面心立方晶格和密排六方晶格1.ppt

2．晶格与晶胞
1)晶格―是物质的原子按照一定的几何形状排列，构成的空间格子称为晶格.通常多用空间几何图形来描述晶体中原子规则排列方式.
2)晶胞―能完整反映晶格特征的最小几何单元。位于晶格结点上的原子，实际上不是静止不动的，而是以结点为中心，作热振动，并且随温度升高原子热振动的振幅也将增大。3．晶格常数
不同晶格类型的晶胞或同一类型的不同晶体的晶胞其大小是不相同的。晶胞的大小可以用它的棱长来衡量,晶胞的棱长即称作晶格常数。金属原子的直径愈大，它的晶格常数也就愈大，晶格常数可以由X射线来测定.
。二、金属常见的晶格类型
最常见的金属晶格有三种类型：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。
1．体心立方晶格
其晶胞是一个正立方体，立方晶胞共有9个原子，8个顶角有8个原子。a一Fe、Cr、Mo、W、V等属于体心立方晶格。
2．面心立方晶格
其晶胞也是一个正立方体。立方晶胞共有14个原子，其原子位于晶格的结点和各面的中心,丫一Fe、Ni、Cu、AI等属面心立方晶格。3．密集六方晶格
它的晶胞是个正六立方柱体。六方柱体晶胞中共有17个原子,各顶角及上、下面中心各有一个原子外在柱体中心还有三个原子。Zn,Mg,Ca,Bi,a一Ti等都属于密排六方晶格。
上述三种晶格中，原子排列的致密程度是不一样的。计算表明：体心立方晶格中有68%的体积为原子所占据，其余32％的体积则为空隙，面心立方和密排六方晶格中，则有74％的体积被原子所占据，其空隙仅占26％这就是钢铁热处理过程中，由一种晶格转变为另一种晶格时，所以会产生比容变化的原因。三、晶面和晶向
晶面是指通过晶格中若干原子中心所组成的平面，如图2一5中画有阴影线的两个平面即为两个不同的晶面。
晶向就是从晶格中某一原子中心到另一原子中心的指向。图2一5中0a、0b、0c即为三个不同的晶向。比较图2-5中各个晶面和晶向，不难看出，在晶体中不同晶面或晶向上，原子分布的情况是不相同的。有的晶面或晶向上原子排列比较紧密，或相邻原子间的距离较近；有的则排列稀疏，原子间距较远。因此，在同一晶体的不同晶面和晶向上，它们的物理、化学和机械性能会呈现明显差别，这就是晶体的一种重要特性―各向异性.如果晶体中所有晶胞都按相同方向排列，则此晶体即称作单晶体。单晶体是各向异性的.
四、多晶体和晶粒间界
由许多取向不同的单晶体集合组成的晶体称为多晶体。工业用金属材料一般都是多晶体。图2-6为工业纯铁经磨光浸蚀后，在金相显微镜下显示的组织.它是由许多外形不规则的颗粒所组成，每个颗粒即代表一单晶体，通常称为晶粒。
由于晶体是由许多单晶体的晶粒组成，而各晶粒的取向又是无序的,单晶晶粒的各向异性将会相互抵消,从而呈现各向同性，亦称假无向性。如果将多晶体的金属进行单向压力加工(扎制、冷拔),则晶体中各个晶粒的取向将趋于一致,此时的多晶体金属就会出现各向异性。金属中晶界愈多，即意味着晶粒愈细,则细晶粒金属的机械性能（强度、塑性和韧性）总是优于粗晶粒的金属.
五、金属的实际晶体结构
在实际金属晶体中，原子基本上是有规则排列的，形成一定的晶体结构。但是由于种种原因，在局部区域其原子排列不是完全规则,这些局部区域原子排列的不规则即称作晶体缺陷.
实际晶体的缺陷，一般分三类。

1)点缺陷-属于这类缺陷的有空位及间隙原子。晶格中某些空缺着原子的结点位置称作空位，而间隙原子则是在晶格中出现的多余原子。这两种点缺陷将引起其周围原子间的作用力失去平衡，因而周围原子便会彼此靠拢或远离，从而引起晶格歪扭（也称作晶格畸变）。空位和间隙原子是原子作热运动的结果，因此它们不是固定不动的，而是处于不断的运动变化之中。当空位和间隙原子相遇时,会同时消失；在它们移至体表面和晶界时也将消类;随着温度的变化,其数量也会发生变化.2)线缺陷－位错
线缺陷是晶体中呈线状分布的缺陷，这种缺陷主要是各种“位错”。所谓位错就是晶体中原子有规律地错排位置的现象。位错类型有好多种，其中最简单和最基本的是刃型位错和螺型位错。刃型位错是处于某个晶面上、下两部分的原子排数不等的现象。它相当于沿着某一晶面由上向下或由下向上插入一个原子平面，但没有插到底，这样就形成了刃型位错。
螺型位错是晶体中上下两部分原子的排列位置发生了错动的结果。在位错附近，由于原子的规则排列发生了变化，这就必然引起晶格歪扭。位错对金属的塑性变形、强度等具有很大影响。晶体中的位错越多，则塑性变形阻力就越大，材料的强度也就越高。
3)面缺陷一晶界、嵌镶块结构
面缺陷主要指金属中的晶界与亚晶界（嵌镶块间界）等界面。根据临邻晶粒间位向差的大小，晶界可以分为小角度晶界和大角度晶界两种。当位向差小于10°时称为小角度晶界。它是由一系列相隔一定距离的刃型位错所组成，晶界层比较薄。当位向差的角度大于10°时，金属晶体中多数晶粒间