金属的晶体结构与结晶.ppt

机械制造基础(上册)
侯艳君
第2章金属的晶体结构与结晶
教学提示:金属的内部结构和组织状态是决定金属材料性能的一个重要因素。金属在固态下通常都是晶体,了解和掌握金属的晶体结构、结晶过程及其组织特点是零件设计时合理选材的根本依据。
教学要求:本章让学生了解金属的晶体结构、晶体缺陷、纯金属的结晶与铸锭及合金的相结构。
本章知识结构
金属的晶体结构
金属的实际晶体结构
纯金属的结晶与铸锭
合金的相结构
金属的晶体结构
晶体基础
(a) 原子排列(b) 晶格(c) 晶胞
晶体的结构
1)晶格:金属结晶后原子的排列是有规律的,为了便于描述晶体中原子的排列规律,把每一个原子的核心视为一个几何点,用直线按一定的规律把这些几何点连接起来,形成空间格子,把这种假想的格子称为晶格。
2)晶胞:晶格所包含的原子数且相当多,为便于研究分析,将能够代表原子排列规律的最小单元体划分出来,这种最小的单元体称为晶胞。。通过分析晶胞的结构可以了解金属的原子排列规律、判断金属的某些性能。
常见的金属晶体结构
金属的晶格类型有很多,纯金属常见的晶体结构主要为体心立方、面心立方及密排六方三种类型。
属于这种类型的金属有Cr、Mo、W、
V(钒)、α-Fe
它们大多具有较高的强度和韧性
每个晶胞的原子数
: 晶胞是正立方体,原子位于立方体的中心和八个顶点上,共有九个原子组成一个体心立方晶胞,顶点上的每个原子为相邻的八个晶胞所共有。
常见的金属晶体结构
:晶胞是正立方体,原子位于立方体六个面的中心和八个顶点上。顶点上的每个原子为相邻的八个晶胞所共有,面心的每个原子为其相邻晶胞所共有。
属于这种类型的金属有Al、 Cu 、Ni、γ-Fe
它们大多具有较高的塑性
每个晶胞的原子数
:晶胞是正六方柱体,原子位于两个底面的中心处和十二个顶点上,柱体内部还包含着三个原子,共有十七个原子组成一个晶胞。顶点的原子同时为相邻的六个晶胞所共有,面中心的原子同时属于相邻的两个晶胞,而体中心的三个原子为该晶胞所独有。
属于这种类型的金属有Mg 、Zn 、Ti ,另外,石墨
它们大多具有较大的脆性,塑性较差
每个晶胞的原子数
常见的金属晶体结构
金属的实际晶体结构
多晶体结构和亚结构
工业纯铁的显微组织
实际金属晶体缺陷
我们将实际晶体中偏离理想结构的区域称为晶体缺陷。根据几何形状特征,可将晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。
1. 点缺陷
(a) 空位(b) 置换原子(c) 间隙原子
点缺陷