金属的晶体结构和结晶应用

第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
常见金属晶体结构
金
面心立方晶格
属
的 晶 晶格常数：a=b=c
体 棱面间夹角：
结
α=β=γ=90°
构
刚性模型
晶格类型
晶胞模型
属于该类晶格的常见金属有: γ -Fe(912 -1394 ℃)、Cu、Al、Ni、Pb、 Au、Ag等
的
基
立方
本
菱方 正方
知
斜方 六方
识
单斜 三斜
晶系构成示意图
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
常用金属材料晶系
晶
体
立方
正方
六方
斜方
的
基
本
金属中，原子总是具有趋于最紧密排列的倾向，使晶格
知
的排列组合形式大为减少，常常形成具有高度对称性的
识
比较简单的几何形式
第二章 金属的晶体结构与结晶
并用假想的几何直线把各结点中心连接起来，便形成一个三维空
基 本
间格架。这种抽象的用于描述原子在晶体中排列方式的三维空间 格架，称为结晶格子，简称晶格。
知
识
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶格
晶 体 的 基 本 知 识
晶体模型和晶格示意图
第二章 金属的晶体结构与结晶
除铋、锑、锗、镓等类金属为共价键结合外，其他金属主要是金属键结合
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
常见金属晶体结构
金
体心立方晶格
属
的 晶 晶格常数：a=b=c
体 棱面间夹角：
结
α=β=γ=90°
构
刚性模型
晶格类型
晶胞模型
属于该类晶格的常见金属有:α-Fe(<912 ℃)、δ-Fe (>1394 ℃)、Cr、 W、Mo、V等
3个坐标轴X，Y，Z，称为晶轴，而且规定在坐标原点的前、
的
后、上方为轴的正方向，反之为负，并以棱边长度a、b、c
基 本 知
和棱面间的夹角α、β、γ来表示晶胞的形状和大小，其中棱 边长度称为晶格常数，其大小常以Å（埃）为计量单位（1 Å= 1×10-8cm）。
识
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第一节 金属的晶体结构
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
常见金属晶体结构
金
密排六方晶格
属
的 晶格常数：
晶 底面边长 a 和高 c， 体 c/a=1.633～1.899
结 棱面间夹角：
构
α=β= γ =60 °
δ=90°
刚性模型
晶格类型
属于该类晶格的常见金属有: Mg、Zn、 Be、Cd等
金属的晶体结构和 结晶应用
金属材料的结构
金属材料的性能
金属材料的应用
晶体结构
金属的结晶
第二章 金属的晶体结构与结晶
金属的晶体结构
纯金属的晶体结构 实际金属的晶体结构
金属的结晶
纯金属的结晶 同素异构转变 晶粒大小及其控制
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶胞
晶
在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几
体
何单元来表示原子排列规律，这个最小的几何单元称为晶胞。
的
基
本
知
识
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶格常数
晶
在晶体学中，通常取晶胞角上某一结点，其3条棱边作为
体
纯金属的晶体结构
晶格常数
晶 体 的 基 本 知 识
各种晶体物质构成的原子不同，构成的 晶格形式、晶格常数会有所不同，于是 便表现出不同的物理、化学和力学特性。
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶系
晶
按晶胞棱边长度和夹角的不同将晶体的基本类型归纳
体
成的晶体系列，称为晶系。
晶
晶体与非晶体的差异及相互转化
体
性能上区分：熔点、各向同异性；
的
基
转变产物：非晶体金属、玻璃纤维等
本
知
识
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶格
晶
在研究晶体结构时，为了便于分析各种晶体中原子排列规律
体
和几何形状，通常把组成晶体的每一个原子视为一个几何结点，
的
实际金属的晶体结构
晶粒
多
多晶体中每个外形不规则的颗粒状的小晶体
晶 体
晶界
晶粒
晶粒与晶粒间的交界
晶界
多晶体的晶粒和晶界示意图
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第一节 金属的晶体结构
实际金属的晶体结构
亚晶粒
多
晶粒内部晶格位向差小于2°、3°的更小的晶块
晶体
晶
指原子（更确切地说是离子）按一定几何形状作有规律
体
重复排列的物体。
的 基Leabharlann Baidu
非晶体
本
内部原子无规则排列的固态物体。
知
识
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第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
纯铝
晶体
晶
纯铁
纯铜
体
的
基
松香
本
知
非晶体
识
玻璃
沥青
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第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
金属的特性和金属键
带负电的自由电 子与带正电的的金属正 离子之间产生静电吸引力，使 金属原子结合在一起，这就
是金属键结合的本质
金
属
的
良好的导电性、 导热性和塑性
晶
具有金属光泽
体
正的电阻温度
结
系数
构
金属特性
金属原子间的结合 键称为金属键。
金属键
金属键示意图
构
指导意义
指导生产，获得性能优异的产品
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第一节 金属的晶体结构
实际金属的晶体结构
单晶体
多
晶体材料内部位向完全一致的晶体
晶 体
多晶体
由许多晶格位向不同的小晶体构成的晶体结构，称为多
晶体
单晶体晶面示意图
多晶体晶面示意图
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第一节 金属的晶体结构
构 的平面
晶向
通过原子中心的直线所代表的方向
立方晶系不同晶面和晶向原子排列示意图
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶体的各向异性
金
属
产生原因
的
不同晶面和晶向上原子排列方式和密度不同
晶
影响
体
不论在物理、化学还是力学性能方面，即不论在弹性模量、破断抗力
结
、屈服强度、或电阻率、磁导率、线胀系数，还是在酸中的溶解速度 等许多方面都会表现出不同
晶胞模型
第二章 金属的晶体结构与结晶
第一节 金属的晶体结构
纯金属的晶体结构
晶体的各向异性
金
在晶体中，由于各个晶面和晶向上原子排列密度不同，使原子间的相互
属
作用力也不相同。因此在同一单晶体内不同晶面和晶向上的性能也是不同。
的 晶
这种现象称为晶体的各向异性。
体 晶面
结
晶体学中，通过晶体中原子中心