工程材料课件 第02章 晶体结构

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第二章 晶体材料的结构 引言 晶体学基础知识 立方晶系晶向与晶面 纯金属常见的晶体结构

材料的实际晶体结构

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引言 材料的结构与性能一、材料的结构(Architecture)材料的结构 有两个层次，一种是原子尺度的结构 (atomic-scale architecture),在材料学中常称 为晶体结构或相结构(Crystalline/lattice structure),对应有晶体(crystal)和非晶体 (non-crystal);另一种是微观尺度的结构 (microscopic-scale architecture),在材料学 科中常称为显微组织(microstructure),对应于 金相(morphology)。

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引言 材料的结构与性能

二、材料的结构对性能的影响1. 晶体结构对性能的影响

Comparison of crystal structures for (a) aluminum and (b) magnesium. Contrast in mechanical behavior of (a) aluminum (relatively ductile) and (b) magnesium (relatively brittle) resulting from the atomic-scale structure

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引言 材料的结构与性能

二、材料的结构对性能的影响2. 显微组织对性能的影响

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第一节 晶体基础知识一、原子的排列方式分子的构成 有的分子是单原子，如金属材料；有的 是几个相同或不同的原子，如陶瓷材料；有的分子 中包含的数千或更多的原子，如高分子材料。 1. 非晶体原子排列：粒子(原子、离子或分子)无规则的堆积。

特点： 1. 各向同性； 2. 黏度为其力学性能的基本参数，能保持自己形 状的为固体，不能保持自己形状的为液体； 3. 随温度的升高黏度减小，在液体和固体之间没 有明显的温度界限。

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一、原子的排列方式 2. 晶体 原子排列：粒子(原子、离子或分子)在三维空间呈周 期性的规则重复排列。 特点： 1. 各向异性：不同方向原子的排列方式不 相同，因而其表现的性能也有差异 2. 固定的熔点：排列规律能保持时呈现固 体，温度升高到某一特定值，排列方式 的解体，原子成无规则堆积，这时大多 呈现不能保持自己形状的液体。

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一、原子的排列方式 2. 晶体

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一、原子的排列方式 2. 晶体-结构测定

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一、原子的排列方式 2. 晶体-结构测定

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一、原子的排列方式 2. 晶体-结构测定

The transmission electron microscope can be used to image the regular arrangement of atoms in a crystalline structure. This atomicresolution view is along inpidual columns of gallium and nitrogen atoms in gallium nitride. The distance marker is 113 picometers

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一、原子的排列方式 3. 部分晶体 常出现在高分子材料或复合材料中 结晶度 其中晶体所占的比例

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第一节 晶体基础知识

二、晶格与晶胞

晶格 为了表达空间原子排列的几何规律，把粒子(原子或分子)在空间的平衡位置作为节点，人为地 将节点用一系列相互平行的直线连接起来形成的 空间格架称为晶格。

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第一节 晶体基

础知识

二、晶格与晶胞

晶胞 构成晶格的最基本单元。晶胞在三维空间重复堆砌可构成整个空间点阵， 通常为小的平行六面体。晶胞的选取要满足①能 充分反映整个空间点阵的对称性，②具有尽可能 多的直角，③体积要最小。

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第一节 晶体基础知识

点阵常数平行六面体的三个棱长a、b、c和及 其夹角α 、β 、γ ,可决定平行六 面体尺寸和形状，这六个量亦称为 点阵常数。

三、晶系按点阵常数 对晶体的分类。

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第一节 晶体基础知识

三、晶系

按点阵常数对晶体的分类。

布拉菲点阵

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第二节 立方晶系晶向与晶面指数一、晶体中节点位置节点座标：空间点阵中个节点列的位置。空间中任何 节点的位置可以用一个数组来标识，数组中的元素 以晶胞边长来度量，可以是整数或分数。 标定方法：1. 建立坐标系 结点为原点，三 棱为方向，点阵常数为单位 ； 2. 对原点所在的晶胞中的节点， 直接用投影法确定该节点坐标； 3. 点阵中其它晶胞中节点的坐标， 利用点阵的周期性 ，可由相应 节点平移得到。