1、1.4金屬的晶體結(jié)構(gòu)：1。晶體和無(wú)定形晶體其中原子(或離子分子)按照一定的規(guī)則過(guò)程在三維空間中周期性排列的物質(zhì)。例如，玻璃、棉花和木材是無(wú)定形的。液態(tài)金屬的原子排列沒(méi)有周期性規(guī)律，也不是晶體。當(dāng)凝固成固體時(shí)，原子周期性地有規(guī)律地排列，然后變成晶體。在極其快速冷卻的條件下，一些金屬可以獲得固態(tài)非晶，即液態(tài)原子排列保持在固態(tài)。因此，無(wú)定形也被稱為“過(guò)冷液體”或“金屬玻璃”。1.結(jié)晶物質(zhì)和無(wú)定形物質(zhì)在性質(zhì)上有兩個(gè)主要區(qū)別：1 .前者在熔化時(shí)有固定的熔點(diǎn)，而后者的軟化溫度范圍沒(méi)有明顯的熔點(diǎn)；前者是各向異性的。而后者是各向同性的。2.晶體結(jié)構(gòu)和空間晶格。晶體結(jié)構(gòu)是指晶體中原子(或離子、分子和原子團(tuán))在三

2、維空間中的規(guī)則和周期性重復(fù)排列。堆垛模型：假設(shè)晶體中所有的材料顆粒都是固定的鋼球。圖1.3(a)陣列點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)：忽略粒子，將其抽象為純幾何點(diǎn)?？臻g點(diǎn)陣：由規(guī)則和周期性重復(fù)的陣列點(diǎn)形成的空間幾何圖形。晶體中原子排列示意圖，2。晶體結(jié)構(gòu)和空間晶格：用直線連接陣列點(diǎn)形成空間晶格。圖1.3(b)晶胞：能反映晶格特征的最小幾何單位。圖1.3(c)晶格或晶格常數(shù)：?jiǎn)挝痪О倪呴L(zhǎng)分別表示為x、y和z軸上的a、b和c。三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)，分析晶格常數(shù)與軸間夾角的關(guān)系，分析14種空間晶格的對(duì)稱度和特征，屬于7個(gè)晶系，1個(gè)體心立方晶格，模型如圖1.5 a=b=c =90 (1)原子半徑：r=3a/4 (2)原子

3、數(shù)：在體心立方晶格中，有8個(gè)原子與最近的中心原子等距，所以體心立方晶格的配位數(shù)如果原子被認(rèn)為是剛性球體，原子之間一定有間隙。原子排列的緊密度可以用原子占據(jù)的體積與細(xì)胞體積的比值來(lái)表示，這種比值稱為密度或密度系數(shù)。K=nV1/V可由以下公式表示。對(duì)于體心立方晶格，K=0.68，2面心立方晶格，(1)原子半徑：r=2a/4；(2)原子序數(shù)：1/8 * 8 1/2 * 6=4；(3)配位數(shù)：4 * 3=12；密度：k=0.742面心立方晶格；(1)原子半徑：r= 2a/。上下底面的中心有一個(gè)原子；晶胞中有三個(gè)原子。原子半徑：a/2原子序數(shù)：1/6*12 1/2*2 3=6晶格常數(shù)：正六邊形邊長(zhǎng)、柱高

4、、c軸比、c/a配位數(shù)：12密度：0.74，4原子堆積方式和晶體中的間隙，(1)堆積方式：分析計(jì)算表明，12個(gè)位置的配位數(shù)最大；最大密度為0.74。因此，面心立方晶格和密排六方晶格都屬于排列最緊密的晶格。晶體中原子的堆積方式和間隙(2)晶體中的間隙：體心立方：八面體間隙，被6個(gè)原子包圍，平面八面體；四面體間隙，被4個(gè)原子包圍，不對(duì)稱。4晶體中原子的堆積方式和間隙；(2)晶體間隙：面心立方：正八面體和正四面體。八面體間隙半徑為0.146a；四面體間隙半徑為0.08a。密排六方晶格的八面體和四方間隙的位置不同于面心立方晶格。在晶體中，由一系列原子組成的平面稱為晶體平面，任何兩個(gè)原子之間連線所指向的

5、方向稱為晶體方向。為了研究和表達(dá)不同晶面和取向的原子在空間中的排列和取向，有必要有一個(gè)統(tǒng)一的表示方法，即晶面指數(shù)和取向指數(shù)。1晶體取向指數(shù)，確定步驟：(1)確定坐標(biāo)系；(2)引入有向直線；(3)在線上取一個(gè)點(diǎn)并找到它的坐標(biāo)；(4)用寫(xiě)。一般來(lái)說(shuō)，u，v，w用來(lái)表示晶體取向指數(shù)的一般形式。如果晶體取向指向坐標(biāo)的負(fù)方向，坐標(biāo)值將為負(fù)值。此時(shí)，結(jié)晶取向指數(shù)的數(shù)字將被標(biāo)記為負(fù)號(hào)。1，應(yīng)該指出，從結(jié)晶取向指數(shù)的確定步驟中，可以看出結(jié)晶取向指數(shù)不僅代表直線的取向，而且代表平行線族的取向，即所有平行結(jié)晶取向都具有相同的結(jié)晶取向指數(shù)。所有具有相同原子排列但不同空間取向的晶體取向稱為晶體取向族，由表示。2晶面指

6、數(shù)，確定步驟：(1)確定原點(diǎn)在晶面外的坐標(biāo)系；(2)求出晶面在各軸上的截距；(3)取倒數(shù)，取整，放在括號(hào)里。一般表達(dá)式是(h，k，l)。2晶面指數(shù)，類似于取向指數(shù)，某一晶面指數(shù)不僅代表一個(gè)特定的晶面，而且代表一組平行晶面。這樣，當(dāng)兩個(gè)晶面的指數(shù)的數(shù)目和序列完全相同并且符號(hào)相反時(shí)，則兩個(gè)晶面彼此平行，這相當(dāng)于將某個(gè)晶面指數(shù)中的每個(gè)數(shù)字乘以-1。例如，(100)晶面平行于(-100)晶面，(-111)晶面平行于(1-1-1)晶面，等等。在相同的晶體結(jié)構(gòu)中，雖然某些晶面在空間上有不同的取向，但它們的原子排列是完全相同的。這些晶面屬于一個(gè)晶面族，它們的晶面指數(shù)用括號(hào)h，k，l表示。例如，在立方系統(tǒng)中：

7、 100 =(100)(010)(001) 110 =(110)(101)(011)(-110)(-101)(0-11)，3根據(jù)六邊形，六邊形晶格的取向指數(shù)和平面指數(shù)，這樣，其晶面指數(shù)表示為(h，k，I，l)，六個(gè)柱面的指數(shù)為(10-10)，(01-10)，(-1100)，(-1100)用上述方法標(biāo)定的晶面指數(shù)有四個(gè)，所以不難看出前三個(gè)指數(shù)中只有兩個(gè)是獨(dú)立的，它們之間有如下關(guān)系：i=-(h k)或h k i=0。當(dāng)使用四個(gè)坐標(biāo)軸時(shí)，它們是不同的，因?yàn)檫€有一個(gè)坐標(biāo)軸。現(xiàn)在將參照?qǐng)D1.23解釋，從原點(diǎn)開(kāi)始，依次沿著平行于四個(gè)坐標(biāo)軸的方向移動(dòng)，從而最終到達(dá)待校準(zhǔn)的方向之一。為了移動(dòng)，必須選擇適當(dāng)?shù)穆?/p>

8、線，使得沿軸a3的移動(dòng)距離等于沿軸a1a2的移動(dòng)距離之和的負(fù)值。每個(gè)方向上的移動(dòng)距離減少到最小正數(shù)，并添加方括號(hào)來(lái)指示該方向上的晶體取向指數(shù)。這種校準(zhǔn)方法很麻煩。用三個(gè)坐標(biāo)軸計(jì)算晶體相位指數(shù)UVW，然后按以下關(guān)系轉(zhuǎn)換成四個(gè)坐標(biāo)軸的晶體取向指數(shù)U，V，T，W，既方便又容易。一個(gè)帶由一組平行于或相交于同一條直線的晶面組成。這組晶面稱為公共能帶面，直線稱為能帶軸。圖1.24中的晶面(010)、(110)和(120)都屬于一個(gè)晶帶，晶帶的軸為001。同一晶體帶中普通帶表面的法線垂直于晶體帶的軸。任何兩個(gè)不平行的晶面都屬于同一個(gè)晶帶，相交線是晶帶的軸。5.晶體帶例如，在立方晶體系統(tǒng)中，當(dāng)晶體取向指數(shù)和晶面指數(shù)的數(shù)量和順序相同時(shí)，晶體取向垂直于晶面，即晶體取向是法線方向因?yàn)樗鼈儽舜似叫?，所以它們必須具有以下關(guān)系：hu kv lw=0。如果這兩個(gè)晶面的指數(shù)為(h1，k1，l1)和(h2，k2，l2)，則它們的晶帶軸的指數(shù)u，v，w可由下式獲得：U=K1L 2-K2L 1V=L1H 2-L2H1W=H1K 2-H2K 1，晶體的各向異性是由于不同晶體方向上不同的原子致密性。不同的原子緊密度意味著原子之間的距離不同，這導(dǎo)致原子之間的結(jié)合力不同，并且使得晶體的物理、化學(xué)和機(jī)械性質(zhì)在不同的晶體取向上不同。在工業(yè)金屬材料中，這種各向異性通常是看不到的。這是因?yàn)橐话愕墓腆w金屬是由許多晶