《工程材料》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 金属的结构与结晶

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第一章金属的结构与结晶 口§1金属的晶体结构 口§2金属的结晶

第一章 金属的结构与结晶  §1金属的晶体结构  §2金属的结晶

§1金属的晶体结构 口一、晶体的基本概念 在自然界中除了一些少数 的物质(如普通玻璃、松香等) 以外,包括金属在内的绝大多 数固体都是晶体 非晶体 1.晶体三 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。 晶体 图1-1晶体与非晶体示意图

§1 金属的晶体结构  一、晶体的基本概念 在自然界中除了一些少数 的物质（如普通玻璃、松香等） 以外，包括金属在内的绝大多 数固体都是晶体 1．晶体 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 晶体 图1-1 晶体与非晶体示意图

晶体的基本概念 2.晶体结构 晶体中原子(离子或分子)在空间的具体排列。 3.阵点(结点) 把原子(离子或分子)抽象为规则排列于空间的几| 何点,称为阵点或结点 4.点阵 在空间的排列方式称为空间点阵(简称点阵) 5.晶面 点阵中的结点所构成的平面 6.晶向 图1-2晶体结构 点阵中的结点所组成的直线

一、晶体的基本概念 2．晶体结构 晶体中原子（离子或分子）在空间的具体排列。 3．阵点（结点） 把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间的几 何点，称为阵点或结点。 4．点阵 在空间的排列方式称为空间点阵（简称点阵）。 5．晶面 点阵中的结点所构成的平面。 6．晶向 点阵中的结点所组成的直线。 图1-2 晶体结构

晶体的基本概念 7.晶格 把点阵中的结点假想用一系列平行直线连接起来构成空间 格子称为晶格。 8.晶胞 构成晶格的最基本单元。 由于晶体中原子排列的规律性,可以用晶胞来描述其排列特 征 9.晶格常数 晶胞的棱边长度a、b、C和棱间夹角α、β、Y是衡量晶胞大 小和形状的六个参数,其中a、b、C称为晶格常数或点阵常 数 其大小用A来表示(1A=108cm) 图1-3晶胞 若a=b=C,α=β=Y=90°这种晶胞就称为简单立方晶胞。 具有简单立方晶胞的晶格叫做简单立方晶格

一、晶体的基本概念 7．晶格 把点阵中的结点假想用一系列平行直线连接起来构成空间 格子称为晶格。 8．晶胞 构成晶格的最基本单元。 由于晶体中原子排列的规律性，可以用晶胞来描述其排列特 征。 9．晶格常数 晶胞的棱边长度a、b、c和棱间夹角α、β、γ是衡量晶胞大 小和形状的六个参数，其中a、b、c称为晶格常数或点阵常 数。 其大小用A来表示（1A=10-8cm） 若a=b=c，α=β=γ=90°这种晶胞就称为简单立方晶胞。 具有简单立方晶胞的晶格叫做简单立方晶格。 图1-3 晶胞

、晶体的基本概念 晶体 晶格 胞 晶向 晶面 图1-4晶体规则排列示意图

一、晶体的基本概念 图1-4 晶体规则排列示意图 晶体 晶格 晶胞 晶向 晶面

二、常见金属的晶体结构类型 口在金属元素中,常见的金属晶体结构类型有下面三种晶体结构类型。 口(一)体心立方晶格 口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。 口晶格常数a=b=C,通常只用a表示,(见图1-3)。 口这种晶胞在其立方体的对角线方向上原子是紧密接触排列着的。故其对角线长 度√3a方向上所分布的原子数目为2,这样可计算出其原子半径 口在这种晶胞中,因每个顶点上的原子是同时属于周围八个晶胞所共有。44 实际上每个体心立方晶胞中仅含有:×8+1=2个原子 8

二、常见金属的晶体结构类型  在金属元素中，常见的金属晶体结构类型有下面三种晶体结构类型。  （一）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，并且在立方体的体中心还有一 个原子。  晶格常数a=b=c，通常只用a表示，（见图1-3）。  这种晶胞在其立方体的对角线 方向上原子是紧密接触排列着的。故其对角线长 度 a方向上所分布的原子数目为2，这样可计算出其原子半径 ：  在这种晶胞中，因每个顶点上的原子是同时属于周围八个晶胞所共有。 实际上每个体心立方晶胞中仅含有： 个原子。 3 8 1 2 8 1  + = r a 4 3 =

二、常见金属的晶体结构类型 口晶格的致密度:是指其晶胞中所包含的原子所占有的体积与 该晶胞体积之比。用“K"表示 口体心立方晶格的致密度: 4 K=2×丌a/a3=0.68 34 即晶格中有68%的体积被原子占有,其余为空隙。 口属于这种体心立方晶格的金属有Fe(<912℃,a-Fe)、Cr、 Mo、W、V等

二、常见金属的晶体结构类型  晶格的致密度：是指其晶胞中所包含的原子所占有的体积与 该晶胞体积之比。用“K”表示。  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。 0.68 4 3 3 4 2 3 3 =         K =   a a

二、常见金属的晶体结构类型 f,c 图1-5体心立方晶格图1-6面心立方晶格

二、常见金属的晶体结构类型 图1-5 体心立方晶格 图1-6 面心立方晶格

二、常见金属的晶体结构类型 (二)面心立方晶格 口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。 口晶格常数a=b=C,通常只用a表示,(见图1-3)。 口在这种晶胞中,在每个面的对角线上各原子彼此相互接触, 日因而其原子半径:r 2 口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:×8+×6=4个原子。 8

二、常见金属的晶体结构类型 （二）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，（见图1-3）。  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。 r a 4 2 = 6 4 2 1 8 8 1  +  =