金属晶体的概念

2019-07-0114:34:19金属晶体的概念已关闭评论

不同类别的金属材料其性能各有差异,即使是同种金属材料,在不同的加工工艺条件下,其力学性能也可能有较大差异。这种性能差异是由金属的内部微观结构所决定的。因此,了解金属的内部微观结构及其对金属性能的影响,将对选择材料及其加工工艺,具有非常重要的意义。

2.1 金属的晶体结构

金属和合金在固态下通常都是晶体,它们的很多特性与其结晶状态有关。要了解金属与合金的内部微观结构,首先要掌握其晶体结构的情况。

2.1.1 晶体的基本概念

固体物质按原子聚集状态不同分为晶体与非晶体两大类。晶体的原子按一定几何形状作有规律排列,如金刚石、石墨及一切固态的金属和合金,如图1.2.1(a)所示。而非晶体内部原子是无规则堆积在一起的,如玻璃、沥青、松香等。由于晶体和非晶体的内部结构不同,两者的性能也不同:晶体具有固定的熔点和各向异性的特征,而非晶体则没有固定的熔点,并且是各向同性。

通过X线晶体结构分析,可以测得晶体中原子的排列规律,如图1.2.1(a)所示。为了便于描述晶体内部原子排列的规律,将每一个原子抽象成一个几何点,把这些几何点用直线连接起来,使之构成一个空间格子,如图1.2.1(b)所示。这种描述原子在晶体中规律排列方式的空间格子称为晶格。

晶格实质上是由一些最基本的几何单元重复堆砌而成的。因此只要取晶格中的一个最基本的几何单元进行分析,便能从中找出整个晶格排列规律,如图1.2.1(c)所示。这种构成晶格的最基本的几何单元称为晶胞。

晶胞的大小以其各边尺寸a,b,c表示,称为晶格常数,度量单位均为Å(1Å= 1×10-10 m)。晶胞各边之间的夹角分别以α,β,γ表示,如图1.2.1(c)所示。

各种晶体由于其晶格类型和晶格常数不同,则呈现出不同的物理、化学及力学性能。

金属晶体的概念

图1.2.1 简单立方晶格与晶胞示意图

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