金属的晶体结构与结晶.ppt

第二章金属的晶体结构与结晶?本章目的: ? 1 建立金属晶体结构的理想模型; ? 2 揭示金属的实际晶体结构; § § 1 1 金属的晶体结构金属的晶体结构?一、晶体的基本概念 所谓晶体是指其原子(离子或分子)在空间呈规则排列的物体非晶体则反之。非晶体晶体特点: 晶体——①有熔点; ②具有各向异性。如:食盐,冰,金刚石,金属等。非晶体——①无熔点; ②各向同性。如:玻璃,松香,沥青等。 2. 晶格与晶胞晶格: 表示晶体中原子排列形成的空间格子。晶胞: 组成晶格最基本的几何单元。 a bc 晶胞示意图原子 3. 晶格常数—a ,b , c a=b=c 且互垂直表示晶胞几何形状大小晶体中的原子排列晶面结点形成的原因: 各原子之间相互吸引力与排斥力相平衡结果。二、常见的晶格类型 body — centered cubic lattice 特点:? b较好。如:< 912 ℃ Fe, Cr, Mo, V 等。含有 2个原子体积组成。 face — centered cubic lattice 特点:?较好。如: > 912 ℃ Fe ,Cu , Al 等金属。含有 4个原子体积组成。 3. 密排六方晶格 hexagonal closepacked lattice 特点:硬度高、脆性大。如: 锌( Zn) , 镁( Mg), 镉( Cd )等金属。a b C a=b <c 4. 晶格致密度——原子排列的紧密程度。致密度=———— = ———原子体积晶胞体积— 43 π r 3a 3结果:体心= 面心= 六方= 原子半径 r = ? ( (1 1)体心立方晶格)体心立方晶格??体心立方晶格的晶胞是由八个原子构成的立方体, 体心立方晶格的晶胞是由八个原子构成的立方体, 并且在立方体的体中心还有一个原子。并且在立方体的体中心还有一个原子。??晶格常数晶格常数 a=b=c a=b=c ,通常只用,通常只用 a a表示表示??这种晶胞在其立方体的对角线这种晶胞在其立方体的对角线方向上原子是紧密方向上原子是紧密接触排列着的。故其对角线长度方向上所分布的原接触排列着的。故其对角线长度方向上所分布的原子数目为子数目为 2 2,这样可计算出其原子半径,这样可计算出其原子半径? ? ??在这种晶胞中,每个顶点上的原子是同时属于周在这种晶胞中,每个顶点上的原子是同时属于周围八个晶胞所共有。围八个晶胞所共有。??实际上每个体心立方晶胞中仅含有: 实际上每个体心立方晶胞中仅含有: ? ? 个原子。个原子。?体心立方晶格的致密度: 即晶格中有 68% 的体积被原子占有,其余为空隙。?属于这种体心立方晶格的金属有 Fe( < 912 ℃, α-Fe)、 Cr 、 Mo 、W、V等。 68 .04 33 42 3 3???????????aa K?(2)面心立方晶格?面心立方晶格的晶胞也是由八个原子构成的立方体,但在立方体的每个面上还各有一个原子。?晶格常数 a=b=c ,通常只用 a表示?在这种晶胞中,在每个面的对角线上各原子彼此相互接触, 因而其原子半径: ?又因每一面心位置上的原子是同时属于两个晶胞所共有的, 故面心立方晶格的晶胞中包含有: 个原子。 ar4 2?462 188 1????(2)面心立方晶格?面心立方晶格的致密度: 即有 74% 的体积被原子占有,其余的为空隙。?属于这种晶格的金属有: Fe( > 912 ℃,γ-Fe) 、 Al、 Cu 、 Ni、 Pb 等。 74 .04 23 44 3 3???????????aaK?