工程材料及熱加工金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)

工程材料及熱加工金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)第1頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)1、晶體：定義：有規(guī)則的周期性重復(fù)排列。例如：固態(tài)金屬及合金。特點：固定的熔點，規(guī)則的幾何外形，各向異性。

非晶體：無序第2頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月2、基本概念晶體點陣：陣點：晶格：將陣點用一系列平行直線連接起來，構(gòu)成一空間格架叫晶格。晶胞：從晶格中取出一個能保持點陣幾何特征的基本單元叫晶胞。顯然晶胞作三維堆砌就構(gòu)成了晶格。晶格的最小單元。晶格常數(shù)：晶胞各棱邊的長度。第3頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月3、典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)：金屬元素除了少數(shù)具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)外，絕大多數(shù)都具有比較簡單的晶體結(jié)構(gòu)，其中最典型、最常見的晶體結(jié)構(gòu)有三種類型:

體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。第5頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1體心立方晶格bcc

結(jié)構(gòu)：原子分布在立方晶胞的八個頂角及其體心位置。

舉例：Cr、V、Mo、W和α-Fe等30多種。第6頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2面心立方晶格fcc

結(jié)構(gòu)：原子分布在立方晶胞的八個頂角及六個側(cè)面的中心。

舉例：Al、Cu、Ni和γ-Fe等約20種。第7頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3密排六方晶格hcp

結(jié)構(gòu)：原子分布在六方晶胞的十二個頂角，上下底面的中心及晶胞體內(nèi)兩底面中間三個間隙里。

舉例：Mg、Zn、Cd、Be等20多種。不同類型晶格的金屬具有不同的性能.第8頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月二、合金的晶體結(jié)構(gòu)

純金屬的強度通常較低，而合金在強度、硬度等力學(xué)性能方面比純金屬高得多，所以工程上廣泛應(yīng)用的是合金。1、合金1.1定義：兩種或兩種以上金屬元素，或金屬元素與非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其它方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。exp:鋼，鑄鐵，黃銅，青銅1.2組元：組成合金最基本的獨立的物質(zhì)稱為組元。元素、穩(wěn)定的化合物一元合金、二元合金等1.3合金系：相同的組元所組成的一系列合金。第9頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月2、相合金中具有相同的化學(xué)成分、相同的晶體結(jié)構(gòu)和相同的物理、化學(xué)性能，并以界面相互分開的均勻組成部分。

純金屬在固態(tài)下為單相組織。合金在固態(tài)下不一定為單相組織，多數(shù)是兩種或兩種以上的相。第10頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月3、合金的相合金中的相是多種多樣的，可將其分為兩大類：

固溶體和金屬化合物。3.1固溶體3.1.1定義：

合金結(jié)晶時所形成的固相的晶體結(jié)構(gòu)與合金的某一組元的晶體結(jié)構(gòu)相同，這種類型的合金相稱為固溶體。3.1.2特點：⑴溶劑組元的晶格類型保持不變：溶質(zhì)組元的晶格類型消失。⑵溶質(zhì)的溶入引起晶格畸變：固溶強化第11頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.3分類按溶質(zhì)原子在溶劑中的位置，可分為：置換固溶體與間隙固溶體。按溶質(zhì)原子在溶劑中的溶解度，可分為：有限固溶體與無限固溶體。⑴置換式固溶體置換式固溶體是指溶質(zhì)原子占據(jù)了溶劑原子晶格結(jié)點位置而形成的固溶體。金屬元素彼此之間通常都形成置換式固溶體。⑵間隙式固溶體一些原子半徑小于0.1nm的非金屬元素如C、N等作為溶質(zhì)原子時，通常處于溶劑晶格的某些間隙位置而形成間隙式固溶體。第13頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2金屬化合物3.2.1定義：合金中各組元按一定方式形成的一種新晶體。3.2.2特點：⑴它的晶體結(jié)構(gòu)不同于其任一組元，一般具有復(fù)雜晶格。⑵一般具有較高的熔點、高的硬度和脆性，通常作為合金的強化相。(彌散強