物理冶金原理课件2-晶体学基础与合金相结构
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物理冶金原理课件2－晶体学基础与合金相结构
晶体: 原子或原子集团在三维空
间周期性重复排列的物质
晶体的性质：
➢高的热力学稳定性 ➢各向异性 ( Anisotropy of Properties) ➢宏观性质的均匀性 ➢一定的熔点 ➢规则的外形（外表面为往往低表面能的特殊晶面）
NaCl的晶体晶体结构
Amorphous
Crystalline
<0.2%
up to > 2% Strain, %
Strong and Elastic
Glassy Alloys
Unique Properties of Amorphous Alloys
Very High Strength Strongest Materials so far
Short-Range Order
No Grain Boundaries
No Dislocations
Chemical Homogeneity
The atoms are arranged in a random fashion, similar to their arrangement in the liquid state
b
a
b
ag
7个晶系、14种空间点阵
14 Bravais Lattices in 7 Crystal Systems
点阵符号xX：Lattice Symbols
第一个小写字母 表示所属晶系 第二个大写字母 表式点阵类型
立方晶系点阵： Cubic Lattice
a = b = c; a = b = g = 90o
A3B
有序金属 间化合物
CaF2的晶体结构（ cF12 ）
自低层 润剪状 滑切结 性强构 能度
M6C的晶体结构
W6C W4Mo2C (WMoFe)6
C
非晶合金的结构及性质
Structure and Properties of Noncrystalline or Amorphous Alloys
原子排列长程无序或短程有序Long-range disorder or short-range order 无晶界、无成分偏析、成分完全均匀 没有固定熔点(玻璃转化温度） 各向同性（Isotropic ) 高强度、无加工硬化、低塑性 高弹性、高耐蚀、高耐磨 优异的磁性、储氢性能、
源自文库
Structure of Amorphous Alloys
(nearest to Theoretical Strength of crystals up to 4000MPa)
Extraordinary High Elasticity Elastic Elongation up to 2%
Isotropic Chemical, Physical and Mechanical Properties
简单立方 Cubic Primitive (cP) 体心立方 Cubic Body-Centered (cI) 面心立方 Cubic Face-Centered (cF)
Strongest Materials So Far
Processing Methods for Amorphous Alloys
合金熔体快速凝固 Rapid Solidification of Alloy Melt
机械合金化或 Mechanical Alloying/Milling
强烈塑性变形 Severe Plastic Deformation
晶格常数/点阵常数：晶胞的棱边长度、棱间夹角
z
c
b
a
b
y
a
x
g
7个晶系、14种空间点阵
14 Bravais Lattice Types in the 7 Crystal Systems
根据点阵常数（a、b、c、
a、b、g）之间的关系
存在且只存在7个晶系
c
根据点阵的对称性
存在且只存在14种空 间点阵
晶体学基础
晶体: 原子或原子集团在三维空
间周期性重复排列的物质
晶体结构：
组成晶体的最小基本单元(原子或原子
集团)，称作基元(motif),
把基元看成几何点，这些点在三维空间 构成空间点阵（Space Lattice） 空间点阵中任何点都具有相同的环境， 任何点都是等效的。
五种平面点阵
The Four Elements of Materials Science and Engineering
空间点阵、晶格、晶胞、晶格常数
Space LatticeCrystal LatticeUnit Cell Lattice Constants or Parameters
将空间点阵中各点用直线连接起来形成空间格 子，称为晶格
晶胞及晶格常数
Unit Cell and Lattice Constants or Parameters 晶胞：晶格中完全反映晶格特征的最小几何单元
Excellent Corrosion Resistance due to Its Perfect Chemical Homogeneity, Free of Any Crystal Defects and Grain Boundaries
High Hardness, Excellent Wear Resistance
No Work Hardening Catastrophic Failure
Self-Sharpening and High Dynamic Fracture ToughnessArmor Piercing
Very High Impact and Dynamic Fracture Toughness Deformation Localization (Highly localized viscous flow within the very narrow shear bands while the rest is in elastic state)
Example of a crystalline atomic structure. Four grains are illustrated
Stress
Typical Tensile Stress-Strain Curves for Crystalline and Amorphous Alloys
晶体: 原子或原子集团在三维空
间周期性重复排列的物质
晶体的性质：
➢高的热力学稳定性 ➢各向异性 ( Anisotropy of Properties) ➢宏观性质的均匀性 ➢一定的熔点 ➢规则的外形（外表面为往往低表面能的特殊晶面）
NaCl的晶体晶体结构
Amorphous
Crystalline
<0.2%
up to > 2% Strain, %
Strong and Elastic
Glassy Alloys
Unique Properties of Amorphous Alloys
Very High Strength Strongest Materials so far
Short-Range Order
No Grain Boundaries
No Dislocations
Chemical Homogeneity
The atoms are arranged in a random fashion, similar to their arrangement in the liquid state
b
a
b
ag
7个晶系、14种空间点阵
14 Bravais Lattices in 7 Crystal Systems
点阵符号xX：Lattice Symbols
第一个小写字母 表示所属晶系 第二个大写字母 表式点阵类型
立方晶系点阵： Cubic Lattice
a = b = c; a = b = g = 90o
A3B
有序金属 间化合物
CaF2的晶体结构（ cF12 ）
自低层 润剪状 滑切结 性强构 能度
M6C的晶体结构
W6C W4Mo2C (WMoFe)6
C
非晶合金的结构及性质
Structure and Properties of Noncrystalline or Amorphous Alloys
原子排列长程无序或短程有序Long-range disorder or short-range order 无晶界、无成分偏析、成分完全均匀 没有固定熔点(玻璃转化温度） 各向同性（Isotropic ) 高强度、无加工硬化、低塑性 高弹性、高耐蚀、高耐磨 优异的磁性、储氢性能、
源自文库
Structure of Amorphous Alloys
(nearest to Theoretical Strength of crystals up to 4000MPa)
Extraordinary High Elasticity Elastic Elongation up to 2%
Isotropic Chemical, Physical and Mechanical Properties
简单立方 Cubic Primitive (cP) 体心立方 Cubic Body-Centered (cI) 面心立方 Cubic Face-Centered (cF)
Strongest Materials So Far
Processing Methods for Amorphous Alloys
合金熔体快速凝固 Rapid Solidification of Alloy Melt
机械合金化或 Mechanical Alloying/Milling
强烈塑性变形 Severe Plastic Deformation
晶格常数/点阵常数：晶胞的棱边长度、棱间夹角
z
c
b
a
b
y
a
x
g
7个晶系、14种空间点阵
14 Bravais Lattice Types in the 7 Crystal Systems
根据点阵常数（a、b、c、
a、b、g）之间的关系
存在且只存在7个晶系
c
根据点阵的对称性
存在且只存在14种空 间点阵
晶体学基础
晶体: 原子或原子集团在三维空
间周期性重复排列的物质
晶体结构：
组成晶体的最小基本单元(原子或原子
集团)，称作基元(motif),
把基元看成几何点，这些点在三维空间 构成空间点阵（Space Lattice） 空间点阵中任何点都具有相同的环境， 任何点都是等效的。
五种平面点阵
The Four Elements of Materials Science and Engineering
空间点阵、晶格、晶胞、晶格常数
Space LatticeCrystal LatticeUnit Cell Lattice Constants or Parameters
将空间点阵中各点用直线连接起来形成空间格 子，称为晶格
晶胞及晶格常数
Unit Cell and Lattice Constants or Parameters 晶胞：晶格中完全反映晶格特征的最小几何单元
Excellent Corrosion Resistance due to Its Perfect Chemical Homogeneity, Free of Any Crystal Defects and Grain Boundaries
High Hardness, Excellent Wear Resistance
No Work Hardening Catastrophic Failure
Self-Sharpening and High Dynamic Fracture ToughnessArmor Piercing
Very High Impact and Dynamic Fracture Toughness Deformation Localization (Highly localized viscous flow within the very narrow shear bands while the rest is in elastic state)
Example of a crystalline atomic structure. Four grains are illustrated
Stress
Typical Tensile Stress-Strain Curves for Crystalline and Amorphous Alloys