1樓:廣西師範大學出版社
在金屬世界裡,每一種金屬都有自己的「脾性」。有的金屬容易變形,既可碾成片,也可拉成絲,像金、銀、銅、錫、鋁;有的金屬相當硬,不容易變形,如鉻、鎢、釩、鉭等。金屬的「脾性」同它本身的晶體結構有著密切關係。
讓我們用火柴盒裡放彈子糖的方式,來說明金屬的晶體結構。找乙個火柴盒,取出火柴,放一層彈子糖。在放第
二、第三、第四……各個層次的彈子糖時,可以有不同的堆放形式。我們把第一層叫做a層,第二層叫做b層。如果第三層彈子糖直接放在第一層彈子糖的上方,這是另乙個a層;第四層彈了糖直接放在b層的彈子糖上方,這又是個b層。
這樣可以組成一種abab……晶體結構。換一種推放法:開始a層和b層與以前一樣,只是第三層作為c層彈子糖不放在a層上方,第四層才在a層上方,第五層是b層,第六層是c層,這樣就製成了一種abcabcab……晶體結構。
從這兩種晶體結構模型可發現,只要一點點推力,上層彈子糖就容易滑下。具有這種晶體結構的金屬,容易改變形狀。
如果我們在第一層的上方,筆直地推放第二層彈子糖,這樣取出上下左右四顆彈子糖,構成的是立方形,四顆彈子糖中間差不多還可以放一顆彈子糖,這樣堆砌起來的晶體結構,就成了硬性金屬的結構模型。如果把兩種不同的金屬,混合起來變成「合金」,會比其中任何一種金屬更硬。像我們日常使用的硬幣,就是鋁鎂合金。
有些螺絲或者齒輪的牙齒,比原來的鋼材要硬朗,而且耐磨,這是因為在使用以前,已經把它放在含氮的氣體中,進行熱處理,叫做滲氮。也就是在鐵晶體的空隙裡,固定了乙個氮原子,每一層都一樣。經過這樣的排列,螺絲和齒輪牙的表面就很堅硬了,並且可以防止劇烈的腐蝕。
除了金屬以外,有一些化合物,如食鹽、石膏、碳酸氫鈉、氫氧化鉀、硬脂酸鈉等成千上萬種物質,都有一定的結構。氯化鈉的晶體結構模型,我們可以用兩種不同顏色的彈子糖,在火柴盒裡排列成乙個方陣。將紅、白兩種彈子糖交替排列,像一塊西洋棋板。
第二層彈子糖的顏色與第一層的「錯位」,紅色的放在白色的上面,第三層再交錯放,就製成了一種氯化鈉的模擬晶體結構。紅色彈子糖代表鈉離子,帶正電荷,白色的彈子糖代表氯離子,帶負電荷。
金屬銅的晶體結構是什麼樣的?
2樓:匿名使用者
可以有幾種堆積結構。
能量最低的是麵心立方(或六方)晶體結構。
3樓:匿名使用者
金屬晶體,晶體結構貌似沒學過
4樓:手機使用者
你的是那一類的銅,不同時期的銅,晶體型別不一樣,比如澆鑄時的銅,經過拉伸的銅,晶體會發很大變化
5樓:匿名使用者
跟你課本的金屬例子給的結構應該一樣。是面狀的。
金屬的晶體結構是哪樣的
6樓:科學普及交流
金屬的使用效能是由內部組織結構決定的。在鍍鋅線上進行的鋼帶
加熱和冷卻工藝的實質就是通過改變鋼帶的內部組織結構來獲得一定的效能的,鍍層凝固過程不同,也會獲得不同的晶體組織,因而有必要了解金屬的內部結構。物質是由原子組成的。
常見的固態金屬內部的原子排列成晶體。晶體有一定的熔點。如果將金屬的原子簡化為乙個點,可以通過空間格架(晶格)來描述晶體中原子排列的規律。
從晶格中取乙個能反映晶格特徵的最小單元可用來分析晶體中原子排列的規律性,這個最小幾何單元就叫晶胞。
純鐵在912℃以下的晶胞如下圖所示,它是乙個立方體,原子排列在立方體的8個頂點以及立方體的中心,叫做體心立方結構。鐵的體心立方組織叫鐵素體。
體心立方晶胞
純鐵在912℃以上的晶胞如下圖所示,它也是乙個立方體,原子排列在立方體的8個頂點以及4個面的中心,叫麵心立方結構。鐵的麵心立方組織叫奧氏體。
麵心立方晶胞
純鋅在固態的晶胞如下圖所示,它是乙個正六角形稜臺,原子排列在上下兩個六角形的l2個角上,以及上下六角形的中心,另外在上下六角形之間還有3個原子。
密排六方晶胞
一般金屬都是由許多結晶顆粒組成的,這些結晶顆粒稱為晶粒。晶粒是由大量位向相同的晶胞組成,而不同的晶粒之間的晶胞存在位向上的差異。
晶粒與晶粒相互交界的位置叫晶界,晶界是雜質存在較多的地方,晶界處的晶胞位向與晶粒內部的晶胞存在一定的差異,基本上是相鄰兩個晶粒的折中狀態,因而規律性較差,存在大量的畸形。
金屬銅的晶體結構是什麼樣的
7樓:匿名使用者
可以有幾種堆積結構.
能量最低的是麵心立方(或六方)晶體結構.
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常見的金屬晶體結構有哪幾種
8樓:艾荔艾金屬材料
常見金屬晶體結構:體心立方晶格、麵心立方晶格、密排六方晶格;
α-fe、cr、v屬於體心立方晶格;
γ-fe 、al、cu、ni、pb屬於麵心立方晶格;
mg、zn屬於密排六方晶格。
金屬的實際晶體結構有何特點?
9樓:七七系列
1)金屬的實際晶體結構多晶體結構。實際使用的金屬材料,絕大部分並非理想的單晶體,而是由許多小晶體(晶粒)組成的多晶體。2)金屬的實際晶體結構存在晶體缺陷。
存在點缺陷、線缺陷與面缺陷。
金屬的晶體結構
10樓:kyoya骸
根據原子在物質內部的排列方式,可將固態物質分為兩大類:晶體,內部原子呈規則排列的物質。如固態金屬;非晶體——內部原子無規則排列的物質。如松香、玻璃等。
金屬的晶體結構:是指金屬材料內部的原子的排列規律。它決定著材料的顯微組織特性和材料的巨集觀效能。
金屬鍵:金屬原子間的結合鍵稱為金屬鍵。(帶負電的自由電子與帶正電的的金屬正離子之間產生靜電吸力,使金屬原子結合在一起,這就是金屬鍵結合的本質。
金屬特性:良好的導電性和導熱性;強度高;具有塑性;
有固定熔點;各向異性。
金屬鍵模型圖,如圖所示:
一、晶體結構的基本知識:
(一)基本概念
1、晶胞:晶格中能夠代表晶格特徵的最小幾何單元。
2、晶格引數:晶體學中用來描述晶胞大小與形狀的幾何引數。包括晶胞的三個稜邊長度a、b、c和三個稜邊夾角α、β、γ。
3、晶格常數:決定晶胞大小的三個稜長a、b、c。
(二)金屬中常見的晶格
1、體心立方晶格:晶格引數 a=b=c;α=β=γ
=90°;立方體八個角上各有乙個原子,體心處有乙個原子。每個晶胞中原子數為2=1/8×8+1。
屬於體心立方晶格的常用金屬:α鉻、鎢、鉬、釩、α鐵、β鈦、鈮等。
結構圖如圖所示:
2、麵心立方晶格:晶格引數:a=b=c;α=β=γ=90°;晶胞的八個角上各有乙個原子,立方體六個面的麵心各有乙個原子。每個晶胞中原子數為4=1/8×8+1/2×6
屬於麵心立方晶格的常用金屬:γ鐵、鋁、銅、鎳等。結構圖如圖所示:
3、密排六方晶格:晶格引數:a=b≠c;α=β=90°、γ=120°;每個晶胞中原子數為:6=1/6×12+1/2×2+3。
屬於密排六方晶格的常用金屬:鎂、鋅、鈹、α鈦、鎘等。結構圖如圖所示:
(三)晶格的致密度
致密度=原子所佔的總體積÷晶胞的體積
體心立方晶格的致密度=0.68,計算公式為:
麵心立方晶格的致密度=0.74
密排六方晶格的致密度=0.74
(四)晶面指數與晶向指數
晶面:晶體中由物質質點所組成的平面。
晶向:由物質質點所決定的直線。
每一組平行的晶面和晶向都可用一組數字來標定其位向。這組數字分別稱為晶面指數和晶向指數。
晶面指數的確定:晶面與三個座標軸截距的倒數取最小整數,用圓括號表示。如(111)、(112)。
晶向指數的確定:通過座標原點直線上某一點的座標,用方括號表示。
晶面族與晶向族
晶面族:晶面指數中各個數字相同但是符號不同或排列順序不同的所有晶面。這些晶面上的原子排列規律相同,具有相同的原子密度和性質。
如=(110)+(101)+(011)+(101)+(110)+(011)
晶向族:原子排列密度完全相同的晶向。如<111>=[111]+[111]+[111]+[111]
(五)晶體的各向異性
在晶體中,由於各個晶面和晶向上原子排列密度不同,使原子間的相互作用力也不相同。因此在同一單晶體內不同晶面和晶向上的效能也是不同的。這種現象稱為晶體的各向異性。
晶體分單晶體和多晶體
單晶體:晶體內各處晶格位向一致的晶體。
多晶體:晶體內晶格位向不相同的晶體。
實際金屬是多晶體
二、純金屬的實際晶體結構
(一)晶粒與亞晶粒
晶粒——金屬晶體中,晶格位向基本一致,並有邊界與鄰區分開的區域。
晶界——晶粒之間原子排列不規則的區域。
實際金屬晶粒大小除取決於金屬種類外,主要取決於結晶條件和熱處理工藝。
亞晶粒——晶粒內部晶格位向差小於2°、3°的更小的晶塊。
亞晶界——亞晶粒間的過渡區。
(二)晶體中的晶體缺陷
晶體缺陷:是指晶體中原子排列不規則的區域。
根據晶體缺陷的幾何特點和對原子排列不規則性的影響範圍可分為三大類:
1、點缺陷;
2、線缺陷;
3、面缺陷。
1)點缺陷
以乙個點為中心,在它周圍造成原子排列不規則,產生晶格畸變和內應力的缺陷。點缺陷型別主要有三種:
(1)間隙原子
(2)晶格空位
(3)置換原子
在晶格的結點處出現原子直徑不同的異類原子的晶體缺陷。置換原子示意圖,如圖所示:
☆間隙原子:在晶格的間隙處出現多餘原子的晶體缺陷。
☆晶格空位:在晶格的結點處出現缺少原子的晶體缺陷。如圖所示:
2)線缺陷
主要是指各種形式的位錯。
位錯:是指晶體中某一列或若干列原子發
生了有規律的錯排現象。位錯密度:單位體積內位錯線的長度,(cm-2),如圖所示:
3)面缺陷
主要是指晶界和亞晶界。它是由於受到其兩側的不同晶格位向的晶粒或亞晶粒的影響而使原子呈不規則排列。
如圖所示:
一、基本概念
合金系:是指具有相同組元,而成分比例不同的一系列合金。如各種碳素鋼。
相:是指在合金中,凡是化學成分相同、晶體結構相同並有介面與其它部分分隔開來的乙個均勻區域。在乙個相中可以有多個晶粒,但是乙個晶粒中只能是同乙個相。
合金中有兩類基本的相結構,固溶體和金屬化合物。
顯微組織:是指在顯微鏡下看到的相和晶粒的形態、大小和分布。它可以看作是由各個相組成的。
合金的顯微組織可以看作是由各個相所組成的,這些相稱為合金組織的相組成物;也可以看作是基本組織所組成的,這些基本組織稱為合金組織的組織組成物。合金的力學效能不僅取決於它的化學成分,更取決於它的顯微組織。
二、合金的相結構
合金的晶體結構:是指合金中各個相的晶體結構,簡稱相結構。
合金的相結構通常分為兩大類:
(一)固溶體;
(二)金屬化合物。
(一)固溶體
固溶體:合金結晶成固態時,溶質原子分布在溶劑晶格中形成的一種與溶劑有相同晶格的相。
固溶體與溶劑具有相同晶體結構。
固溶體的型別:1、間隙固溶體 ;2、置換固溶體。
1、間隙固溶體
間隙固溶體: 溶質原子分布於溶劑的晶格間隙中所形成的固溶體。都是有限固溶體,也是無序固溶體。如圖所示:
2、置換固溶體
置換固溶體:溶質原子代替溶劑原子佔據著溶劑晶格結點位置而形成的固溶體。置換固溶體可以是有限固溶體也可以是無限固溶體。
如圖所示:
有限固溶體:固溶體的溶解度是有限的。
無限固溶體:固溶體的溶解度是無限的。(組成固溶體的兩種元素隨比例不同可以互為溶質或溶劑。)
形成無限固溶體的必要條件:是溶劑與溶質的晶體結構相同。
無序固溶體:溶質原子的分布是無序的。
有序固溶體:溶質原子的分布是有序的。
固溶體的有序化:無序固溶體向有序固溶體的轉變過程。 硬度和脆性增加,塑性下降。
3、影響溶解度的主要因素
溶解度:溶質在固溶體中的極限濃度稱為溶質在固溶體中的溶解度。
影響溶解度的主要因素:
1)溫度
2)原子直徑因素
3)晶體結構因素
4、固溶體的效能
固溶強化:溶入溶質元素形成固溶體而使金屬的強度、硬度公升高的現象。固溶強化是金屬材料的一種重要的強化途徑。
固溶體的效能:一般來說,固溶體是乙個硬度不高、塑性較好的乙個相。
(二)金屬化合物(中間相)
在合金中,當溶質含量超過固溶體的溶解度時,除了形成固溶體外,還將出現新相。
這個新相可能是一種新的固溶體,也可能是一種化合物。如:fe3c、fes。
金屬化合物:具有金屬性質的化合物。(其晶體結構不同於任一組元)
(1)金屬化合物的效能
金屬化合物效能:一般都具有複雜的晶格結構,熔點高,硬而脆。
金屬化合物若以細小的粒狀均勻分布在固溶體相的基體上會使合金的強度、硬度進一步提高,這種現象稱為第二相瀰散強化。
在合金中,金屬化合物的多少、形態、大小、分布等對合金的效能有不同的影響。
(2)金屬化合物的種類
1、正常價化合物:這類化合物符合正常的原子價規律,成分固定並有嚴格分子式的金屬化合物。
2、電子化合物:這類化合物不遵守原子價規律而服從電子濃度規律。其晶體結構主要取決於電子濃度。
3、間隙化合物:間隙化合物一般是由原子半徑較大的過渡族金屬元素和原子半徑較小的非金屬元素組成的化合物。(非金屬元素有規則的嵌入金屬元素晶格的間隙中)
a)當非金屬原子直徑與金屬原子直徑比值小於0.59時,形成簡單晶格的間隙化合物,稱間隙相.
b)當非金屬原子直徑與金屬原子直徑比值大於0.59時,則不能產生間隙相,而形成複雜結構的間隙化合物.
間隙相、複雜結構的間隙化合物、間隙固溶體的區別:
1、晶體結構:間隙固溶體的晶體結構與溶劑相同;而間隙相和複雜結構的間隙化合物的晶體結構不同於任一組元,間隙相具有簡單的晶體結構。
2、效能:間隙固溶體硬度低、塑性好,通常作為基體使用;間隙相和複雜結構的間隙化合物都具有高熔點、高硬度。(尤其是間隙相)通常作為瀰散強化相。
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