金属的晶体结构与结晶

HEATS

　　金属材料的化学成分不同，其性能也不同。但是，对于同一种成分的金属材料，通过不同的加工处理工艺，改变材料的组织结构，也可以使其性能发生极大的变化。即，除化学成分外，金属的内部结构和组织状态也是决定金属材料性能的重要因素。金属和合金在固态下通常都是晶体。 一、金属

; V8 a! c1 y# U7 K" ^9 E3 h/ X. L0 w

　　1.金属是具有良好的导电性、导热性、延展性(塑性)和金属光泽的物质。

6 q0 a1 H6 M7 t( E# A# u! @9 @; F

　　2.孤立的自由原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子所组成。

3 m) N$ k( L8 b

　　3.金属原子的结构特点是，其外层的电子数很少，很容易脱离原子核的束缚而变成自由电子。

8 f1 X+ a$ Z. h

　　4.金属键：分为离子键、共价键、金属键。在金属及合金中，主要是金属键，但有时也根据不同程度有其他键。 二、晶体的特性

8 C/ T4 D( E1 C8 g" u6 w 7 e P2 C x3 L# B: h$ V

　　1.原子在三维空间作有规则的周期性重复排列的物质称为晶体。

9 O4 R9 O: c! T( b3 L U

　　2.①晶体具有一定的熔点；②在不同的方向上测量其性能，总表现出或大或小的差异，称为各向异性。

C$ {- \4 V* V$ Q) @. K0 |

　　3.三种典型的金属晶体结构

z& r/ E' E9 \7 A! F

　　①三种结构是：体心立方结构、面心立方结构、密排六方结构；

　　②原子半径、原子数、配位数和致密数；

z' `6 k* p" i& K

　　③晶向指数和晶面指数。 三、实际金属的晶体结构

　　1.在实际应用的技术材料中，总是不可避免地存在着一些原子偏离规则排列的不完整性区域，就是晶体缺陷。

　　2.晶体缺陷不但对金属及其合金的性能，特别是对结构敏感的性能，如强度、塑性、电阻等产生重大的影响，而且还在扩散、相变、塑性变形和再结晶等过程中有重要影响。

" n- E" D; u5 [9 ^" T+ O

　　3.晶体缺陷的种类是：点缺陷、线缺陷、面缺陷。 四、纯金属的结晶

! i$ G s: o. f5 v1 I, y

　　1.结晶过程的宏观现象：过冷现象、结晶潜热。

　　2.金属结晶的微观过程：分为行核和长大两个过程。

& |* g! ?, {; p; U" \

　　3.金属结晶的条件：液态金属中存在着相起伏，只有在过冷液相中的相起伏才能成为晶坯。

4 i) q4 @5 T; Z* z0 U X

　　4.晶核的形成：均匀形核、非均匀形核。 五、二元合金的相结构

. N3 N n! ]$ y

　　1.合金是指两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经过熔炼或烧结、或用其它方法制成的具有金属特性的物质。

* A0 Y( ~8 N4 N1 R4 v

　　2.合金相图是研究合金的重要和有效的工具。

　　3.组成合金最基本的、独立的物质叫做组元，或简称为元。一般说来，组元就是组成合金的元素，但也可以是稳定的化合物。

9 N) a) }$ D \$ k

　　4.相是指合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。分为固溶体、金属化合物。 六、匀晶相图以固溶体的结晶

$ _# [. l& F: k! v' G

　　1.两组元不但互相在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶的二元合金系所形成的相图，称为匀晶相图。

8 D, b; i( C% M" m, G$ t; Y7 Q# V6 r

　　2.在这类合金中，结晶时都是从液相结晶出单相的固溶体，这种结晶过程称为称为匀晶转变。

: R9 f& l/ s% ^) \7 g- S% N ! _3 q, T. Q* A0 {* i

　　3.平衡结晶，是指合金在极缓慢冷却条件下，进行结晶的过程。

2 E7 Z4 m9 d( f$ N" _0 l' d0 M $ d e! X7 O* f: _4 i

　　4.固溶体的结晶需要一定的温度范围。

　　5.固溶体的结晶过程是，晶核的形成造成相内的浓度梯度，从而引起了相内的扩散过程，这就破坏了相界面处的不平衡，造成了不平衡，因此，晶体必须长大，才能使界面处重新达到平衡。固溶体的结晶的长大过程就是平衡-不平衡-平衡-不平衡的辨证发展过程。 七、二元合金相图的使用

P: H- P0 ~1 s. M T

　　1.关于二元合金相图：

+ k6 Q) r! ^1 p8 A . d1 e# `# k6 y3 o

　　①相图反映的是平衡条件下相的平衡，而不是组织的平衡；

　　②相图给出的是平衡状态下的情况；

# b9 r- n' y$ [+ U v8 z# X

　　③二元相图只反映了二元合金相的平衡关系。

$ }) U5 w8 s$ Q) h) i& Z$ S& i

　　2.根据相图可以：

% E7 L0 b! }; [8 @

　　①判断合金的机械性能和物理性能；

8 Z/ G- x& Y7 H; Q. [" o& C: W

　　②根据相图判断判断合金的铸造性能。

+ z+ a4 M& P l" k( B9 a) t8 r. C' Q5 E