1、工程材料實際金屬的組織結(jié)構(gòu)第1頁，共11頁，2022年，5月20日，4點11分，星期三第二章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶2.1 金屬的晶體結(jié)構(gòu)2.2 實際金屬的組織結(jié)構(gòu)2.3 金屬的結(jié)晶第2頁，共11頁，2022年，5月20日，4點11分，星期三2.2 實際金屬的組織結(jié)構(gòu)實際使用的金屬, 由于其內(nèi)部有許許多多個晶粒組成，每個晶粒在空間分布的位向不同，因而在宏觀上沿各個方向上的性能趨于相同，晶體的各向異性就顯示不出來了。實際金屬晶體結(jié)構(gòu)不是理想完美的, 結(jié)構(gòu)中存在有許多不同類型的缺陷。第3頁，共11頁，2022年，5月20日，4點11分，星期三一、 單晶體與多晶體單晶體：一塊晶體，其內(nèi)部的晶格位向完全

2、一致，稱這塊晶體為單晶體。在一塊很小的金屬中也含著許多的小晶體，每個小晶體的內(nèi)部，晶格位向都是均勻一致的，而各個小晶體之間，彼此的位向都不相同。這種小晶體的外形呈顆粒狀，稱為“晶?！?。晶粒與晶粒之間的界面稱為“晶界”。在晶界處，原子排列為適應(yīng)兩晶粒間不同晶格位向的過度，總是不規(guī)則的。多晶體：實際上由多個晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為“多晶體”。第4頁，共11頁，2022年，5月20日，4點11分，星期三一、 單晶體與多晶體對于單晶體，由于各個方向上原子排列不同，導(dǎo)致各個方向上的性能不同，即“各向異性”的特點；多晶體對每個小晶粒具有“各向異性”的特點，而就多晶體的整體，由于各小晶粒的位向不同，表現(xiàn)的是各

3、小晶粒的平均性能，不具備“各向異性”的特點。金屬的多晶體結(jié)構(gòu)示意圖金屬材料內(nèi)部的晶粒第5頁，共11頁，2022年，5月20日，4點11分，星期三二、 實際金屬中的晶體缺陷晶體缺陷分類點缺陷線缺陷面缺陷空位間隙原子異類原子刃型位錯螺型位錯晶界亞晶界第6頁，共11頁，2022年，5月20日，4點11分，星期三(1)點缺陷:指在三維尺度上都很小的，不超過幾個原子直徑的缺陷?？瘴婚g隙原子異類原子第7頁，共11頁，2022年，5月20日，4點11分，星期三(2)線缺陷:指二維尺度很小而第三維尺度很大的缺陷。位錯(dislocation)刃型位錯(edge dislocation) 在金屬晶體中，由于某種

4、原因，晶體的一部分相對于另一部分出現(xiàn)一個多余的半原子面。這個多余的半原子面猶如切入晶體的刀片，刀片的刃口線即為位錯線。這種線缺陷稱為刃型位錯。EF為位錯線！第8頁，共11頁，2022年，5月20日，4點11分，星期三 螺型位錯(screw dislocations) 晶體右邊的上部原子相對于下部的原子向后錯動一個原子間距，即右邊上部相對于下部晶面發(fā)生錯動。若將錯動區(qū)的原子用線連接起來，則具有螺旋型特征。這種線缺陷稱為螺型位錯。BC為位錯線。第9頁，共11頁，2022年，5月20日，4點11分，星期三圖 金屬的強度與位錯密度的關(guān)系 位錯的存在極大地影響金屬的機械性能。當金屬為理想晶體或僅含有極少位錯時，金屬的屈服強度s很高，但含有一定量的錯位時，強度降低。當進行形變加工時，位錯密度增加，s將會增高。 位錯密度：單位體積中位錯線的總長度(m-2 )L:位錯線的總長度(m);V:體積(m3 )第10頁，共11頁，2022年，5月20日，4點11分，星期三(3)面缺陷:指二維尺度很大而第三維尺度很小的缺陷。晶界晶界：晶粒與晶粒之間的接觸界面叫做晶界。亞晶界亞晶界：亞晶粒之間的邊界面叫做亞晶界。晶