chapter31材料科學基礎(已修改)
2025-05-30 21:53 本頁面
【正文】 32 金屬材料的結(jié)構(gòu)和組成 Composition and Structure of Metallic Materials 32金屬材料的結(jié)構(gòu)和組成 Composition and Structure of Metallic Materials 321金屬材料 1． 原子結(jié)構(gòu)和金屬鍵 （ Atomic structure of metals） 金屬元素的原子結(jié)構(gòu)區(qū)別于其他元素的一些共性： 外層電子較少，且與原子核的結(jié)合的結(jié)合力 較弱 ， 很容易脫離核，而成為自由電子，同時形成電子層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的正離子狀態(tài) 。 最典型的金屬： 堿金屬，堿土金屬等； 過渡金屬： ns層電子能量低于（ n1)d層，從而使 d層電子數(shù)處于 1～ 10之間未填滿的狀態(tài)。 原子價態(tài)的可變性 使得這類原子在與其他原子相互作用時表現(xiàn)出某些獨特性質(zhì)。 金屬鍵 金屬材料內(nèi)部原子間的結(jié)合主要依靠金屬鍵，它幾乎貫穿在所有金屬材料之中，這就是金屬材料有別于其他材料的根本原因。 金屬鍵的模型如圖所示： 金屬原子全部或部分地使其外層的價電子脫離原來的原子，失去價電子的原子形成正離子。而正離子和部分中性原子按一定的幾何規(guī)則排列起來，并在固定的點上做熱振動。脫離原子的價電子為整個正離子所共有。這種公有化的電子稱之為自由電子。 因此，金屬鍵的結(jié)合是靠公有化的自由電子與離子間的靜電引力而產(chǎn)生的。 2. 金屬晶體結(jié)構(gòu) Clystal Structures of Metals （ 1） 晶格和晶胞 晶格： 用假想的直線將各原子的中心連接起來 ， 得到一個抽 象化的幾何空間格子 ， 原子位于空間格子的結(jié)點上 。 晶胞： 在晶格中取出一個完全能代表晶格的最小單位 。 （ 2） 最典型 、 最常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有三種 ： 體心立方 晶格 面心立方 密排六方 較高強度 、 硬度和熔 具有良好塑性 強度低 ， 塑 點 ， 但塑性和韌性差 和韌性 性和韌性差 Li, Na, K(S1) Au, Ag, Cu(d10s1) Mg, Ti, Zr(d2或 d2s2) 晶胞內(nèi) (1/8) 8+1= (1/8) 8+(1/2) 6= (1/6) 12+(1/2) 2+3= 原子數(shù) 2 4 6 元素 晶體結(jié)構(gòu) 點陣常數(shù) 最近的原子間距 a c 鋁 鈹 鎘 鉻 鈷 銅 金 鐵 鉛 鋰 鎂 鉬 鎳 鈮 鉑 鉀 銠 銣 銀 鈉 鉭 釷 鈦 鎢 鈾 釩 鋅 鋯 面心立方 密排六方 密排六方 體心立方 密排六方 面心立方 面心立方 體心立方 面心立方 體心立方 密排立方 體心立方 面心立方 體心立
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