金屬晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶

1、關(guān)于金屬的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶第一張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶第二張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月內(nèi)容1晶體的基本知識(shí)2金屬的晶體結(jié)構(gòu)3合金的晶體結(jié)構(gòu)4實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)第三張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1 晶體與非晶體一、晶體與非晶體的區(qū)別(a) 是否具有周期性、對(duì)稱性； (b) 是否長(zhǎng)程有序； (c) 是否有確定的熔點(diǎn)； (d) 是否各向異性。第四張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 晶體 材料中的原子（離子、分子）在三維空間呈規(guī)則，周期性排列。非晶體 ： 蜂蠟、玻璃 等。晶體金剛石、NaCl、冰 等。 非晶體 原子無(wú)規(guī)則堆積，也稱為

2、“過(guò)冷液體” 。液體第五張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、晶格、晶胞和晶格常數(shù)1晶體結(jié)構(gòu) 晶體中原子（離子或分子）在空間的具體排列。2陣點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)） 把原子（離子或分子）抽象為規(guī)則排列于空間的幾何點(diǎn)，稱為陣點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)。晶體結(jié)構(gòu)第六張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月原子（離子）的剛球模型原子中心位置 晶體結(jié)構(gòu)第七張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶胞點(diǎn)陣（晶格）模型第八張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3點(diǎn)陣 在空間的排列方式稱為空間點(diǎn)陣（簡(jiǎn)稱點(diǎn)陣）。4晶面 點(diǎn)陣中的結(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的平面。5晶向 點(diǎn)陣中的結(jié)點(diǎn)所組成的直線。晶體結(jié)構(gòu)第九張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6

3、晶格 把點(diǎn)陣中的結(jié)點(diǎn)假想用一系列平行直線連接起來(lái)構(gòu)成空間格子稱為晶格。7晶胞 構(gòu)成晶格的最基本單元。 由于晶體中原子排列的規(guī)律 性，可以用晶胞來(lái)描述其排列 特征。晶胞第十張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8晶格常數(shù) 晶胞的棱邊長(zhǎng)度a、b、c和棱間夾角、是衡量晶胞大小和形狀的六個(gè)參數(shù)，其中a、b、c稱為晶格常數(shù)或點(diǎn)陣常數(shù)。 其大小用A來(lái)表示（1A=10-8cm） 若a=b=c，=90這種晶胞就稱為簡(jiǎn)單立方晶胞。具有簡(jiǎn)單立方晶胞的晶格叫做簡(jiǎn)單立方晶格。第十一張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶胞XYZabc晶格常數(shù)a，b，c第十二張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月9 晶格的致密度

4、：是指其晶胞中所包含的原子所占有的體積與該晶胞體積之比。第十三張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2 金屬晶體結(jié)構(gòu)一、金屬的特性和金屬鍵1.金屬鍵：金屬原子間的結(jié)合鍵。特點(diǎn)是電子公有化。電子云2.電子云：當(dāng)金屬原子結(jié)合成晶體時(shí)，價(jià)電子不再被束 縛在各個(gè)原子上，而是在整個(gè)晶體內(nèi)運(yùn)動(dòng)， 從而形成電子云。導(dǎo)電，導(dǎo)熱，高強(qiáng)度和塑 性，緊密排列和對(duì)稱。 3.金屬晶體：失去價(jià)電子的金屬正離子與組成電子云的自由電子之間產(chǎn)生的靜電引力使金屬原子結(jié)合在一起，從而形成了金屬晶體。第十四張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、常見(jiàn)金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型 體心立方晶格

5、 面心立方晶格 密排六方晶格 常見(jiàn)金屬的晶體結(jié)構(gòu)（90）第十六張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（1）體心立方晶格 bcc鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)和-Fe(溫度小于912純鐵)。第十七張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月體心立方晶胞（體心立方晶格最小單位）晶格常數(shù)：a=b=c； =90晶胞原子數(shù)：原子半徑：致密度：0.68致密度=Va /Vc，其中Vc:晶胞體積a3Va:原子總體積24r3/3XYZabc2r2raa2第十八張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）面心立方晶格 fcc鋁(Al)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉛(Pb)和-Fe等（溫度在1394912

6、純鐵)。 第十九張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月面心立方晶胞晶格常數(shù)：a=b=c； =90晶胞原子數(shù)：原子半徑：致密度：0.74XYZabc密排方向4第二十張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（3）密排六方晶格 hcpC（石墨）、Mg、Zn 等晶格常數(shù)底面邊長(zhǎng)a底面間距c側(cè)面間角120側(cè)面與底面夾角90晶胞原子數(shù)：6原子半徑：a/2致密度：0. 74鈹(Be)、鎂(Mg)、鋅(Zn)、鎘(Cd) 第二十一張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.金屬晶體中的晶面和晶向XYZabc晶面通過(guò)原子中心的平面晶向通過(guò)原子中心的直線所指的方向XYZabc第二十二張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2

7、022年6月3.金屬晶體的特性（1）有確定的熔點(diǎn)熔點(diǎn)晶體非晶體時(shí)間溫度晶體和非晶體的熔化曲線第二十三張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）各向異性XYZXYZ第二十四張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、晶面及晶向指數(shù)在研究金屬晶體結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)及其性能時(shí)，往往需要分析它們的各種晶面和晶向中原子分布的特點(diǎn)，這樣有必要給各種晶面和晶向定出一定的符號(hào)，以表示出它們?cè)诰w中的方向，從而便于分析，晶面和晶向的這種符號(hào)分別叫“晶面指數(shù)”和“晶向指數(shù)”。晶向：各個(gè)方向上的原子列。晶面：原子面第二十五張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（一）晶面指數(shù)的確定 如圖 設(shè)晶格中，某一原子為原點(diǎn)，通過(guò)

8、該點(diǎn)平行于晶胞的三棱邊作OX、OY、OZ三坐標(biāo)軸，以晶格常數(shù)a、b、c分別作為相應(yīng)的三個(gè)坐標(biāo)軸上的度量單位，求出所需確定的晶面在三坐標(biāo)軸上的截距； 將所得三截距之值變?yōu)榈箶?shù)； 再將這三個(gè)倒數(shù)按比例化為最小整數(shù)并加上一圓括號(hào) 即為晶面指數(shù)。 一般表示形式：（hkl) 。 晶面指數(shù)的確定 第二十六張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1PBEQ面：在三坐標(biāo)軸上的截距分別是1/2，1，； 截距倒數(shù)分別是：2，1，0；化為最小整數(shù)后的晶面指數(shù)（210）2AGE面： 截距1，1，1； 倒數(shù)1，1，1 ，晶面指數(shù)（111）3DBEG面：截距1，1，； 倒數(shù) 1，1，0，晶面指數(shù)（110）4DCFG面：截

9、距1，；倒數(shù)1，0，0， 晶面指數(shù)（100） 值得注意：晶面指數(shù)，并非僅指一晶格中的某一個(gè)晶面，而是泛指該晶格中 所有那些與其相平行的位向相同的晶面。 在一種晶格中，如果某些晶面，雖然 它們的位向不同，但原子排列相同。 如（100）、（010）及 （001）等，這時(shí) 若不必要予以區(qū)別時(shí)，可把這些晶面統(tǒng) 用100表示。 即：（hkl)這類符號(hào)系指某一確定位向的 晶面指數(shù)； 而hkl則可指所有那些位向不同而原子排 晶面指數(shù)的確定列相同的晶面指數(shù)。第二十七張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二） 晶向指數(shù)的確定 通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)引一直線，使其平行于所求的晶向； 求出該直線上任意一點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)值；

10、將三個(gè)坐標(biāo)值按比例化為最小整數(shù)，加一方括號(hào)，即為所求的晶面指數(shù)，其一般形式uvw。 如：AB的晶向指數(shù)：過(guò)O作一平行直線OP, 其上任一點(diǎn)的坐標(biāo)（1，1，0）,這樣所求 AB的晶向指數(shù)即為110； OB：本身過(guò)原點(diǎn)不必作平行線，其上任一 點(diǎn)的坐標(biāo)（111），其晶向指數(shù)111； OC：其上任一點(diǎn)C的坐標(biāo)（100），其晶 相指數(shù)100。 同理：OD晶向指數(shù)010,OA為001。同樣 100代表方向相同的一組晶向, 晶向指數(shù)的確定而則代表方向不同但原子排列 相同的晶向第二十八張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、晶面和晶向原子密度第二十九張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十張，PPT

11、共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶面第三十一張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶向第三十二張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 不同晶面或晶向上原子密度不同,引起性能不同的現(xiàn)象稱謂各向異性。 如體心立方晶格的鐵晶體，在方向的E290000MN/m2，在方向 E135000MN/m2。 破裂。 工業(yè)材料中，各向異性不明顯。 E210000MN/m2第三十三張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 3 合金的晶體結(jié)構(gòu)一、合金的基本概念 1合金：由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素通過(guò)熔化或其它方法結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。 2組元：組成合金的獨(dú)立的、最基本的單元叫做

12、組元。組元可以是純?cè)鼗蚍€(wěn)定化合物。第三十四張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 3二元合金：由兩個(gè)組元組成的合金稱為二元合金, 例如工程上常用的鐵碳合金、銅鎳合金、鋁銅合金等。 4相：在金屬或合金中，凡化學(xué)成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同并有界面與其它部分分開(kāi)的均勻組成部分叫做相。用于描述金屬或者合金中元素的結(jié)合方式。第三十五張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、（固態(tài)）合金的相結(jié)構(gòu)固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)有兩大類：固溶體和金屬化合物。（一 ）固溶體（固態(tài)溶液） 固溶體：合金組元通過(guò)“溶解”形成一種成分和性能均勻的、且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相。 溶劑：與固溶體晶格相同的組元，一般在合金中含量較多；

13、溶質(zhì)：以原子狀態(tài)分布在溶劑晶格中，一般含量較少。第三十六張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1. 固溶體的分類（1）按溶質(zhì)原子的位置分 固溶體可分為置換固溶體與間隙固溶體兩種。 置換固溶體中溶質(zhì)原子代換了溶劑晶格某些結(jié)點(diǎn)上的原子; 間隙固溶體中溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙之中。 第三十七張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月置換固溶體 間隙固溶體（2）溶解度分 固溶體可分為有限固溶體和無(wú)限固溶體兩種。若溶質(zhì)可以任意比例溶入，即溶質(zhì)溶解度可達(dá)100%，則固溶體為無(wú)限固溶體。（3）分布有序度分 固溶體分無(wú)序固溶體和有序固溶體兩種。溶質(zhì)原子有規(guī)則分布的為有序固溶體；無(wú)規(guī)則分布的為無(wú)序固溶體。第三

14、十八張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 固溶體的性能溶質(zhì)原子溶入晶格畸變位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力上升金屬塑性變形困難強(qiáng)度、硬度升高。這種通過(guò)形成固溶體，使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化是金屬?gòu)?qiáng)化的一種重要形式。在溶質(zhì)含量適當(dāng)時(shí)，可顯著提高材料的強(qiáng)度和硬度，而塑性和韌性沒(méi)有明顯降低。第三十九張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月純銅的 b 為220MPa, 硬度為40HB, 斷面收縮率 為70%。當(dāng)加入1%鎳形成單相固溶體后, 強(qiáng)度升高到390MPa, 硬度升高到70HB, 而斷面收縮率仍有50%。所以固溶體的綜合機(jī)械性能很好, 常常作為結(jié)構(gòu)合金的基體相。 第四十張，PPT共一百

15、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月固溶體類型ZXY間隙原子間隙固溶體置換固溶體置換原子YXZ第四十一張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月固溶強(qiáng)化形成固溶體使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象正常晶格晶格畸變第四十二張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶格畸變小原子置換引起的晶格畸變間隙原子引起的晶格畸變第四十三張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(二) 金屬化合物溶劑A + 溶質(zhì)B = C例如: 3Fe + C = Fe3C 體心 六方 復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有原子整數(shù)倍關(guān)系第四十四張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 3Fe + C = Fe3C 體心 六方 復(fù)雜結(jié)構(gòu) 8000%HB 8

16、0 3 50% 0%合金組元相互作用形成的晶格類型和特性完全不同于任一組元的新相即為金屬化合物, 或稱中間相。 第四十五張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 滲碳體( Fe3C )晶格結(jié)構(gòu)示意圖第四十六張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月金屬化合物的主要性能具有一定程度的金屬性質(zhì)。具有較高的熔點(diǎn)。硬度較高。脆性高。第四十七張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4 實(shí)際金屬晶體結(jié)構(gòu)（一）單晶體與多晶體單晶體：一塊晶體，其內(nèi)部的晶格位向完全一致，稱這塊晶體為單晶體。單晶硅、單晶鍺 在一塊很小的金屬中也含著許多的小晶體，每個(gè)小晶體的內(nèi)部，晶格位向都是均勻一致的，而各個(gè)小晶體之間，彼此的位向

17、都不相同。這種小晶體的外形呈顆粒狀，稱為“晶粒”。第四十八張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 晶粒與晶粒之間的界面稱為“晶界”。在晶界處，原子排列為適應(yīng)兩晶粒間不同晶格位向的過(guò)度，總是不規(guī)則的。 多晶體：實(shí)際上由多個(gè)晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為“多晶體”。第四十九張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)于單晶體，由于各個(gè)方向上原子排列不同，導(dǎo)致各個(gè)方向上的性能不同，即“各向異性”的特點(diǎn)；而多晶體對(duì)每個(gè)小晶粒具有“各向異性”的特點(diǎn)，而就多晶體的整體，由于各小晶粒的位向不同，表現(xiàn)的是各小晶粒的平均性能，不具備“各向異性”的特點(diǎn)。單晶體 多晶體 第五十

18、一張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月多晶體結(jié)構(gòu)晶粒晶界顯微組織亞晶粒（晶粒，晶格，區(qū)域，方位差異）第五十二張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月多晶體結(jié)構(gòu)中，一般晶粒尺寸小，如鋼鐵材料晶粒尺寸一般為10-1-10-3mm左右，必須通過(guò)顯微鏡放大 幾十倍乃至幾百倍以上才能觀察到。在顯微鏡下不能直接觀察到這些小晶體的立體形態(tài)，而只能觀察到所要研究的金屬試樣表面所截晶粒的平面圖形。第五十三張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月這種在顯微鏡下所觀察到的金屬材料各種類晶粒的顯微形態(tài)，即晶粒的形狀、大小、數(shù)量和分布等情況，稱為顯微組織或金相組織，簡(jiǎn)稱組織。金屬材料的組織決定了金屬材料的性能。實(shí)驗(yàn)

19、和理論都證實(shí)，金屬的晶粒越細(xì)，金屬材料在室溫時(shí)的強(qiáng)度、硬度就越高，塑件和韌性也越好。 第五十四張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月顯微組織第五十五張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月顯微組織不同放大倍數(shù)下金屬的顯微組織第五十六張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月顯微組織不同含碳量的顯微組織第五十七張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在金屬中還存在著各種各樣的晶格缺陷，按其幾何形式的特點(diǎn)，分為如下三類：1.點(diǎn)缺陷原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間三個(gè)方向尺寸都很小。晶體中的空位、間隙原子、雜質(zhì)原子都是點(diǎn)缺陷。 點(diǎn)缺陷示意圖（二）實(shí)際晶體缺陷第五十八張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月

20、如果間隙原子是其它元素就稱為異類原子 （雜質(zhì)原子）空位 間隙原子第五十九張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）晶體缺陷當(dāng)晶格中某些原子由于某種原因，（如熱振動(dòng)等）脫離其晶格結(jié)點(diǎn)而轉(zhuǎn)移到晶格間隙這樣就形成了點(diǎn)缺陷，點(diǎn)缺陷的存在會(huì)引起周?chē)木Ц癜l(fā)生畸變，從而使材料的性能發(fā)生變化，如屈服強(qiáng)度提高和電阻增加等。 第六十張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）晶體缺陷2.線缺陷原子排列的不規(guī)則區(qū)在空間一個(gè)方向上的尺寸很大，而在其余兩個(gè)方向上的尺寸很小。如：位錯(cuò)。位錯(cuò)可認(rèn)為是晶格中一部分晶體相對(duì)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(cuò)線。由于晶體中局部滑移的方式不

21、同，可形成不同類型的位錯(cuò)，第六十一張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 位錯(cuò)理論是30年代發(fā)展起來(lái)的, 為了解釋金屬的范性形變(塑性)。為什么有的金屬很軟, 而有的硬? 對(duì)軟金屬, 按照理論，若把金屬鍵的鍵力求和, 其合力遠(yuǎn)超過(guò)使金屬產(chǎn)生形變的力。雖然最初位錯(cuò)慨念是為了說(shuō)明機(jī)械強(qiáng)度提出的, 但是后來(lái)人們發(fā)現(xiàn), 它影響著晶體的力學(xué), 電學(xué), 光學(xué)等方面的性能, 并且直接關(guān)系到晶體的生長(zhǎng)過(guò)程。幾何學(xué)、量子、彈性、晶體學(xué)、物理化學(xué)、熱力、統(tǒng)計(jì)、波動(dòng)第六十二張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶體中通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)而造成滑移的示意圖 第六十三張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 圖為一種最簡(jiǎn)單

22、的位錯(cuò)“刃型位錯(cuò)”。因?yàn)橄鄬?duì)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，故稱“刃型位錯(cuò)”。線缺陷示意圖第六十四張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月刃位錯(cuò) 刃位錯(cuò) 第六十五張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月螺位錯(cuò)第六十六張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)際晶體中存在大量的位錯(cuò),一般用位錯(cuò)密度來(lái)表示位錯(cuò)的多少。位錯(cuò)密度 ：?jiǎn)挝惑w積中位錯(cuò)線的總長(zhǎng)度, 或單位面積上位錯(cuò)線的根數(shù),單位cm2位錯(cuò)線附近的原子偏離了平衡位置,使晶格發(fā)生了畸變,對(duì)晶體的性能有顯著的影響。實(shí)驗(yàn)和理論研究表明:晶體的強(qiáng)度和位錯(cuò) 密度有如圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第六十七張，PPT共一

23、百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)晶體中位錯(cuò)密度很低時(shí),晶體強(qiáng)度很高；相反在晶體中位錯(cuò)密度很高時(shí),其強(qiáng)度也很高。位錯(cuò)密度很高易實(shí)現(xiàn),如劇烈的冷加工可使密度大大提高,這為材料強(qiáng)度的提高提供途徑。金屬?gòu)?qiáng)度與位錯(cuò)密度的關(guān)系第六十八張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.面缺陷原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間兩個(gè)方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界（大角度）和亞晶界（小角度）是晶體中典型的面缺陷。面缺陷 第六十九張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月其相鄰兩晶粒之間的位向差多數(shù)為30-40的大角度。晶界處原子的排列必須從一種晶粒的位向過(guò)渡到另一種晶粒的位向，因此晶界成為兩晶粒之間原子無(wú)規(guī)則排列的

24、過(guò)渡層。 在實(shí)際金屬晶體中的晶粒內(nèi)部，存在圖（b）所示的面缺陷，有許多尺寸的小晶塊，它們之間的位向差很小，只有幾分、幾秒，一般小于12，它們相互鑲嵌成一顆晶粒。在這些小晶塊的內(nèi)部原子排列的位向是一致的，這些小晶塊稱為亞晶粒(或亞結(jié)構(gòu)，或鑲嵌塊)，相鄰亞晶粒之間的界面稱為亞晶界。 第七十張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月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(wú)數(shù)刃型位錯(cuò)組成的位錯(cuò)墻。這樣晶界及亞晶界愈多，晶格畸變?cè)酱?，且位錯(cuò)密度愈大，晶體的強(qiáng)度愈高。第七十一張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶粒（單晶體）晶界第七十二張，PP

25、T共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月亞晶界亞晶界面缺陷引起晶格畸變，晶粒越細(xì)，則晶界越多，強(qiáng)度和塑性越高。第七十三張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月上述多晶體結(jié)構(gòu)和缺陷的形成原因是什么？第七十四張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5 金屬結(jié)晶（形核、生長(zhǎng)）凝固的概念 : 液體 - 固體（晶體 或 非晶體）結(jié)晶的概念: 液體 - 晶體;是指金屬?gòu)母邷匾后w狀態(tài)冷卻凝固為固體(晶體)狀態(tài)的過(guò)程 再結(jié)晶的概念：金屬?gòu)囊环N固體晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N固體晶態(tài)的過(guò)程稱為二次結(jié)晶或重結(jié)晶。第七十五張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)晶的過(guò)冷現(xiàn)象（純金屬） 過(guò)冷：金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于其理論結(jié)晶溫度的

26、現(xiàn)象。 指液態(tài)金屬實(shí)際冷卻到結(jié)晶溫度以下而暫不結(jié)晶的 現(xiàn)象。理論結(jié)晶溫度：金屬的結(jié)晶速度恰好等于熔化速度時(shí)所對(duì) 應(yīng)的溫度。當(dāng)高于這個(gè)溫度時(shí)，金屬便不 斷融化，當(dāng)?shù)陀谶@個(gè)溫度的時(shí)候，便不斷 結(jié)晶。第七十六張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月過(guò)冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差：T=T0-Tn 。 過(guò)冷是結(jié)晶的必要條件。冷卻曲線圖第七十七張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月冷速越快，過(guò)冷度越大第七十八張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶核的形成和生長(zhǎng)晶核：形成規(guī)則排列的原子集團(tuán)而成為結(jié)晶的核心。晶核分為自發(fā)晶核和外來(lái)晶核兩種。 結(jié)晶過(guò)程：液態(tài)金屬中原子結(jié)晶的過(guò)程，即晶核不斷地形成及

27、長(zhǎng)大的過(guò)程，直到液態(tài)金屬已全部耗盡，結(jié)晶過(guò)程也就完成了。 第七十九張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月金屬的結(jié)晶結(jié)晶過(guò)程即結(jié)晶的一般過(guò)程為：開(kāi)始慢，中間快，再變慢 晶胚 晶核 晶粒 晶體液體結(jié)晶液態(tài)金屬形核晶核長(zhǎng)大完全結(jié)晶條件適宜 T 長(zhǎng)大 第八十張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月形核方式金屬的結(jié)晶自發(fā)形核（均質(zhì)形核）非自發(fā)形核（非均質(zhì)形核）晶體生長(zhǎng)方式平面長(zhǎng)大（小體積液體） 枝晶長(zhǎng)大（實(shí)際金屬）一次晶軸二次晶軸固體界面第八十一張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月即結(jié)晶的一般過(guò)程為：開(kāi)始慢，中間快，再變慢相互抵觸不規(guī)則外形晶塊亞晶界位錯(cuò)第八十二張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

28、6月在不同冷卻條件下所得到的晶粒度第八十三張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月與結(jié)晶進(jìn)程有關(guān)的概念 形核率（N）：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位體積液體中 形成的晶核數(shù)量。長(zhǎng)大速度：晶核生長(zhǎng)過(guò)程中，液固界面在垂直界面 方向上單位時(shí)間內(nèi)遷移的距離。用G表示。過(guò)冷度的影響第八十四張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月提高過(guò)冷度過(guò)冷度T提高，N提高、G提高過(guò)冷T太高，N降低、G降低過(guò)冷度越大，相變驅(qū)動(dòng)力越大，凝固或者結(jié)晶速度越快。第八十五張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月影響過(guò)冷度的因素金屬特性。金屬中的雜質(zhì)含量。冷卻速度。第八十六張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶體的長(zhǎng)大(1)平面長(zhǎng)大 當(dāng)冷卻速度較慢時(shí)，純度較高的金屬晶體以此方式長(zhǎng)大。(2)樹(shù)枝狀長(zhǎng)大 當(dāng)冷卻速度較快時(shí)，特別是有雜質(zhì)的時(shí)候，金屬晶體以此方式長(zhǎng)大。 (3)實(shí)際金屬結(jié)晶 晶體多以樹(shù)枝狀長(zhǎng)大方式長(zhǎng)大。第八十七張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第八十八張，PPT共一百頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)晶后晶粒大小晶粒度的概念：?jiǎn)挝幻娣e上的晶粒