大连交通大学：《机械工程材料》课程教学课件（PPT讲稿）金属及合金的结晶

§1-2金属及合金的结晶

§1-2 金属及合金的结晶

实际金属的晶体结构 非晶体:在物质内部,凡原子呈无序堆积状况 的,称为非晶体。 如:普通玻璃、松香、树脂等 ■晶体:凡原子呈有序、有规则排列的物质,金 属的固态、金刚石、明矾晶体等。 ■性能:晶体有固定的熔、沸点,呈各向异性, 非晶体没有固定熔点,而且表现为各向同性

一、实际金属的晶体结构 ◼ 非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状况 的，称为非晶体。 如：普通玻璃、松香、树脂等。 ◼ 晶体：凡原子呈有序、有规则排列的物质，金 属的固态、金刚石、明矾晶体等。 ◼ 性能：晶体有固定的熔、沸点，呈各向异性， 非晶体没有固定熔点，而且表现为各向同性

晶体结构的概念 晶格和晶胞: 表示原子在晶体中排列规律的空间格架叫做 晶格。能完整地反映晶格特征的最小几何单 元,称为晶胞。 速 晶体 日日 格 晶胞

晶体结构的概念 ◼ 晶格和晶胞： ◼ 表示原子在晶体中排列规律的空间格架叫做 晶格。能完整地反映晶格特征的最小几何单 元，称为晶胞。 晶体 晶格 晶胞

晶体结构的概念 ■晶面和晶向: 在晶体中由一系列原子组成的平面,秋为晶 通过两个或两个以上原子中心的直线,可代 表晶格空间排列的一定方向,称为晶向。 晶 面

晶体结构的概念 ◼ 晶面和晶向： 在晶体中由一系列原子组成的平面，秋为晶 面。 通过两个或两个以上原子中心的直线，可代 表晶格空间排列的一定方向，称为晶向。 晶 面 晶 向

晶体结构的概念 ■常见金属的晶体结构类型 1、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。属于这种体心立方 晶格的金属有Fe(<912C,a-Fe=)、Cr、Mo、 V、V等

晶体结构的概念 ◼ 常见金属的晶体结构类型 1、 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。属于这种体心立方 晶格的金属有Fe（＜912℃，α－Fe＝）、Cr、Mo、 W、V等

■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 属于这种晶格的金属有:A、CUu、Ni、Pb( Fe)等 b

◼ 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。 属于这种晶格的金属有：Al、Cu、Ni、Pb（γ －Fe）等

■密排六方晶格 由12个原子构成的简单六方晶体,且在上下两个六方 面心还各有一个原子,而且简单六方体中心还有3个原 子。属于这种晶格的金属有铍(Be)、Mg、Zn 镉(Cd)等晶体结构与材料性能:(一般规律)面心 立方的金属塑性最好,体心立方次之,密排六方的金 属较差

◼ 密排六方晶格 由12个原子构成的简单六方晶体，且在上下两个六方 面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原 子。属于这种晶格的金属有铍（Be）、Mg、Zn、 镉（Cd）等晶体结构与材料性能： （一般规律）面心 立方的金属塑性最好，体心立方次之，密排六方的金 属较差

单晶体与多晶体 ■如果一块晶体,其内部的晶格位向完全一致,称这块 晶体为单晶体。 在工业金属材料中,除非专门制作,否则都不是这样 就是在一块很小的金属中也含着许许多多的小晶体, 每个小晶体的内部,晶格位向都是均匀一致的,而各 个小晶体之间,彼此的位向都不相同。 ■这种小晶体的外形呈颗粒状,称为“晶粒”,晶粒与 晶粒之间的界面称为“晶界”。在晶界处,原子排列 为适应两晶粒间不同晶格位向的过度,总是不规则的 ■多晶体:实际上由多种晶粒组成的晶体结构称为“多 1体

单晶体与多晶体 ◼ 如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，称这块 晶体为单晶体。 ◼ 在工业金属材料中，除非专门制作，否则都不是这样， 就是在一块很小的金属中也含着许许多多的小晶体， 每个小晶体的内部，晶格位向都是均匀一致的，而各 个小晶体之间，彼此的位向都不相同。 ◼ 这种小晶体的外形呈颗粒状，称为“晶粒”，晶粒与 晶粒之间的界面称为“晶界”。在晶界处，原子排列 为适应两晶粒间不同晶格位向的过度，总是不规则的。 ◼ 多晶体：实际上由多种晶粒组成的晶体结构称为“多 晶体

单晶体与多晶体 ■对于单晶体,由于各个方向上原子排列不同,导致各 个方向上的性能不同,即“各向异性”的特点;而多 晶体对每个小晶粒具有“各向异性”的特点,而就多 晶体的整体,由于各小晶粒的位向不同,表现的是各 小晶粒的平均性能,不具备“各向异性”的特点。 单 多 体 体

单晶体与多晶体 ◼ 对于单晶体，由于各个方向上原子排列不同，导致各 个方向上的性能不同，即“各向异性”的特点；而多 晶体对每个小晶粒具有“各向异性”的特点，而就多 晶体的整体，由于各小晶粒的位向不同，表现的是各 小晶粒的平均性能，不具备“各向异性”的特点。 单 晶 体 多 晶 体

二、金属的结晶过程 ■结晶的基本概念 切物质从液态到固态的转变过程称为凝固,如凝固 后形成晶体结构,则称为结晶。金属在固态下通常都 是晶体,所以金属自液态冷却转变为固态的过程,称 为金属的结晶 理论结晶温度,也叫平衡结晶温度,是指液体的结晶 速度与晶体的熔化速度相等时的温度。 实际结晶温度低于平衡结晶温度的现象称为过冷现象。 两者之间的温度差△T称为过冷度。△T=T0-Tn,过冷 度的大小与金属的本性以及冷却速度有关,冷却速度 愈大,过冷度△T愈大

二、金属的结晶过程 ◼ 结晶的基本概念 一切物质从液态到固态的转变过程称为凝固，如凝固 后形成晶体结构，则称为结晶。金属在固态下通常都 是晶体，所以金属自液态冷却转变为固态的过程，称 为金属的结晶 理论结晶温度，也叫平衡结晶温度，是指液体的结晶 速度与晶体的熔化速度相等时的温度。 实际结晶温度低于平衡结晶温度的现象称为过冷现象。 两者之间的温度差ΔT称为过冷度。ΔT=T0－Tn，过冷 度的大小与金属的本性以及冷却速度有关，冷却速度 愈大，过冷度ΔT愈大