纯金属晶体结构

第1讲纯金属的晶体结构

•注：本讲部分图片来自百度

◆一、纯金属的晶体结构◆二、晶体缺陷类型

讨论1：

为什么不同的金属材料具有不同的力学性能？

讨论2：即使同种金属材料，在不同的条件下也具有不同的力学性能，为什么？

工作中常见的金属可分为纯金属和

合金两类，无论是纯金属还是合金，固合金类论金合金

态时它们都属于晶体。

态时它们都属于晶体

它们内部原子呈规则，周期性排列。

规则周期性排列

如何表征晶体呢？

讨论3：如何表征晶体呢？

用晶格晶胞晶格常数来表示

用晶格、晶胞、晶格常数来表示

讨论4：什么是晶格、晶胞、晶格常数？

原子中心位

置

晶

胞

[晶胞]：晶格中能完全反映晶格特征的最小几何单元称晶胞。

a)晶格常数)晶格常数

描述晶胞大小的尺度。

Z

•晶胞形状大小由它的三组

棱长a b c及棱间交角c

棱长a、b、c及棱间交角

α、β、γ（合称为”晶

胞参数”）。αβY

a b

γ晶格常数

a ，

b ，c

X

讨论4：纯金属有哪些结构呢？

1.体心立方结构

2.面心立方结构

3.密排六方结构

1.体心立方结构

属于体心立方晶格的金属有:铬( Cr )钼( Mo ) ; 钨( W ) α-铁( α-Fe ) 一般这类金属强度大，塑性较好。

2面心立方结构

2.面心立方结构

属于面心立方晶格的金属有:金( Au ) ; 银( Ag ) ; 铜( Cu ) ;铝( Al ) ; γ-铁( γ-Fe ) 等这类金属塑性很好。

3.密排六方结构

属于密排六方晶格的金属有:锌( Zn )；镁( Mg ) 等。这类金属脆性较大、韧性较差。

等这类金属脆性较大韧性较差

讨论5：

为什么实际金属的性能与理想金属相差甚远？

因为实际金属都是由多

晶粒组成的，而晶粒与晶

粒的交界处是犬牙交错的

，此处称为晶界，晶界上

原子排列是不规则，且存

在许多晶体缺陷。所以表

在许多晶体缺陷所以表

现出的性能比理想的纯金

属差的许多。

◆什么是晶体缺陷？

晶体内部原子排列不规则的区域，有三类。

有三类

1、点缺陷：

◆空位

◆间隙原子

◆置换原子

点缺陷使晶体性能发生改变，如强度、硬度和电阻增加。

2、线缺陷位错

◆刃型位错

◆螺旋形位错

•金属中位错的变化以及位错的运动，对金属的性能、塑性变形有重要影响。

如：

金属材料的塑性变形与位错的移动有关

。冷变形加工后金属出现了强度提高的现象

（加硬化）就是由于位错密度的增加所（加工硬化），就是由于位错密度的增加所

致。

3、面缺陷晶界与亚晶界

单晶体结构多晶体结构

面缺陷的意义

面缺陷引起晶格畸变晶粒越细则晶界越多强度和性•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，硬度高。

在常温下，晶界的强度和硬度较高，较容易腐蚀，晶界处原子扩散的速度较快。

第6讲金属的晶体结构

讨论6：晶体缺陷的存在对金属的力学性能有何影响？

有响

解答：

晶体缺陷的存在引起晶格产生畸变，使塑性变形不容易进行，因而使金属常温下的强度和硬度提高。

这些晶体缺陷将因温度和加工过程的不同而产生、发展、运动，也可以合并或消失。

运动也以合并或消失

第6讲金属的晶体结构

思考题

◆1、常见的纯金属的晶体结构有哪些？

◆2、α-Fe转变为γ-Fe，发生了哪些变化？

◆3、常见的晶体缺陷有哪些？

第6讲金属的晶体结构谢谢