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第1章金属材料基础知识

内容提要:
本章重点介绍纯金属的晶体结构、晶体缺陷和合金的结构、金属材料的组织、金属材料的性能。

  
学****目标:  
本章重点掌握金属的晶体结构、晶体缺陷和合金的结构,了解金属材料的组织及性能。
  金属材料的结构与组织
晶体与非晶体
晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。
非晶体是指原子呈无序排列的固体。在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。
金属的结构
晶态
非晶态
SiO2的结构
  纯金属的晶体结构

晶体结构晶体中原子(离子或分子)规则排列的方式。
通过金属原子(离子)的中心划出许多直线,形成空间格架,称为晶格。
棱边长a、b、c
棱边间夹角α、β、γ
a、b、c 称为晶格常数。
金属的晶格常数一般为: 
1×10-10 m~7×10-10 m
  (~)
晶胞
提示 :不同元素组成的金属晶体因晶格形式及晶格常数的不同,表现出不同的物理、化学和力学性能。金属的晶体结构可用X射线结构分析技术进行测定。
晶胞:能反映该晶格特征的最小组成单元。
一、三种常见的金属晶体结构       
☆老师提示:重点内容
1. 体心立方晶格(胞) ( BCC 晶格)

8个原子处于立方体的角上,1个原子处于立方体的中心, 角上8个原子与中心原子紧靠。
具有体心立方晶格的金属有钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、α-铁(α-Fe, <912 ℃)等。
体心立方晶胞特征:
(1)晶格常数  
a=b=c, α=β=γ=90°
(2)晶胞原子数  
角上的原子属于8个相邻的晶胞,中心的原子属于这个晶胞。
一个体心立方晶胞所含的原子数为2个。
(3)原子半径
晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半称为原子半径(r原子)。
体心立方晶胞中原子半径与晶格常数a之间的关系为:
(4)致密度  
晶胞中原子占有的体积与该晶胞体积之比称为致密度(也称密排系数)。
致密度越大,原子排列紧密程度越大。
体心立方晶胞的致密度为:
(5)空隙半径  
晶胞空隙中放入球的最大半径称为空隙半径。
体心立方晶胞中有两种空隙:
●四面体空隙半径:r四=    
●八面体空隙半径:r八=
四面体空隙半径
八面体空隙半径
(6)配位数  
配位数为晶格中与任一个原子相距最近且距离相等的原子数目。
配位数越大,原子排列紧密程度就越大。
体心立方晶格的配位数为8。