金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)

1、 職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫金屬材料與熱處理課程金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)主講教師：徐 竹西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)中原子排列的不規(guī)則性和不完整性稱為晶體的缺陷。缺陷對晶體的性能有很大的影響,特別是對塑性變形、擴散、相變和強度等起著決定性作用。 根據(jù)晶體缺陷的大小可分為三類：點缺陷，線缺陷，面缺陷。一、點缺陷點缺陷是在空間三維方向上的尺寸都很小，約為幾個原子間距，又稱零維缺陷。當(dāng)晶格中某些原子由于某種原因，（如熱振動等）脫離其晶格結(jié)點而轉(zhuǎn)移到晶格間隙這樣就形成了點缺陷，晶體中的空位、間隙原子、雜質(zhì)原子都是點缺陷（如圖1）。圖1 點缺陷示意圖點缺陷的存在會引起周圍的晶格

2、發(fā)生畸變，從而使材料的性能發(fā)生變化.在空位和間隙原子附近，由于原子間作用力的平衡被破壞，使周圍原子發(fā)生靠攏或撐開，因此，發(fā)生晶格畸變，使金屬的強度提高，塑性下降。 二、線缺陷線缺陷是原子排列的不規(guī)則區(qū)在空間一個方向上的尺寸很大，而在其余兩個方向上的尺寸很小。如位錯。位錯可認(rèn)為是晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的局部滑移而造成?；撇糠峙c未滑移部分的交界線即為位錯線（如圖2）。 a）立體圖 b）平面圖圖2 刃形位錯示意圖由于晶體中局部滑移的方式不同，可形成不同類型的位錯，圖2為一種最簡單的位錯“刃型位錯”。因為相對滑移的結(jié)果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的邊緣好像插入晶體中的一把刀的刃口

3、，故稱“刃型位錯”。實際晶體中存在大量的位錯，一般用位錯密度來表示位錯的多少。位錯密度 ：單位體積中位錯線的總長度，或單位面積上位錯線的根數(shù)，單位cm-2）。位錯線附近的原子偏離了平衡位置，使晶格發(fā)生了畸變，對晶體的性能有顯著的影響。大量的實驗和理論研究表明，晶體的強度和位錯密度有如圖3的對應(yīng)關(guān)系，可見，當(dāng)晶體中位錯密度很低時，晶體強度很低；相反在晶體中位錯密度很高時，其強度很高。但目前的技術(shù)，僅能制造出直徑為幾微米的晶須，不能滿足使用上的要求，而位錯密度很高易實現(xiàn)，如劇烈的冷加工可使密度大大提高，這為材料強度的提高提供途徑。圖3 金屬強度與位錯密度的關(guān)系三、面缺陷面缺陷是原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間兩個方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小，如前面講的晶界和亞晶界是晶體中典型的面缺陷，顯然在晶界處原子排列很不規(guī)則，亞晶界處原子排列不規(guī)則程度雖較晶界處小，但也是不規(guī)則的，可以看作是由無數(shù)刃型位錯