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1、第二章材料的晶体结构第1页，本讲稿共18页3。晶胞：组成晶格最小的几何单元称晶胞。晶胞：组成晶格最小的几何单元称晶胞。常以晶格常数常以晶格常数 a、b、c和轴间夹角和轴间夹角、表示晶胞的形状和大表示晶胞的形状和大小。小。研究证明研究证明,共有共有 14种晶胞。种晶胞。第2页，本讲稿共18页二、纯金属的晶体结构二、纯金属的晶体结构1。体心立方晶格（。体心立方晶格（body-centred cube,简称简称 bcc），立方体的），立方体的8个顶点及中心都有个顶点及中心都有1个个原子。原子。第3页，本讲稿共18页2。面心立方晶格。面心立方晶格 （face-centred cube,简称简称 fcc
2、）立方体的立方体的8个顶点及每个面的中心都有个顶点及每个面的中心都有1个原子。个原子。第4页，本讲稿共18页3。密排六方晶格。密排六方晶格（hexagonal close-packed lattice，简称，简称 hcp）晶胞内每一原子与周围晶胞内每一原子与周围6个原子相切，与上、下层个原子相切，与上、下层各各3个原子也相切，是最紧密的原子排列方式。个原子也相切，是最紧密的原子排列方式。第5页，本讲稿共18页第6页，本讲稿共18页2 2 立方晶系中的晶向与晶面立方晶系中的晶向与晶面 晶向：晶体中各方向的原子列。晶向：晶体中各方向的原子列。晶面：晶体中各方位的原子面。晶面：晶体中各方位的原子面。
3、为了研究晶向与晶面在晶体中的作用，须用数学方式描述其为了研究晶向与晶面在晶体中的作用，须用数学方式描述其位向。位向。第7页，本讲稿共18页一、晶向指数一、晶向指数表示各原子列方向的数学符号。表示各原子列方向的数学符号。1。标定步骤。标定步骤 从零引射线；从零引射线；取点求坐标；如取点求坐标；如1，1，0 变简加方括：变简加方括：110 （数字间不加标点，（数字间不加标点，0表示平行于某表示平行于某一坐标平面，有负号则置于数字一坐标平面，有负号则置于数字上方上方）第8页，本讲稿共18页第9页，本讲稿共18页第10页，本讲稿共18页第11页，本讲稿共18页三、晶向及晶面的原子密度三、晶向及晶面的原
4、子密度晶向的原子密度：某晶向单位长度上的原子数，晶向的原子密度：某晶向单位长度上的原子数，晶面的原子密度：某晶面单位面积上的原子数。晶面的原子密度：某晶面单位面积上的原子数。1。体心立方晶格中的原子密度。体心立方晶格中的原子密度第12页，本讲稿共18页2。面心立方晶格中的原子密度。面心立方晶格中的原子密度第13页，本讲稿共18页第14页，本讲稿共18页2 3 实际金属的晶体结构实际金属的晶体结构一、一般为多晶体结构一、一般为多晶体结构实际金属材料一般为多晶体结构，由许多实际金属材料一般为多晶体结构，由许多外形不规则颗粒状小晶体构成，这些小晶外形不规则颗粒状小晶体构成，这些小晶体称为晶粒，各晶粒
5、的边界称为晶界。体称为晶粒，各晶粒的边界称为晶界。第15页，本讲稿共18页二、存在晶体缺陷二、存在晶体缺陷1。点缺陷。点缺陷空位：晶体中个别原子离开平衡空位：晶体中个别原子离开平衡位置转移它处，形成没有原子的位置转移它处，形成没有原子的空结点，产生空位。空结点，产生空位。间隙原子：处于晶格间隙中的间隙原子：处于晶格间隙中的原子。原子。置换原子：占据晶格结点的异置换原子：占据晶格结点的异类原子。类原子。点缺陷附近产生晶格畸变。点缺陷附近产生晶格畸变。第16页，本讲稿共18页2。线缺陷。线缺陷 位错位错 位错是晶体中若干列原子发生有位错是晶体中若干列原子发生有规律错排的现象，常见的一种为规律错排的
6、现象，常见的一种为刃位错刃位错出现半原子面出现半原子面 而形成的位错。而形成的位错。刃边附近的原子都偏离平衡位置，刃边附近的原子都偏离平衡位置，形成一个晶格畸变的管道，这就形成一个晶格畸变的管道，这就是位错线，如图中是位错线，如图中 EF 线。线。金属材料内部的位错受力时会运动，金属材料内部的位错受力时会运动，附近产生应力场，位错之间会发附近产生应力场，位错之间会发生复杂的交互作用，对金属的力生复杂的交互作用，对金属的力学性能会有重大的影响。学性能会有重大的影响。第17页，本讲稿共18页3。面缺陷。面缺陷晶界：晶界：晶界处的原子皆偏离平衡位置，形晶界处的原子皆偏离平衡位置，形成晶格畸变。成晶格畸变。亚晶界：亚晶界：晶粒内存在着位向差很小的微小区晶粒内存在着位向差很小的微小区域，称为亚晶粒。亚晶界附近也产域，称为亚晶粒。亚晶界附近也产生晶格畸变。生晶格畸变。晶格畸变会使晶体的力学、物理化晶格畸变会使晶体的力学、物理化学性能发生重要变化。学性能发生重要变化。第18页，本讲稿共18页