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1、n简要回顾简要回顾n n体心立方晶格体心立方晶格原子个数：原子个数：2配位数：配位数： 8致密度：致密度：常见金属：常见金属： -Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等等晶格常数：晶格常数：a(a=b=c)原子半径：原子半径： a42r= =：原子半径原子半径原子个数：原子个数：4配位数：配位数： 12致密度：致密度：常见金属：常见金属： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等等晶格常数：晶格常数：an n面心立方晶格面心立方晶格a21r= =：原子半径原子半径原子个数：原子个数：6配位数：配位数： 12致密度：致密度：常见金属：常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等等晶格常数：晶格常数：底面边长底
2、面边长 a 和高和高 c， n n密排六方晶格密排六方晶格晶体中的原子堆垛方式及间隙晶体中的原子堆垛方式及间隙n n晶体中的原子堆垛方式n晶体中的间隙面心晶体结构中的间隙面心晶体结构中的间隙四面体间隙四面体间隙 八面体间八面体间隙隙 面心晶体结构中的间隙面心晶体结构中的间隙面心晶体结构中的间隙面心晶体结构中的间隙四面体间隙四面体间隙四面体间隙四面体间隙 八面体间隙八面体间隙八面体间隙八面体间隙 体心晶体结构中的间隙体心晶体结构中的间隙四面体间隙四面体间隙 八面体间隙八面体间隙 密排立方晶体结构中的间隙密排立方晶体结构中的间隙四面体间隙四面体间隙 八面体间隙八面体间隙 1) 1) fccfcc和
3、和hcphcp都是密排结构，而都是密排结构，而bccbcc则是比较则是比较“开放开放”的结构，因的结构，因为它的间隙较多。为它的间隙较多。2) fcc和和hcphcp金属中的八面体间隙大于四面体间隙，故这些金属金属中的八面体间隙大于四面体间隙，故这些金属中的间隙原子往往位于八面体间隙中。中的间隙原子往往位于八面体间隙中。3）在在bccbcc晶体中，四面体间隙大于八面体间隙，因而间隙原子应晶体中，四面体间隙大于八面体间隙，因而间隙原子应占据四面体间隙位置。但有些情况下，间隙原子占据八面体间隙占据四面体间隙位置。但有些情况下，间隙原子占据八面体间隙位置（如碳在位置（如碳在- -铁中）。铁中）。4)
4、4)fccfcc和和hcphcp中的八面体间隙远大于中的八面体间隙远大于bccbcc中的八面体或四面体间隙，中的八面体或四面体间隙，因而间隙原子在因而间隙原子在fccfcc和和hcphcp中的固溶度往往比在中的固溶度往往比在bccbcc中大得多。中大得多。四、立方晶系晶面、晶向表示方法n n晶体中各方位上的原子面晶体中各方位上的原子面晶体中各方位上的原子面晶体中各方位上的原子面称称称称晶面。晶面。晶面。晶面。n n各方向上的原子列称各方向上的原子列称各方向上的原子列称各方向上的原子列称晶向。晶向。晶向。晶向。n n晶面指数晶面指数晶面指数晶面指数n n表示晶面的符号称表示晶面的符号称表示晶面的
5、符号称表示晶面的符号称晶面指晶面指晶面指晶面指数数数数。n n其确定步骤为：其确定步骤为：其确定步骤为：其确定步骤为：n n 确定原点，建立坐标系，求出所求晶面在三个坐确定原点，建立坐标系，求出所求晶面在三个坐确定原点，建立坐标系，求出所求晶面在三个坐确定原点，建立坐标系，求出所求晶面在三个坐标轴上的截距。标轴上的截距。标轴上的截距。标轴上的截距。n n 取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加圆括弧，形式为（圆括弧，形式为（圆括弧，形式为（圆括弧，形式为（hklhk
6、l）。）。）。）。n n 晶向指数晶向指数晶向指数晶向指数n n表示晶面的符号称晶面指数。表示晶面的符号称晶面指数。表示晶面的符号称晶面指数。表示晶面的符号称晶面指数。其确定步骤为：其确定步骤为：其确定步骤为：其确定步骤为：n n 确定原点，建确定原点，建确定原点，建确定原点，建立坐标系，过原立坐标系，过原立坐标系，过原立坐标系，过原点作所求晶向的点作所求晶向的点作所求晶向的点作所求晶向的平行线。平行线。平行线。平行线。n n 求直线上任一求直线上任一求直线上任一求直线上任一点的坐标值并按点的坐标值并按点的坐标值并按点的坐标值并按比例化为最小整比例化为最小整比例化为最小整比例化为最小整数，加方
7、括弧。数，加方括弧。数，加方括弧。数，加方括弧。形式为形式为形式为形式为 uvwuvw 。n n 晶面族与晶向族晶面族与晶向族晶面族与晶向族晶面族与晶向族n n( (hklhkl) )与与与与 uvwuvw 分别表示的是一组平行的晶向和晶面。分别表示的是一组平行的晶向和晶面。分别表示的是一组平行的晶向和晶面。分别表示的是一组平行的晶向和晶面。n n指数虽然不同，但原子排列完全相同的晶向和晶面指数虽然不同，但原子排列完全相同的晶向和晶面指数虽然不同，但原子排列完全相同的晶向和晶面指数虽然不同，但原子排列完全相同的晶向和晶面称作称作称作称作晶向族晶向族晶向族晶向族或或或或晶面族晶面族晶面族晶面族。
8、分别用分别用分别用分别用 hklhkl 和和和和 表示。表示。表示。表示。立方晶系常见的晶面为：立方晶系常见的晶面为：110（110）（110）（101）（101）（011）（011）XZY立方晶系常见的晶向为：立方晶系常见的晶向为：111111111111XZY说明：说明：说明：说明： 在立方晶系中，指数在立方晶系中，指数在立方晶系中，指数在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相相同的晶面与晶向相相同的晶面与晶向相相同的晶面与晶向相互垂直互垂直互垂直互垂直。 遇到负指数，遇到负指数，遇到负指数，遇到负指数，“-”“-”“-”“-”号放在该指数的上方。号放在该指数的上方。号放在该指数的上方。号放在
9、该指数的上方。- - - - - - - - 晶向具有方向性，晶向具有方向性， 如如110与与110方方 向相反。向相反。XZY(221)221110110密排面和密排方向 体心立方、面心立方晶格主要晶面的原子排列和密度体心立方晶格面心立方晶格晶面指数晶面原子排列示意图晶面原子密度(原子数/面积)晶面原子排列示意图晶面原子密度(原子数/面积)100110(111体心立方、面心立方晶格主要晶向的原子排列和密度体心立方晶格面心立方晶格晶向指数晶向原子排列示意图晶向原子密度(原子数/长度)晶向原子排列示意图晶向原子密度(原子数/长度)n n晶体的各向异性n n多晶型性金属的实际结构与晶体缺陷纯铁组织
10、纯铁组织晶晶粒粒示示意意图图n n 单晶体与多晶体单晶体与多晶体单晶体与多晶体单晶体与多晶体n n单晶体：单晶体：单晶体：单晶体：其内部晶格方位完其内部晶格方位完其内部晶格方位完其内部晶格方位完全一致的晶体。全一致的晶体。全一致的晶体。全一致的晶体。n n多晶体：多晶体：多晶体：多晶体：n n晶粒：晶粒：晶粒：晶粒：实际使用的金属材料实际使用的金属材料实际使用的金属材料实际使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外是由许多彼此方位不同、外是由许多彼此方位不同、外是由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成，这形不规则的小晶体组成，这形不规则的小晶体组成，这形不规则的小晶体组成，这些小晶体称为些小晶
11、体称为些小晶体称为些小晶体称为晶粒晶粒晶粒晶粒。n n晶界：晶界：晶界：晶界：晶粒之间的交界面。晶粒之间的交界面。晶粒之间的交界面。晶粒之间的交界面。n n晶粒越细小，晶界面积越大。晶粒越细小，晶界面积越大。晶粒越细小，晶界面积越大。晶粒越细小，晶界面积越大。n n多晶体：多晶体：多晶体：多晶体：由多晶粒组成的晶体结构。由多晶粒组成的晶体结构。由多晶粒组成的晶体结构。由多晶粒组成的晶体结构。光学金相显示的纯铁晶界光学金相显示的纯铁晶界多晶体示意图多晶体示意图n n1. 1. 点缺陷点缺陷点缺陷点缺陷 n n空间三维尺寸都空间三维尺寸都空间三维尺寸都空间三维尺寸都很小的缺陷。很小的缺陷。很小的缺
12、陷。很小的缺陷。l空位空位l间隙原子间隙原子l置换原子置换原子n n2. 线缺陷线缺陷晶体中的位错晶体中的位错n n位错：位错：位错：位错：晶格中一部分晶体相对晶格中一部分晶体相对晶格中一部分晶体相对晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移，于另一部分晶体发生局部滑移，于另一部分晶体发生局部滑移，于另一部分晶体发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移面上滑移区与未滑移面上滑移区与未滑移面上滑移区与未刃型位错刃型位错 螺型位错螺型位错滑移区的交界线称作滑移区的交界线称作位错位错。分为。分为刃型位错刃型位错和和螺型位错螺型位错。刃型位错和螺型位错刃位错的形成刃位错的形成n n刃型位错：刃型位错：
13、刃型位错：刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出当一个完整晶体某晶面以上的某处多出当一个完整晶体某晶面以上的某处多出当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是余原子面的边缘就是余原子面的边缘就是余原子面的边缘就是刃型位错刃型位错刃型位错刃型位错。n n半原子面在滑移面以上的称半原子面在滑移面以上的称半原子面在滑移面以上的称半原子面在滑移面以上的称正位错正位错正位错正位错，用，用，用，用“ “ ” ”表示。
14、表示。表示。表示。n n半原子面在滑移面以下的称半原子面在滑移面以下的称半原子面在滑移面以下的称半原子面在滑移面以下的称负位错负位错负位错负位错，用，用，用，用“ “ ” ”表示。表示。表示。表示。n n位错密度：位错密度：位错密度：位错密度：单位体积内所包单位体积内所包单位体积内所包单位体积内所包含的位错线总长度。含的位错线总长度。含的位错线总长度。含的位错线总长度。 = S/V = S/V(cm/cm(cm/cm3 3或或或或1/cm1/cm2 2) )n n金属的位错密度为金属的位错密度为金属的位错密度为金属的位错密度为10104 410101212/cm/cm2 2n n位错对性能的影
15、响位错对性能的影响位错对性能的影响位错对性能的影响：金属的金属的金属的金属的塑性变形主要由位错运动引塑性变形主要由位错运动引塑性变形主要由位错运动引塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强起，因此阻碍位错运动是强起，因此阻碍位错运动是强起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。化金属的主要途径。化金属的主要途径。化金属的主要途径。n n减少或增加位错密度都可以减少或增加位错密度都可以减少或增加位错密度都可以减少或增加位错密度都可以提高金属的强度。提高金属的强度。提高金属的强度。提高金属的强度。金属晶须金属晶须退火态退火态(105-108/cm2) 加工硬化态加工硬化态(1011-101
16、2/cm2) n n3. 面缺陷面缺陷晶界与亚晶界晶界与亚晶界n n晶界是不同位向晶粒的过度部位晶界是不同位向晶粒的过度部位晶界是不同位向晶粒的过度部位晶界是不同位向晶粒的过度部位，宽度为，宽度为，宽度为，宽度为510510个原个原个原个原子间距，位向差一般为子间距，位向差一般为子间距，位向差一般为子间距，位向差一般为20402040。亚晶粒亚晶粒大角度和小角度晶界大角度和小角度晶界位位错错壁壁n n亚晶粒亚晶粒亚晶粒亚晶粒是组成晶粒的尺寸很是组成晶粒的尺寸很是组成晶粒的尺寸很是组成晶粒的尺寸很小，位向差也很小小，位向差也很小小，位向差也很小小，位向差也很小(10 2 (10 2 ) )的小晶块。的小晶块。的小晶块。的小晶块。n n亚晶粒之间的交界面称亚晶粒之间的交界面称亚晶粒之间的交界面称亚晶粒之间的交界面称亚晶亚晶亚晶亚晶界界界界。亚晶界也可看作亚晶界也可看作亚晶界也可看作亚晶界也可看作位错壁位错壁位错壁位错壁。
