【工程材料B】二：金属的晶体结构与缺陷

一些课程介绍啥的咱就不说了，本文是学渣学习笔记，就图个印象深刻，大佬勿喷，希望对你们也有所帮助。至此这是第二节课了，老师说这是一门理解记忆性的学科，所以我就不像前一篇记得那么细了，就挑了两个重点。大家可以收藏下来等复习的时候看。

晶向和晶面

晶向：

任意两个原子之间的连线称为原子列，原子列所指方向称为晶向

上图中黄线的都可以称为晶向。

晶向的名字称为晶向指数：【u v w】

确定晶向：

1：选定晶包的某一阵点为原点，以晶包的三条棱边为坐标轴，以棱边的长度为单位长度

2：确定晶向上距原点最近的一个阵点的坐标值

3：将三个坐标按比例化为最小整数，依次放入到【】中

然后可以对照上图看看这些点的晶向都可以写对吗？

尤其需要注意C点，C点坐标应为（1/2，1，0），但因为第三个条件，所以它的晶向为【120】。

如果晶向起点没有在原点，我们就只需把他们平移到原点就可以了。

然后有几个注意事项，见下图：

等同晶向，晶向族：

原子排列相同但空间位向不同的晶向，关系是等同晶向，可以归并为一个晶向族，用<u v w>表示。如下图：

可以称其为<111>晶向族

晶面：

一层原子就是晶面，晶面的名字就叫晶面指数：(h k l)

1：选不在所求晶面上的某一晶包阵点为坐标原点，以三条棱边为坐标轴，以晶胞边长为单位长度。

2：求出待定晶面在三坐标轴上的截距，若晶面与某一轴平行，则认为该晶面在该轴上的截距为无穷大，倒数为0.

3：取各轴截距的倒数，并化为最小整数，放入()内

如下图，红色面为（111），蓝色面为（001）：

注意事项：

1：所有相互平行的晶面都具有相同的晶面指数

2：在立方晶系中，相同指数的晶面与晶向相互垂直，如下图

3：空间位向不同但原子排列相同的晶面为等同晶面，归并为一个晶面族

{ h k l }。如下图：

晶体缺陷：

晶体缺陷破坏原子的平衡状态，使晶体放生扭曲（晶格畸变），引起性能变化。

点缺陷：

指在三位尺度上都很小，不超过几个原子直径的缺陷。包括空位，间隙原子，置换原子三种情况。如下图：

点缺陷会使金属的电阻率增加，强度，硬度升高，塑形，韧性下降。

线缺陷： 线缺陷最常见的就是位错，所谓位错就是晶体中的一部分相对于另一部分发生一列或若干列原子有规律的错排。

位错又分为韧性位错（上图）和螺型位错（下图）

位错密度是单位体积中的位错线的长度，然后看一下位错密度（横坐标）和金属强度（纵坐标）的关系：

可以看到，当没有位错时金属强度很高，然后随着位错密度增加而增加，到一定程度后，又随着位错密度的增加而提高。

因此，金属的塑性变形主要是由位错运动产生的，因此，阻碍位错运动是强化金属的主要原则。

面缺陷：

晶界指晶粒与晶粒之间的过度界面，是能对材料性能产生显著影响的一类面缺陷。

境界的特性及其对材料的影响

1：能降低能量的元素具有向境界聚集的趋势

2：晶界容易被优先腐蚀和氧化

3：新相往往在母相的晶界上形核

4：晶界会阻碍位错运动，导致材料强度上升

从上图可以看到，晶界阻碍了位错运动，而位错运动会在晶界处堆积，造成位错塞积，如下图：

而位错运动被阻碍了，那金属强度也就增强。

除此之外，晶粒越细，结晶就越多，材料的强度越高，塑形和韧性也较好，综合性能明显改善，这种现象叫做细晶强化。

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