第一節結合鍵第二節晶體結構理論第三節晶體缺陷理論第二章材料的結構第一節結合鍵第二章材料的結構1第一節結合鍵結合鍵—在固態狀態下，原子聚集堆積在一起，其間距足夠近，它們之間產生了相互作

用力。五種基本類型按結合力性質區分1·離子晶體—離子鍵結合2·共價晶體—共價鍵結合3·金屬晶體—金屬鍵結合4·分子晶體—分子鍵結合5·氫鍵晶體—氫鍵結合第一節結合鍵結合鍵—在固態狀態下，原子聚集堆積在一起，2一、晶體與非晶體第二節金屬的晶體結構完整晶體：完全規則排列的固體（理想情況）近乎完整晶體：在規則排列的背景中尚存在微量的不

規則性（實際情況）晶體：原子在三維空間中有規則的周期性重復排列的物質非晶體：原子是無規律、無次序地堆聚在一起。一、晶體與非晶體第二節金屬的晶體結構完整晶體：完3金屬材料概論第二章ppt課件4非晶體Al85Ni10Ce5晶體(211)Al3Ni(111)Al(101)Al11Ce3AlAl3NiAl11Ce3非晶體Al85Ni10Ce5晶體(211)Al3Ni(5晶體非晶體537K573K629K室溫加熱急冷在一定條件下互相轉化晶體非晶體537K573K629K室溫加熱急冷在一定6把沸騰的鐵水以每秒鐘100萬攝氏度的速度快速冷卻，會發生什么奇跡？專家稱其為“非晶、納米晶材料”一片薄得像玻璃紙一樣的“鐵片”和一根不到頭發絲直徑十分之一的“鐵絲”這種“納米鐵紙”極薄，數據顯示厚度只有幾十個微米，可以像紙一樣輕易地被撕開。不僅在外觀上發生極大改變，在諸如電磁性和延展性等性能上也有質的飛躍把沸騰的鐵水以每秒鐘100萬攝氏度的速度快速冷卻，會發生什么7晶格常數：晶胞三個棱邊長度a、b、c（單位?，大約1~7?）和三個棱邊夾角α、β、γ晶體結構：晶體中原子（或離子、分子）在空間呈規則排列的方式晶胞晶格和晶體結構描述晶格：用來描述晶體中原子（離子或分子）排列規律的空間格架→空間點陣晶胞：從晶格中選取一個完全反映晶體特征的最小幾何單元。二、晶體學基本概念晶格常數：晶胞三個棱邊長度a、b、c（單位?，大約晶體結8(a)原子堆垛模型(c)(b)(b)晶格(c)晶胞(a)(a)原子堆垛模型(c)(b)(b)晶格(c)9金屬晶格特點：原子排列緊密，結構類型較少，較為簡單，對稱性高！三、金屬晶體結構最常見的金屬晶體結構三種類型:根據晶胞中三個基矢的長度a、b、c

它們之間的夾角α、β、γ分成七大晶系體心立方結構bcc面心立方結構fcc密排六方結構hcp立方晶系六方晶系金屬晶格特點：原子排列緊密，結構類型較少，三、金屬晶體結10（一）體心立方晶格3·原子半徑：晶格常數用a表示2·晶胞原子數：1·晶格常數特點：a=b=c，===900原子半徑:晶胞中原子密度最大方向上相鄰兩原子之間平衡距離的一半。4·致密度K：金屬晶體中原子排列的緊密程度

→

可

用晶胞中原子本身所占有的體積百分數表示（一）體心立方晶格3·原子半徑：11體心立方點陣bac體心立方點陣bac125·舉例：-Fe(910℃以下的純Fe)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V).n:一個晶胞中實際包含的原子數V—一個晶胞的體積V1—一個原子的體積∴體心立方晶格致密度：5·舉例：-Fe(910℃以下的純Fe)、鉻(Cr)、鉬13（二）面心立方晶胞5·舉例:-Fe(912~1394℃的純Fe)、Cu、Al、(Ni)1·晶格常數的特點：a=b=c，===900

2·晶胞原子數：3·原子半徑：4·致密度K:（二）面心立方晶胞5·舉例:-Fe(912~1394℃的14面心立方點陣面心立方點陣15（三）密排六方晶格1·晶格常數的特點：a=bc,軸比c/a=1.633,==900,

=1200

5·

例如:鈹(Be)、鎂(Mg)、鋅(Zn)、鎘(Cd)2·晶胞原子數：3·典型密排六方晶格原子半徑：r=a/24·致密度K:（三）密排六方晶格1·晶格常數的特點：a=bc,軸比c16六角密排點陣acb六角密排點陣acb17第三節晶體缺陷理論晶體缺陷—金屬材料中存在著一些原子偏離規則排列的不完整性區域。1·特征：三個方向上的尺寸都很小→原子尺寸2·形成原因：在一定溫度下，在任何瞬間，晶體中總有某些原子具有很高的振動能量而不能

保持在其平衡位置—形成點缺陷一、點缺陷3·類型:空位、置換原子、間隙原子第三節晶體缺陷理論晶體缺陷—金屬材料中存在著一些原子偏18①空位：根據統計規律，在某一溫度下的某一瞬間，總有—些原子的能量足夠高，振幅足夠大，可以克服周圍原子對它的約束，從而脫離開原來平衡位置遷移到別處，在原位置上出現了空結點——即形成空位。脫離平衡位置原子大致有三個去處：遷移到晶體的表面上—肖脫基空位遷移到晶格的間隙中—弗蘭克爾空位遷移到其他空位處—不產生新的空位，

但使空位變換位置①空位：根據統計規律，在某一溫度下的某一瞬間，脫離平衡位置原19空位和填隙原子的產生(弗蘭克爾缺陷)一個動態平衡過程

→在不斷產生空位—同時也存在間隙原子—空位的不斷復合過程空位和填隙原子的產生(弗蘭克爾缺陷)一個動態平衡過程→20僅空位產生(肖特基缺陷)間隙原子擴散到晶體表面形成一層新的原子層而晶體內部僅出現空位，這種點缺陷稱肖特基缺陷一個動態平衡過程

→表面原子擴入間隙位置成為間隙原子，然后使肖特基缺陷又成為弗蘭克爾缺陷！僅空位產生(肖特基缺陷)間隙原子擴散到晶體表面形成一層新21②間隙原子就是位于晶格間隙之中的原子：

間隙原子、雜質間隙原子特點：★在多數金屬的密排晶格中，形成自間隙原子是非常困難的；★金屬中存在的間隙原子主要是雜質間隙原子，且大多是原子半徑很小的原子，如鋼中的氫、氮、碳等。當間隙原子硬擠入很小的晶格間隙中后，都會造成嚴重的晶格畸變。間隙原子②間隙原子就是位于晶格間隙之中的原子：★金屬中存在的間隙原子22③置換原子：占據在原來基體原子平衡位置上的異類原子稱為置換原子由于置換原子的大小與基體原子不可能完全相同，所以也會造成晶格畸變！③置換原子：占據在原來基體原子平衡位置上的23晶體中的各種點缺陷1、空位2、同類原子的間隙原子3、異類原子的間隙原子4，5、置換原子4·作用：造成晶格畸變—使屈服強度升高、電阻增大、體積膨脹；加速金屬中的擴散過程。晶體中的各種點缺陷4·作用：造成晶格畸變—使屈服強度升高24二、線缺陷—位錯1·特征：兩個方向上的尺寸很小，另一個方向上的尺寸相對很大2·解釋：晶體中某處有一列或若干列原子發生了有規律

的錯排現象，使長度達幾百至幾萬個原子間距、寬約幾個原子間距范圍內的原子離開其平

衡位置，發生了有規律的錯動！二、線缺陷—位錯1·特征：兩個方向上的尺寸很小，另一個25刃型位錯特點：在金屬晶體中，由于一個外加力，晶體的一部分沿一定晶面相對于晶體的未動部分，逐步地發生了一個原于間距的的錯動。部分晶體逐步向右移了