体缺陷的影响 ？
点缺陷--造成局部晶格畸变,使金属的电阻率;屈服强度增加,
密度发生变化。
线缺陷--形成位错对金属的机械性能影响很大，位错极少时，
金属强度很高，位错密度越大，金属强度也会提高。
面缺陷--晶界和亚晶界越多，晶粒越细，金属强度越高，
金属塑性变形的能力越大，塑性越好。
3.2.4
置 换 固 溶 体 Z
置换原子
Z
间 隙 固 溶 体
间隙原子
Y Y X X
间隙固溶体
(interstitial solid solutions)
溶质原子进入溶剂晶格中的间隙之 中形成的固溶体。 溶质原子占据在溶剂晶格的某些结 点上，使晶格上的某些溶剂原子被 置换而形成的固溶体。 间隙固溶体
置换固溶体
3.2.2
三种典型的金属晶体结构
（1）体心立方晶格bcc
（2）面心立方晶格fcc （3）密排六方晶格hcp
（1）体心立方晶格 bcc -Fe、W、V、Mo 等
晶格常数：a=b=c； ===90
（2）面心立方晶格 fcc -Fe、Cu、Ni、Al、Au、Ag 等
晶格常数：a=b=c； ===90
2.共价键
• 两个相同的原子或性质相差不大的原子互相靠近，电子 不会转移，原子间借共用电子对所产生的力而结合，形 成共价键。 • 如金刚石、SiC等结构即具有这种键型。 • 共价键属于强键，原子间结合牢固，因此，靠共价键结 合的共价晶体往往熔点和硬度很高。
3.金属键
• 由金属正离子和自由电子之间相互作用而结合的方式称 金属键。 • 根据金属键的结合特点可以解释金属晶体的一般性能。 良好的导电性；良好的导热性；具有很好的变形能力； 金属不透明；使金属具有光泽。
组织
组织是指用肉眼或显微镜等所观察 到的材料内部的微观形貌。
• • • • •
合金的组织是由数量、大小、形状和分 布方式不同的各种相所组成的。 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。 由不同组织构成的材料具有不同的性能 。 只有一种相组成的组织称为单相组织 由两种或两种以上相组成的组织称为多 相组织