【正文】 6. 實(shí)際晶體中存在晶體缺陷 ， 包括點(diǎn)缺陷 、 線缺陷和面缺陷三類 。典型的晶胞有體心立方晶胞、面心立方晶胞和密排六方晶胞。 共格相界： 界面上的原子同時(shí)處于兩相晶格的結(jié)點(diǎn)上 ， 為兩相晶格所共有 。 因此 ， 晶粒越細(xì) ， 材料的強(qiáng)度 、 硬度越高 。 （ 1）小角度晶界 小角度晶界可分為對(duì)稱傾側(cè)晶界、不對(duì)稱傾側(cè)晶界和扭轉(zhuǎn)晶界等多種。 2．晶界 相鄰晶粒之間的界面叫 晶界 。因此，晶體通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行滑移變形所需的切應(yīng)力比剛性整體滑移所需切應(yīng)力小得多。 刃型位錯(cuò)的正負(fù)也可借右手法則來(lái)確定。顯然，螺型位錯(cuò)也是一條細(xì)長(zhǎng)的晶格畸變 “ 管道 ” ，其彈性變力場(chǎng)呈軸對(duì)稱分布。 線缺陷 晶體中的 線缺陷 就是各種類型的 位錯(cuò) 。 同類間隙原子 ：形成弗蘭克爾空位時(shí)出現(xiàn)的間隙原子 ， 又叫自間隙原子 ， 其濃度極低 。 點(diǎn)缺陷 主要有 空位 、 間隙原子 和 置換原子 等三種 。這類中間相大多是由一些過(guò)渡族金屬元素和碳原子所形成的碳化物，常見(jiàn)的主要有 M3C型 (如Fe3C、 Mn3C)、 M7C3型 (如 Cr7C3)、 M23C6(如 Cr23C6)和 M6C型 (如Fe4W2C、 Fe3W3C)等，其中 M代表金屬元素。前者是一種中間相，其晶體結(jié)構(gòu)與組元晶體結(jié)構(gòu)完全不同；而間隙固溶體則仍保持溶劑組元的晶格類型。 圖 333幾種類型正常價(jià)化合物的晶體點(diǎn)陣 (a)NaCl型 (b)CaF2型 (c)立方 ZnS型 (d)六方 ZnS型 2．電子化合物 按照一定電子濃度形成的金屬化合物叫 電子化合物 。 根據(jù)形成中間相時(shí)起主導(dǎo)作用的控制因素之不同，中間相可分為：主要受電負(fù)性因素控制的 正常價(jià)化合物 ，以電子濃度為主要控制因素的 電子化合物 ，以原子尺寸因素為主要控制因素的 間隙相 、 間隙化合物 和拓樸密堆相 。 圖 330 固溶體中溶質(zhì)原子分布示意圖 (a)完全無(wú)序； (b)偏聚； (c)部分有序； (d)完全有序 有序固溶體 定義：某些具有短程有序的固溶體，當(dāng)其成分接近一定原子比(如 AB或 AB3)時(shí)，可在低于某一臨界溫度時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)，即溶質(zhì)和溶劑原子在整個(gè)晶體中都按一定的順序和規(guī)律排列起來(lái)，如圖 330（ d）所示，這樣的固溶體稱為 有序固溶體 ，又稱為超結(jié)構(gòu)或超點(diǎn)陣，這一轉(zhuǎn)變過(guò)程成為有序化，該臨界溫度叫有序化溫度。 （ 4）晶體結(jié)構(gòu)因素 只有晶格類型相同，溶質(zhì)原子才有可能連續(xù)置換溶劑晶格中的原子，直至溶劑原子完全被溶質(zhì)原子所置換。 在周期表中 ， 同一周期里的元素的電負(fù)性由左到右依次遞增；而在同一族內(nèi) ， 元素電負(fù)性從上至下遞減 。 固溶體 定義 ： 以合金某一組元為溶劑，在其晶格中溶入其它組元原子 (溶質(zhì) )后所形成的一種合金相，其特征是仍保持溶劑晶格類型，結(jié)點(diǎn)或間隙中含有其它組元原子。 相和組織 相 ：是指合金中具有同一聚集狀態(tài) 、 同一晶體結(jié)構(gòu) ， 成分基本相同 ， 并有明確界面與其它部分分開(kāi)的均勻組成部分 。準(zhǔn)晶必須在一定冷卻速度范圍內(nèi)形成，如 AlMn合金中冷速在 1063 106K/s的范圍內(nèi)才能獲得，超過(guò)這一范圍將出現(xiàn)非晶態(tài)。 單晶材料具有較高的強(qiáng)度 、 耐蝕性 、 導(dǎo)電性和其他特性 ， 在工業(yè)上有較廣泛的應(yīng)用 。 多晶型轉(zhuǎn)變或同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 : 具有多晶型性的金屬在溫度或壓力變化時(shí)，由一種晶體結(jié)構(gòu)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)的過(guò)程。 解：對(duì)面心立方晶胞， ，因此 銅的單胞體積為： 面心立方晶胞有四個(gè)原子，每個(gè)銅原子的質(zhì)量為 （ ） /（ 1023原子 /mol）， 因此，單胞的質(zhì)量 m為： 因此，銅的體密度為： 24aR?a4 4 0 . 1 2 7 8 n m 0 . 3 6 122Ram ab n?? ? ?323363 )( cmnm cmnmaV ?? ?????22234 6 3 . 5 4 / 4 . 2 2 1 06 . 0 2 1 0 /g m o lmgmol ??? ? ??原子 原子22 32 3 34 . 2 2 1 0 8 . 9 8 /4 . 7 0 1 0vmgP g cmv cm???? ? ?? 原子面密度 原子的面密度是指某晶面單位面積的原子數(shù)，確定方法： 體心立方（ 110）晶面上的原子數(shù)，等于用（ 110）面來(lái)切這個(gè)晶胞，在切面上所得的遮影面積拼合的圖，即得原子的數(shù)目為： 4 1/4+1=2。 致密度 K可用下式求出： 式中 n為晶胞原子數(shù)； v為一個(gè)原子的體積，(r為原子半徑 )； V為晶胞體積。此外，具有相同指數(shù)的晶面與晶向必定是互相垂直的，如 (111)⊥ [111]。 其確定步驟為： (1) 選定晶胞的某一陣點(diǎn)為原點(diǎn) ， 以晶胞的三條棱邊為坐標(biāo)軸 ， 以棱邊的長(zhǎng)度為單位長(zhǎng)度； (2) 若所求晶向未通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn) ,則過(guò)原點(diǎn)作一平行于所求晶向的有向直線； (3) 求出該有向直線上距原點(diǎn)最近的一個(gè)陣點(diǎn)的坐標(biāo)值 u、 v、 和 w； (4) 將三個(gè)坐標(biāo)值按比例化為最小整數(shù)，依次放入方括號(hào) [ ]內(nèi)，即為所求晶向指數(shù)。 βSn， TiO2 7 立方晶系 a=b=c， a=β=γ=90176。 圖 31 晶體中晶胞示意圖 3． 3 晶系與布喇菲點(diǎn)陣 根據(jù)晶胞的三條棱邊是否相等、三個(gè)夾角是否相等以及是否為直角等關(guān)系，晶體學(xué)將所有晶體分為七個(gè)晶系，如下表所示。 晶體與非晶體的主要性能特點(diǎn) ：晶體具有一定的熔點(diǎn) ，而非晶體則沒(méi)有；晶體具有各向異性 、 偽各向同性 ， 而非晶體為各向同性 。 晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 序號(hào) 晶系 點(diǎn)陣參數(shù)特征 舉例 1 三斜晶系 a≠b≠c， a≠β≠γ≠90176。 Fe， Cr， Ag， Au 七個(gè)晶系中，只能有 14種空間點(diǎn)陣，稱為布喇菲點(diǎn)陣 , 如下圖所示。 晶向族 用 uvw表示。 三種典型晶體結(jié)構(gòu)的比較 晶格常數(shù) 晶胞原子數(shù) 原子半徑 配位數(shù) 致密度 晶體結(jié)構(gòu)中的間隙 晶體的堆垛方式 晶格常數(shù) 晶胞的棱邊長(zhǎng)度稱為 晶格常數(shù) ， 用來(lái)表示晶胞的大小 。 K nvV?三種晶格的致密度 體心立方晶格的致密度： 面心立方晶格的致密度： 理想密排六方晶格的致密度 Kraaa???? ? ???? ?????2 43 2 43 340 683333? ?.Kraaa???? ? ???? ?????4 43 4 43 240 743333? ?.Kra a caa??? ? ??? ? ??? ?????6 436 346 43 126 34 1 6330 74333? ?.. 晶體結(jié)構(gòu)中的間隙 晶體中存在著許多未被原子占據(jù)的間隙。 面心立方（ 111）晶面的遮影面積和單胞原子數(shù)。如：常壓下， a 鐵在 912℃ 以下為體心立方結(jié)構(gòu)，稱為 αFe； b 鐵在 912℃ ～ 1394℃ 間具有面心立方結(jié)構(gòu) ,稱為 γFe； c 鐵從 1394℃ 到熔點(diǎn)之間 , 又成為體心立方結(jié)構(gòu) , 稱為 δFe。 圖 321 工業(yè)純鐵的顯微組織照片 多晶體 ：由許多晶粒組成的晶體。一般需要有150200℃ 的過(guò)冷度。 這個(gè)界面叫相界面 。 固溶體的分類 置換固溶體 ：溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格的某些結(jié)點(diǎn)位置所形成的固溶體 。 兩元素的電負(fù)性愈相近 ， 愈有利于形成無(wú)限固溶體 。如果組元的晶格類型不同，則只能形成有限固溶體。 (a)CuAu (b)Cu3Au 圖 331 有序固溶體的晶體結(jié)構(gòu) 4．固溶體的性能特點(diǎn) 固溶體中隨溶質(zhì)原子濃度的提高 ，