第一章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能

第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能第一頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四主要內(nèi)容：緒論第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與性能第二章純金屬的結(jié)晶和單元相圖第三章二元合金的相結(jié)構(gòu)與結(jié)晶第四章鐵碳合金相圖金屬學(xué)第五章回復(fù)與再結(jié)晶第六章工業(yè)用鋼常識(shí)第二頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四主要參考書(shū)《材料結(jié)構(gòu)與性能》李宗全陳湘明主編浙江大學(xué)出版社

（參考：第1、2、9章，材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系）《金屬學(xué)原理》侯增壽主編上?？萍汲霭嫔?/p>

（參考：二元合金相圖部分）《金屬材料學(xué)》王笑天主編機(jī)械工業(yè)出版社

（參考：鋼的牌號(hào)、微量元素等）《材料科學(xué)基礎(chǔ)》杜丕一主編機(jī)械工業(yè)出版社出版

（參考：第1篇，晶體學(xué)部分）認(rèn)真聽(tīng)課，記好筆記，課下及時(shí)復(fù)習(xí)，弄懂搞明，不可欠賬，避免前松后緊，不用功學(xué)不好。學(xué)習(xí)本課程的要求第三頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四緒論一.材料的分類(lèi)（classifications）化學(xué)組成分類(lèi)components金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料作用分類(lèi)Function功能材料結(jié)構(gòu)材料第四頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四無(wú)機(jī)非金屬材料第五頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四高分子材料第六頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、材料的發(fā)展歷程人類(lèi)歷史的發(fā)展可用使用材料劃分：石器時(shí)代石斧、鑿、刀、鏟、箭頭、紡輪、缽等西安半坡遺址第七頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四早在新石器時(shí)代(公元前6000-5000年)，中華民族的先人們用粘土(主要成分為SiO2，Al2O3)燒制成陶器。陶器時(shí)代第八頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四青銅器時(shí)代我國(guó)青銅的冶煉在夏朝(公元前2140年始)以前就開(kāi)始了，到殷、西周時(shí)期已發(fā)展到很高的水平。司母戊大鼎湖北江陵楚墓出土越王勾踐寶劍第九頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四中國(guó)古代鐵器的金相組織湖南長(zhǎng)沙砂子塘戰(zhàn)國(guó)凹形鐵鋤鐵器時(shí)代早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期出現(xiàn)煉鋼,早期熱處理秦漢時(shí)期發(fā)達(dá)（早歐洲2千年）。第十頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四瓷器（高嶺土、粘土、瓷石、瓷土）我國(guó)在東漢時(shí)期發(fā)明了瓷器，成為最早生產(chǎn)瓷器的國(guó)家。瓷器是中國(guó)文化的象征，對(duì)世界文明產(chǎn)生了極大的影響。

鋼鐵在當(dāng)今的生活和生產(chǎn)中占有重要地位。隨著航空、航天、電子、通訊等技術(shù)以及機(jī)械、化工、能源等工業(yè)的發(fā)展，復(fù)合材料和納米材料的研究和應(yīng)用引起了人們的重視。第十一頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四鋼鐵是怎樣煉成的？第十二頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能一.金屬的定義1.化學(xué)中的定義：廣義講：金屬是一種與非金屬元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)能將其最外層電子讓給非金屬元素的一種元素。俠義講：其氧化物、氫氧化物具有堿性，與酸反應(yīng)能形成鹽的元素。2.工程中的定義：

具有一定金屬性能的物質(zhì)。第一節(jié)金屬的概述固態(tài)時(shí)具有金屬光澤和可鍛性，具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等。第十三頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四（一）金屬原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)最外層電子數(shù)很少，一般只有1～2個(gè)，多不超過(guò)4個(gè)；最外層電子與原子核的結(jié)合力較弱，易失去電子；（二）金屬原子間的結(jié)合方式以金屬鍵的方式相結(jié)合外層電子脫落，形成自由電子二.金屬的特性第十四頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二節(jié)金屬的晶體結(jié)構(gòu)晶體——內(nèi)部原子（分子、離子）在三維空間呈規(guī)則的周期性重復(fù)排列。非晶體——原子無(wú)規(guī)則堆積，也稱(chēng)為“過(guò)冷液體”。一、晶體的基本概念非晶體:蜂蠟、玻璃等。晶體金剛石、NaCl、冰等。液體第十五頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四晶體與非晶體有哪些區(qū)別？七大性質(zhì)（1）各向異性（2）固定熔點(diǎn)（3）穩(wěn)定性（4）自限性（5）對(duì)稱(chēng)性（6）均勻性(均一性)（7）晶面角守恒定律自限性：晶體具有自發(fā)地形成封閉的凸幾何多面體外形能力的性質(zhì)。對(duì)稱(chēng)性：指晶體的物理化學(xué)性質(zhì)能夠在不同的方向或位置上有規(guī)律地出現(xiàn)，也稱(chēng)周期。均勻性：指晶體在任一部位上都具有相同性質(zhì)的特征。第十六頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四各向異性不同晶面或晶向上原子密度不同引起性能不同的現(xiàn)象.XYZXYZ第十七頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四有確定的熔點(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十八頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四原子（離子）的剛球模型原子中心位置二、晶體的結(jié)構(gòu)第十九頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四晶胞點(diǎn)陣（晶格）模型為了研究方便，將原子或原子團(tuán)（分子或分子團(tuán)）抽象為一個(gè)點(diǎn)，代表原子的震動(dòng)中心，這樣原子在空間的規(guī)則排列，就成為一系列點(diǎn)在空間的規(guī)則排列，稱(chēng)為空間點(diǎn)陣。陣點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）晶格第二十頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四晶胞XYZabc晶格常數(shù)a，b，c，α，β，γ從晶格中選取出的有代表性的幾何單元，稱(chēng)為晶胞。整個(gè)晶格就是晶胞在空間重復(fù)堆積而成。第二十一頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四點(diǎn)陣類(lèi)型根據(jù)晶格常數(shù)的不同，法國(guó)晶體學(xué)家布拉菲用數(shù)學(xué)方法證明，空間點(diǎn)陣只能有14種，稱(chēng)為布拉菲點(diǎn)陣。分屬7大晶系。序號(hào)點(diǎn)陣類(lèi)型晶系晶族序號(hào)點(diǎn)陣類(lèi)型晶系晶族1簡(jiǎn)單三斜三斜低級(jí)晶族8簡(jiǎn)單六方六方中級(jí)晶族2簡(jiǎn)單單斜單斜9菱形（三角）菱方3底心單斜10簡(jiǎn)單四方四方（正方)4簡(jiǎn)單正交正交11體心四方5底心正交12簡(jiǎn)單立方立方高級(jí)晶族6體心正交13體心立方7面心正交14面心立方第二十二頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十三頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四底心單斜簡(jiǎn)單三斜簡(jiǎn)單單斜簡(jiǎn)單立方體心立方面心立方第二十四頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四簡(jiǎn)單菱方簡(jiǎn)單六方簡(jiǎn)單四方體心四方第二十五頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四底心正交簡(jiǎn)單正交面心正交體心正交第二十六頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四密堆原理

從球體堆積角度來(lái)說(shuō)，球的堆積密度越大系統(tǒng)內(nèi)能就越小——球體最緊密堆積原理。等徑球體堆積ABAB型第二十七頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十八頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四等徑球體堆積ABCABC型第二十九頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四不等徑球體堆積大球作緊密堆積，對(duì)小球則填充在其空隙位置中，稍大的填充在八面體空隙中，稍小的填充四面體空隙中；對(duì)實(shí)際晶體，由于負(fù)離子半徑之比正離子半徑大的多，所以，負(fù)離子作緊密堆積，而正離子填充在四面體和八面體空隙中。

第三十一頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、三種常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)（1）體心立方晶格bcc（2）面心立方晶格fcc（3）密排六方晶格hcp第三十二頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四（1）體心立方晶格bcc-Fe（常溫鐵）、W、V、Mo等體心立方晶格組織材料較硬，抗力較大，不易鍛造第三十三頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四體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：0.68致密度=Va/Vc，其中Vc:晶胞體積a3Va:原子總體積24r3/3XYZabc2r2raa2第三十四頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四

體心立方結(jié)構(gòu)中的間隙第三十五頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四（2）面心立方晶格fcc-Fe、Cu、Ni、Al、Au、Ag等較軟，易變形，塑性好。第三十六頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四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第三十七頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四

面心立方結(jié)構(gòu)中的間隙第三十八頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四（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第三十九頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四四、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第四十頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四點(diǎn)陣幾何元素表示法（1）坐標(biāo)系的建立※注意：這種坐標(biāo)系統(tǒng)，在不同的晶系中是不同的，即點(diǎn)陣常數(shù)是不同的。如：立方晶系是一個(gè)直角坐標(biāo)系，α=β=γ=90，a=b=c。三斜晶系α≠β≠γ，a≠b≠c。XYZabc第四十一頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四（二）陣點(diǎn)位置表示法點(diǎn)陣的陣點(diǎn)位置是以它們的坐標(biāo)值來(lái)表示的。

空間中任一陣點(diǎn)P的位置可以用空間矢量來(lái)表示式中，為從原點(diǎn)到陣點(diǎn)P的矢量；分別表示沿三個(gè)點(diǎn)陣矢量的平移量，亦即該陣點(diǎn)的坐標(biāo)。XYZabcAPBC第四十二頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四練習(xí)

第四十三頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四（三）晶向指數(shù)與晶面指數(shù)1.晶向指數(shù)舉例說(shuō)明（米勒（Miller）指數(shù)）第四十四頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四OA[212]OB[111]OC[110]CA[02]A/1-1/2第四十五頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四總結(jié)：確定晶向指數(shù)的一般步驟（1）以晶胞的晶軸為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系，以點(diǎn)陣矢量的長(zhǎng)度（即晶胞邊長(zhǎng)）作為坐標(biāo)軸的長(zhǎng)度單位。（2）平移，使晶向從原點(diǎn)O出發(fā)。（3）從0點(diǎn)出發(fā)，沿晶向方向取最近一個(gè)點(diǎn)，寫(xiě)出坐標(biāo)（）（4）化為最小整數(shù)，加上方括號(hào)[]，負(fù)號(hào)記于數(shù)字上方。一般情況，對(duì)通過(guò)任一兩點(diǎn)M,N的MN晶向符號(hào)為。如上圖CA方向的晶向符號(hào)確定A點(diǎn)坐標(biāo)（11），C點(diǎn)坐標(biāo)（110），則CA晶向符號(hào)[1-1，-1，1-0]→[01]→[02]。第四十六頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四※注意：晶向符號(hào)不僅代表一根直線方向，而且代表所有平行于這根直線的直線方向。

晶向族的概念：原子排列相同而空間位向不同的所有晶向，稱(chēng)為晶向族，用<>表示。如：立方晶系體對(duì)角線第四十七頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.晶面指數(shù)晶面在晶體中的方位可用晶面指數(shù)表示。xy2a2b3cm例：第四十八頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四當(dāng)晶面平行某一晶軸，則晶面在該晶軸上截距為∞，倒數(shù)為0

。（1）以晶胞的晶軸為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系，以點(diǎn)陣矢量的長(zhǎng)度（即晶胞邊長(zhǎng)）作為坐標(biāo)軸的長(zhǎng)度單位。（2）求出待定晶面在坐標(biāo)軸X、Y、Z上的相應(yīng)截距。（3）取截距倒數(shù)。（4）化為沒(méi)有公約數(shù)的最簡(jiǎn)整數(shù)h、k、l，加上（），負(fù)號(hào)標(biāo)于數(shù)字上方。即晶面指數(shù)可以表示為(hkl)?？偨Y(jié)：確定晶面指數(shù)的一般步驟：第四十九頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四六個(gè)晶面第五十頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四晶面族的概念：晶面族――位向不同而原子排列完全相同的所有晶面，用{hkl}表示。晶面族在高對(duì)稱(chēng)度的晶體中比較普遍，如立方晶系中，某些晶面族包括的等價(jià)晶面有：前六個(gè)與后六個(gè)晶面兩兩相互平行，共同構(gòu)成一個(gè)十二面體。所以，晶面{110}又稱(chēng)為十二面體的面。前四個(gè)晶面和后四個(gè)晶面兩兩平行，共同構(gòu)成一個(gè)八面體，因此，晶面族{111}又稱(chēng)為八面體的面。第五十一頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四※注意

晶面指數(shù)代表了一組平行等距的晶面。對(duì)于非立方晶系，由于晶格參數(shù)（對(duì)稱(chēng)性）改變，晶面族所包括的晶面數(shù)目就不一樣了。例如：正交晶系中，晶面（100）、（010）、和（001）并不是等同晶面，不能以{100}來(lái)概括。正交晶系同指數(shù)晶向與晶面互相垂直，即（hkl）⊥[hkl]。例如：（100）⊥[100]第五十二頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四立方晶系中一些晶面的晶面指數(shù)第五十三頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.六方晶系四軸指數(shù)

六方晶系有一六次旋轉(zhuǎn)軸，為適應(yīng)為一特點(diǎn)，通常取四個(gè)軸，這比三個(gè)軸更為方便而準(zhǔn)確，由于選取了四個(gè)軸，則晶面符號(hào)中有四個(gè)指數(shù)（hkil）(平面三個(gè)軸，垂直一個(gè)軸)，i=－(h+k)，i指數(shù)并非獨(dú)立。第五十四頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四六方晶系一些晶面的指數(shù)c第五十五頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四五．晶體的對(duì)稱(chēng)性1．回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸（旋轉(zhuǎn)軸）和旋轉(zhuǎn)（一）宏觀對(duì)稱(chēng)性當(dāng)晶體繞一軸旋轉(zhuǎn)而能完全復(fù)原時(shí)，此軸即為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸，在旋轉(zhuǎn)一周（360°）的過(guò)程中，晶體能復(fù)原幾次，就稱(chēng)為幾次回轉(zhuǎn)軸。對(duì)稱(chēng)操作：晶體繞軸旋轉(zhuǎn)。符號(hào)：Ln

，國(guó)際符號(hào)n?；剞D(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸只有五種：以符號(hào)1、2、3、4、6來(lái)表示。第五十六頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四幾種旋轉(zhuǎn)軸

第五十七頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四符號(hào)：m

晶體中可以沒(méi)有對(duì)稱(chēng)面，也可以有若干個(gè)，

最多有9個(gè)，如立方體：9個(gè)。

圖1.7立方體的九個(gè)對(duì)稱(chēng)面2．對(duì)稱(chēng)面與反映第五十八頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四3．對(duì)稱(chēng)中心和倒反符號(hào)：i

晶體可有對(duì)稱(chēng)中心，可沒(méi)有，但最多只有一個(gè)。圖1.8對(duì)稱(chēng)中心abia'b'第五十九頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四4．回轉(zhuǎn)－反演軸與旋轉(zhuǎn)倒反當(dāng)晶體繞某一軸旋轉(zhuǎn)一定角度（360°/n）,再以軸上的一個(gè)中心點(diǎn)作反演之后能得到復(fù)原時(shí)，此軸稱(chēng)為回轉(zhuǎn)－反演軸。對(duì)稱(chēng)操作－－復(fù)合操作，旋轉(zhuǎn)+反伸，先繞一根直線旋轉(zhuǎn)一定角度后，再通過(guò)該直線上某一點(diǎn)進(jìn)行倒反?；剞D(zhuǎn)－反演軸也可有1次、2次、3次、4次和6次五種，分別以符號(hào)來(lái)表示。事實(shí)上等于對(duì)稱(chēng)中心i，等于對(duì)稱(chēng)面m。注意：

繞某直線旋轉(zhuǎn)一定角度后，相等部分并未重復(fù)，只有經(jīng)該直線上一點(diǎn)反伸，才能使晶體相等部分重復(fù)。第六十頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四PP5P/P1P2P3P4P//BB/AAOP點(diǎn)繞回轉(zhuǎn)180°與點(diǎn)重合，再經(jīng)O點(diǎn)反演而與重合，則稱(chēng)為2次回轉(zhuǎn)－反演軸。

第六十一頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四（二）微觀對(duì)稱(chēng)1)滑動(dòng)面與反映平移

是一個(gè)假想平面，相應(yīng)對(duì)稱(chēng)操作是反映+滑移。晶體結(jié)構(gòu)中任意部分，先以滑移面為鏡面反映，再平行于滑移面進(jìn)行平移，使相等部分重合。

第六十二頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四111222B/B第六十三頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第六十四頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四螺旋軸是一個(gè)假想直線，相應(yīng)對(duì)稱(chēng)動(dòng)作是旋轉(zhuǎn)+軸向平移，晶體中任一部分先繞軸旋轉(zhuǎn)一定角度后，再沿軸平移一定距離，使相等部分重復(fù)。例：共有11種螺旋軸：二次軸：21，三次軸：31，32，四次軸：41，42，43，六次軸：61，62，63，64，65。

2)螺旋軸和旋轉(zhuǎn)平移第六十五頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖1.9旋轉(zhuǎn)平移第六十六頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四至此，把晶體內(nèi)部構(gòu)造的所有對(duì)稱(chēng)要素歸納如下：回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸：1、2、3、4、6

對(duì)稱(chēng)面：m（）對(duì)稱(chēng)中心（i）回轉(zhuǎn)－反演軸：滑動(dòng)面：a、b、c、n、d

螺旋軸：21，31，32，41，42，43，61，62，63，64，65?？偨Y(jié)歸納第六十七頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四練習(xí)1.解釋概念：空間點(diǎn)陣、晶體七個(gè)性質(zhì)、晶向族、晶面族2.在立方晶系中畫(huà)出（112）晶面。3.如圖，設(shè)為立方晶系，試標(biāo)出AF方向的晶向指數(shù)，并寫(xiě)出該晶向所屬晶向族中其他所有晶向指數(shù)。4.設(shè)兩個(gè)晶面（152）和（034）是屬于六方晶系的正交坐標(biāo)表示，試寫(xiě)出在四軸坐標(biāo)下這兩個(gè)晶面的晶面指數(shù)。第六十八頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四根據(jù)CsCl晶體結(jié)構(gòu)，如果Cs離子半徑為0.17nm，Cl離子半徑為0.181nm，計(jì)算晶胞的堆積系數(shù)（致密度）。假設(shè)正負(fù)離子沿立方對(duì)角線接觸。MgO具有NaCl結(jié)構(gòu)。根據(jù)O離子半徑為0.14nm和Mg離子半徑為0.072nm，計(jì)算MgO的堆積系數(shù)。7.一個(gè)立方系晶胞，在X、Y、Z三個(gè)晶軸上的截距分別為a/2、4b、2c/3，連接這三個(gè)截點(diǎn)作一個(gè)平面，試確定該平面的晶面指數(shù)，并作出該晶面的示意圖。第六十九頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四8.若現(xiàn)有兩個(gè)晶面，試確定這兩個(gè)晶面在正交坐標(biāo)下的晶面指數(shù)。9.在立方晶系中繪出{110}、{111}晶面族所包括的晶面。10.求金剛石結(jié)構(gòu)中通過(guò)（0,0,0）和（3/4,3/4,1/4）兩點(diǎn)決定的晶向，并求與該晶向垂直的晶面。第七十頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三節(jié)金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)－－缺陷實(shí)際金屬晶體結(jié)構(gòu)與理想結(jié)構(gòu)的偏離單晶體：內(nèi)部晶格位向完全一致的晶體（理想晶體）。如單晶Si半導(dǎo)體。多晶體：由許多位向不同的晶粒構(gòu)成的晶體。晶粒（單晶體）第七十一頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四晶體缺陷類(lèi)型（1）點(diǎn)缺陷：空位、間隙原子、異類(lèi)（雜質(zhì)）原子（2）線缺陷：位錯(cuò)（3）面缺陷：晶界與亞晶界（4）體缺陷：氣泡、空洞、鑲嵌塊、沉淀相第七十二頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、點(diǎn)缺陷如果間隙原子是其它元素就稱(chēng)為:異類(lèi)原子（雜質(zhì)原子）空位間隙原子

按形成的原因不同分四類(lèi)：第七十三頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四原子熱振動(dòng)部分原子獲得足夠高的能量克服約束,遷移到新的位置空位,間隙原子形成引起局部點(diǎn)陣畸變引起熱缺陷的形成原因（一）熱缺陷——由于熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的點(diǎn)缺陷。第七十四頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖2.1弗侖克爾缺陷圖2.2肖特基缺陷間隙足夠大結(jié)構(gòu)致密易形成熱缺陷的兩種基本形式：第七十五頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四（二）組成缺陷

是一種雜質(zhì)缺陷，在原晶體結(jié)構(gòu)中進(jìn)入了雜質(zhì)原子，它與固有原子性質(zhì)不同，破壞了原子排列的周期性，形成缺陷。

雜質(zhì)原子有兩種類(lèi)型:1）置換型2）間隙型

（a）置換型雜質(zhì)（b）間隙型雜質(zhì)第七十六頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四（三）電荷缺陷晶體中某些質(zhì)點(diǎn)個(gè)別電子處于激發(fā)狀態(tài)，有的離開(kāi)原來(lái)質(zhì)點(diǎn)，形成自由電子，在原來(lái)電子軌道上留下了電子空穴。（四）非化學(xué)計(jì)量缺陷

由化合物的非化學(xué)計(jì)量引起空位和間隙原子，常伴有電荷的轉(zhuǎn)移。

第七十七頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、線缺陷

——刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)

（1）刃型位錯(cuò)第七十八頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四晶體局部滑移造成的刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)形成的原因特點(diǎn)：滑移方向與位錯(cuò)線垂直，符號(hào)⊥，有多余半片原子面。第七十九頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四（2）螺型位錯(cuò)第八十頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四螺型位錯(cuò)示意圖第八十一頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四晶體局部滑移造成的螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)的形成原因特點(diǎn)：滑移方向與位錯(cuò)線平行，與位錯(cuò)線垂直的面不是平面，呈螺絲狀，稱(chēng)螺型位錯(cuò)。第八十二頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四a-正常面網(wǎng)b-刃型位錯(cuò)c-螺型位錯(cuò)線缺陷原子面網(wǎng)示意圖第八十三頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四刃型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)螺型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)混合型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)塑性變形中位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)第八十四頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、面缺陷晶粒（單晶體）晶界涉及較大范圍（二維方向），如：晶界、晶體的表面及堆垛層錯(cuò)。第八十五頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四亞晶界晶界(grainboundary)：多數(shù)晶體物質(zhì)是由許多晶粒所組成,屬于同一固相但位向不同的晶粒之間的界面.亞晶界(subgrainboundary)：每個(gè)晶粒有時(shí)又由若干個(gè)位向稍有差異的亞晶粒所組成,相鄰亞晶粒間的界面稱(chēng)為亞晶界.晶粒的平均直徑通常在0.015~0.25nm范圍內(nèi),而亞晶粒的平均直徑則通常為0.001nm.

晶界和亞晶界第八十六頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四根據(jù)相鄰晶界之間的位向差（θ）不同，晶界可以分為兩類(lèi)：小角度晶界——兩相鄰晶粒的位向差約小于10°，即θ<10°，一般由位錯(cuò)組成。大角度晶界——兩晶粒間的位向差較大，一般大于10°晶界演示圖●0o－10o●10o－180o第八十七頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四

攣晶關(guān)系非共格攣晶界孿晶——相鄰兩晶?；蛞粋€(gè)晶粒內(nèi)部相鄰兩部分沿一個(gè)公共晶面構(gòu)成鏡面對(duì)稱(chēng)的位向關(guān)系。公共晶面就稱(chēng)為孿晶面。孿晶間的界面稱(chēng)為孿晶界。第八十八頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四第四節(jié)金屬的機(jī)械性能一、強(qiáng)度指標(biāo)二、塑性指標(biāo)三、韌性指標(biāo)四、硬度指標(biāo)第八十九頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)用來(lái)測(cè)定強(qiáng)度和塑性指標(biāo)。第九十頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四低碳鋼在單向拉伸時(shí)的應(yīng)力－應(yīng)變曲線

σe彈性極限：σs屈服強(qiáng)度：σb抗拉強(qiáng)度：σk斷裂強(qiáng)度：

一.四種常用的強(qiáng)度指標(biāo)第九十一頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四其它強(qiáng)度指標(biāo)（1）疲勞強(qiáng)度把試樣承受無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)或達(dá)到規(guī)定次數(shù)（106～108次）仍不斷裂的最大應(yīng)力，稱(chēng)為材料的疲勞強(qiáng)度，用σ－1表示。經(jīng)驗(yàn)講：σ－1＝0.45～0.55σb。（2）蠕變強(qiáng)度把高溫長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷作用下，材料對(duì)塑性變形的抗力稱(chēng)為金屬材料的蠕變強(qiáng)度。第九十二頁(yè)，共一百零一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二．塑性指標(biāo)（1）延伸率

注意：同一材料的試樣長(zhǎng)短不同，測(cè)得的伸長(zhǎng)率是不同的，長(zhǎng)試樣用表示，短試樣用表示