航空工程材料金屬的晶體結(jié)構(gòu)

1、金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、金屬1、 原子間三種結(jié)合方式：離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵。2、 金屬鍵沒有飽和性和方向性，所以金屬原子可以達(dá)到緊密排列。3、 各類晶體的配位數(shù)最大為12，致密度最大為74%。面心立方晶格和密排六方晶格屬于最緊密排列的晶格。因?yàn)槊嫘牧⒎奖润w心立方致密度大，所以鐵從常溫加熱膨脹過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F（面心立方晶體結(jié)構(gòu)）時(shí)，會(huì)出現(xiàn)體積忽然縮小的現(xiàn)象；溫度升高轉(zhuǎn)變?yōu)殍F（體心立方結(jié)構(gòu)）時(shí)，體積忽然膨脹的現(xiàn)象。4、 原子以離子鍵和共價(jià)鍵結(jié)合不能達(dá)到緊密排列的狀態(tài)，因?yàn)檫@種結(jié)合方式對(duì)原子周圍的原子數(shù)有一定限制。5、 當(dāng)大量金屬原子結(jié)合成固體時(shí)，為使固態(tài)金屬具有最低能量，大量原子必須保持在一定的平衡

2、距離。這是金屬原子趨于規(guī)則排列的重要原因。二、金屬的晶體結(jié)構(gòu)6、 晶體的特性：有固定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)；各向異性。7、 一般金屬都是多晶體。8、 由兩個(gè)以上晶粒組成的晶體是多晶體。只有一個(gè)晶粒的晶體的單晶體。9、 晶粒是由一個(gè)晶核長大的晶體。晶核是尺寸大于等于臨界尺寸的晶胚。晶胚即冷卻液中的相起伏。10、 多晶體中晶粒的位向是任意的，晶粒的各向異性被抵消，所以一般情況下整個(gè)晶體不顯示各向異性。11、 晶體結(jié)構(gòu)相同但位向不同的晶粒之間的界面稱為晶界。12、 三種最常見的晶體結(jié)構(gòu)：面心立方、體心立方、密排六方。13、 面心立方晶格和密排六方晶格屬于最緊密排列的晶格。14、 面心立方體晶格的最大間隙為八

3、面體間隙。15、 體心立方晶格的間隙有八面體間隙和四面體間隙兩種。16、 體心立方的致密度比面心立方晶格的低，但它的間隙數(shù)量多，每個(gè)間隙的直徑比面心立方晶格的小。17、 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：少數(shù)晶體具有多種晶體結(jié)構(gòu)。金屬由一種晶體結(jié)構(gòu)向另一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。是一種相變，也叫重結(jié)晶。18、 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。這種固態(tài)下的相變結(jié)晶叫重結(jié)晶。三、實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)19、 晶體結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)金屬的性能，特別對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)敏感的性能有重大影響。20、 晶體缺陷分為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷。21、 點(diǎn)缺陷分為空位、間隙原子、置換原子。22、 所有點(diǎn)缺陷都會(huì)造成晶格畸變，對(duì)金屬性能產(chǎn)生影響

4、。23、 點(diǎn)缺陷會(huì)加速金屬的擴(kuò)散過程。因此所有與擴(kuò)散有關(guān)的相變、化學(xué)熱處理、高溫下的塑性變形和斷裂都與點(diǎn)缺陷有密切關(guān)系。24、 點(diǎn)缺陷是一種熱平衡缺陷。即在一定溫度下有一個(gè)平衡濃度。25、 一定溫度下，異類原子形成的間隙原子和置換原子缺陷的平衡濃度稱為固溶度和溶解度。通常置換原子的固溶度要比間隙原子的大的多。26、 線缺陷主要是各種型式的位錯(cuò)。最基本的類型有兩種：刃型位錯(cuò)和螺旋位錯(cuò)。27、 線缺陷對(duì)金屬的強(qiáng)度、斷裂和塑性變形起著決定性作用。28、 單位體積中所包含的位錯(cuò)線的長度稱為位錯(cuò)密度。29、 位錯(cuò)密度和強(qiáng)度的關(guān)系如右圖：30、 如果金屬中不存在位錯(cuò)，它將具有極高的強(qiáng)度，高達(dá)13400MP

5、a；退火態(tài)工業(yè)純鐵強(qiáng)度低于300PMPa，相當(dāng)于圖中m處強(qiáng)度；合金化（即固溶強(qiáng)化）、加工硬化和熱處理可以增加位錯(cuò)密度，提高金屬的強(qiáng)度。31、 面缺陷包括外表面和內(nèi)界面兩種。內(nèi)界面又包括晶界、亞晶界、孿晶界、堆垛層錯(cuò)和相界。32、 晶界是兩個(gè)晶體結(jié)構(gòu)相同，位向不同的晶粒的界面。有小角度晶界和大角度晶界之分。多晶體金屬材料中的晶界多屬于大角度晶界。大角度晶界的界面能遠(yuǎn)高于小角度晶界的界面能，所以大角度晶界的遷移速度比小角度晶界大。33、 相界是具有不同晶體結(jié)構(gòu)的兩相之間的分界面。相界結(jié)構(gòu)分為三類共格界面、半共格截面、非共格界面。34、 亞結(jié)構(gòu)和亞晶界含義是廣泛的。它們泛指尺寸比晶粒更小的細(xì)微組織和這些組織的分界面。它們可以在凝固時(shí)形成，可在形變時(shí)形成，也可在回復(fù)再結(jié)晶時(shí)形成，還可以在固態(tài)相變時(shí)形成。亞結(jié)構(gòu)為小角度晶界。如形變亞結(jié)構(gòu)和形變退火時(shí)形成的亞晶和它們之間的界面都屬于此類。35、 晶界上存在晶格畸變，對(duì)金屬材料的塑性變形起阻礙作用。宏觀表現(xiàn)為金屬具有更高的強(qiáng)度和硬度。36、 由于界面能的存在，使晶界熔點(diǎn)低于晶體內(nèi)部，且易于腐蝕和氧化。37、 晶界上空位、位錯(cuò)等缺陷多，因此原子擴(kuò)散快，在發(fā)生相變時(shí)，新相晶核總是在晶界上形成。通常也有少量晶核在