金属学第二章金属晶体结构.ppt

金属学第二章金属晶体结构
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金 属 学 与 热 处 理
金属学第二章金属晶体结构
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——钨 W
　　——汞 Hg
　　——铬 Cr
　　——锇 Os
　　——锂 Li
　　——铝Al
　　——铁Fe
　　、导电性最好的金属——银Ag
　　——钙Ca
金 属 之 最
金属学第二章金属晶体结构
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第二章 金属的晶体结构
体心立方结构
body-centered cubic (bcc)
面心立方结构
face-centered cubic (fcc)
金属学第二章金属晶体结构
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金属材料的化学成分不同，其性能也不同。
对于同一种成分的金属材料，通过不同的加工处理工艺，改变材料内部的组织结构，也可以使性能发生极大的变化。
可见，除化学成分外，金属的内部结构和组织状态也是决定金属材料性能的重要因素。
金属和合金在固态下通常都是晶体，要了解金属及合金的内部结构，首先应了解晶体的结构，其中包括：
晶体中原子是如何相互作用并结合起来的；
原子的排列方式和分布规律；
各种晶体结构的特点及差异等。
金属学第二章金属晶体结构
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金属的传统定义：
良好导电性、导热性、延展性（塑性）和金属光泽的物质。
但锑延展性不好；铈和镨导电性还不如非金属（如石墨）。
由性能确定，不具有共性，没揭示金属与非金属的本质区别。
金属
严格定义：
具有正的电阻温度系数的物质，非金属的电阻都随温度升高而下降。
由原子结构和原子间的结合方式确定。
金属学第二章金属晶体结构
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金属的最外层电子数很少（1～3），外层电子与原子核的结合力弱，容易脱离原子核的束缚而变成自由电子；原子成为正离子，将这些元素称为正电性元素。
过渡族金属元素的核外电子先填充次外层再填充最外层电子，很容易失去，化合价可变。结合力特强，表现为熔点、强度高。
1、 金属原子的结构特点
原子(10-10m、Å = 10-1nm)= 带正电的原子核(质子+中子) （10-14m）+ 带负电的按能级排布核外电子(最外层与次外层为价电子) 。
非金属外层电子数较多，最多7个，最少4个，易获得电子，原子成为负离子，故非金属元素又称为负电性元素。
可见原子外层参与结合的电子数决定着结合键的本质，对化学性能、强度等特性有重要影响。
金属学第二章金属晶体结构
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2、 金属键
处于聚集状态的金属原子将价电子贡献出来，为整个原子集体所共有，形成电子云。
贡献出价电子的原子，变成正离子，沉浸于电子云中，依靠运动于其间的公有化自由电子的静电作用而结合—形成金属键—没有饱和性和方向性。
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中性原子
正离子
电子云
用金属键的特点解释金属特性
导电性 — 自由电子在电场作用下定向移动形成电流 ；
导热性— 自由电子的运动和正离子振动；
正电阻温度系数 — 正离子或原子的振幅随温度的升高增大，阻碍自由电子的定向运动，使电阻升高；
金属光泽 — 电子跃迁吸收或放出可见光；
延展性 —无饱和性和方向性。
金属学第二章金属晶体结构
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延展性
物体在外力作用下能延伸成细丝而不断裂的性质叫延性；在外力（锤击或滚轧）作用能碾成薄片而不破裂的性质叫展性。
例如最细的白金丝直径不过1/5000mm,纯净的金属铂有高度的可塑性,可以冷轧制成厚度为0