金属学与热处理总复习

a
17
六方晶系指数
三 指 数 系 统 →四 指 数 系 统 three－ index system four－ index system
（ h k l ） （ h k i l ） i ＝ - （ h ＋ k ）
[u v w]
[u v t w] t=-(u+v)
U 2 u v V 2 v u W w
第1章 复习
a
1
金属键 典型金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子
极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子，形成电子 云。
金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金 属键。
特点：电子共有化，既无饱和性又无方向性， 形成低能量密堆结构
性质：良好导电、导热性能，延展性好
a
2
空间点阵
空间点阵：将晶体中原子或原子团抽象为纯几何 点（阵点 lattice point），即可得到一个由无数几何 点在三维空间排列成规则的阵列。
原子半径：r 2 a
4 原子个数：4 配位数： 12 致密度：0.74 常见金属： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等
a
8
密排立方
晶格常数：底面边长 a 和高 c，
c/a=1.633
原子半径：r 1 a
2 原子个数：6
配位数： 12
致密度：0.74
常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等
a
9
Hale Waihona Puke Baidu
晶体中原子的堆垛方式
面心立方晶格与密排六方晶格密排面的堆垛顺序 密排六方晶格的堆垛顺序为ABABAB… 面心立方晶格的堆垛顺序为ABCABCABC…
a
10
典型金属晶体中原子间的间隙
四面体空隙（tetrahedral interstice），由4个球体所构成 ，球心连线构成一个正四面体； 八面体空隙（octahedral interstice），由6个球体构成，球 心连线形成一个正八面体。
—晶带定律 凡满足此关系的晶面都
属于以[u v w]为晶带轴的晶带。
a
19
晶体的各向异性
立方晶系中原子的排列及其面密度
a a
a 2a
2a
2a
2a
4 1 4
a2
1 a2
4
1 4 2a2
1
1.4 a2
3 1 6
3 a2
0 .58 a2
2
a
a a
4 1 1 4 a2
2 a2
a
2a
2a
2a
2a
4 1 2 1 42 2a2
晶胞：为了反映晶格 的对称性，常取最小重 复单元的几倍作为重复 单元。
c
βα
a
b
γ
a
3
晶系与布拉菲点阵
a
4
典型的金属晶体结构
面心立方（A1, FCC） 体心立方（A2, BCC） 密排六方（A3, HCP）
a
5
晶胞内的原子数
N=Ni
Nf 2
Nc 8
点阵常数与原子半径
配位数：是指晶体结构中任一原子周围最近邻且等 距离的原子数。
表面 晶界
相界
a
23
缺陷的分类
点缺陷：三维方向上尺寸都很小（远小于晶体或晶粒的 线度），又称零维缺陷。典型代表有空位、间隙原子等 。
线缺陷：两个方向尺寸很小，一个方向尺寸较大（可以 和晶体或晶粒线度相比拟），又称为一维缺陷。位错是 典型的线缺陷。
面缺陷：一个方向尺寸很小，另两个方向尺寸较大，又称二 维缺陷。如晶粒间界、晶体表面、层错等。
致密度：晶体结构中原子体积占总体积的百分比。
K
nv
n
4
3
R3
VV
原子间隙
K为致密度 n为晶胞中原子数 v是一个原子的体积
a
6
体心立方
晶格常数：a(a=b=c)
原子半径：r 3 a 4
原子个数：2 配位数： 8 致密度：0.68 常见金属：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等
a
7
面心立方
晶格常数：a
a
16
晶面指数的标定
建立以a，b，c为坐标轴的坐标系。 求待标晶面在a，b，c轴上的截距x，y，z。如该晶面与某轴
平行，则截距为∞。 取截距的倒数1/x,1/y,1/z。 将其化成最小的简单整数h,k,l。 将h，k，l置于圆括号内，写成 (hkl)，即为待标晶面的晶面指数。
图 晶面指数的标定
u13(2UV)
或 v13(2VU) wW
t(uv)
a
18
晶带与晶带定理
所有相交于某一晶向直线或平行于此直线的晶面构成一 个 “晶带”（crystal zone）；此直线称为晶带轴（crystal zone axis），所有的这些晶面都称为共带面。
晶带轴[u v w]与该晶带的 晶面（h k l）的关系 hu＋kv＋lw＝0
纯铁的同素异构转变
铁是典型的具有同素异构转变特性的金属。 纯铁的结晶和同素异构转变的过程：
-Fe 1394℃ -Fe 912℃ -Fe
a
22
实际金属的晶体结构
缺陷
点缺陷
线缺陷 (位错)
分类：空位、间隙原子
热缺陷：弗仑克尔缺陷、肖特基缺陷
点缺陷浓度 位错类型
刃型位错 螺型位错 混合位错
柏氏矢量
面缺陷
a
11
八面体间隙－－FCC
a a
2 2
❖八面体间隙的数目
n1121 4 4
❖八面体间隙半径
rB
a 2
2a 4
a
12
四面体间隙－－FCC
3a 4
a 2
❖四面体间隙的数目
n8
❖四面体间隙半径
3a 2a rB 4 4
a
13
三种典型金属结构的晶体学特点
a
14
晶向指数和晶面指数 晶向：连接晶体中任意原子列的直线。 晶面：穿过晶体的原子面（平面）。 国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。
a
15
晶向指数求法
(1) 建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度 单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上；
(2) 选取该晶向上原点以外的任一点P(xa，yb，zc)； (3) 将x，y，z化成最小的简单整数u，v，w，
且u : v : w = x : y : z； • 将u，v，w三数置于方 括号2内就得到晶向指数[uvw]。
1.4 a2
3
1 3 6
3 a2
1 2
2.3 a2
2
20
立方晶系中重要晶向的原子的排列及其线密度
a
2
1 2
1
aa
2a
2
1 2
0 .7
2a a
3a
2
1 2
1
1.16
3a a
a
a
2 1 2
1
aa
2a
2
1 2
1
1.4
2a a
3a
2
1 2
0 . 58
3a a
21
多晶型性
当外部的温度和压强改变时，有些金属会由一种 晶体结构向另一种晶体结构转变，称之为多晶型转 变，又称为同素异构转变。由同素异构转变所得的 不同晶格类型的晶体称为同素异构体。
体缺陷：如果在三维方向上尺度都较大，那么这种缺陷就叫 体缺陷，又称三维缺陷。如沉淀相、空洞等。
a
24
点缺陷的分类
空位：正常结点没有被原 子或离子所占据，成为空 结点，称为空位。