【文章內(nèi)容簡介】 分帶有負電荷，一個分子的正電荷部位和另一分子的負電荷部位間，以微弱靜電引力相引，使之結(jié)合在一起稱為范德華鍵（或分子鍵）。 特性 結(jié)合力較弱 具有共價鍵物質(zhì)的特性 硬度低、沸點低，絕緣性 。 工程材料的鍵性 實際上使用的工程材料 ， 有的是單純的一種鍵 ， 更多的是幾種鍵的結(jié)合 。 如果以四種鍵為頂點作一個四面體 ， 就可以把材料的結(jié)合鍵范圍示意地表示在這個四面體上 ， 具體材料地鍵特性見圖 。 晶體學基礎(chǔ) 晶體與非晶體 空間點陣 晶向指數(shù)與晶面指數(shù) 晶體的晶體的極射赤面投影 晶體與非晶體 晶體： 物質(zhì)的質(zhì)點 (分子、原子或離子 )在三維空間作有規(guī)律的周期性重復排列所形成的物質(zhì)叫晶體，如圖 。 非晶體： 非晶體在整體上是無序的，但原子間也靠化學鍵結(jié)合在一起，所以在有限的小范圍內(nèi)觀察還有一定規(guī)律，可將非晶體的這種結(jié)構(gòu)稱為近程有序。 空間點陣 空間點陣 ： 實際晶體中 ， 質(zhì)點在空間的排列方式是多種多樣的 ． 為了便于研究晶體中原于 、 分子或離子的排列情況 ， 近似地將晶體看成是無錯排的理想晶體 ，忽賂其物質(zhì)性 ， 抽象為規(guī)則排列于空間的無數(shù)幾何點 。 這些點代表原子 (分子或離子 )的中心 ， 也可是彼此等同的原于或分子群的中心 ， 各點的周圍環(huán)境相同 。 這種點的空間排列稱為空間點陣 ， 簡稱點陣 ， 這些點叫陣點 。 晶胞： 從點陣中取出一個仍能保持點陣特征的最基本單元叫晶胞 。 晶格： 將陣點用一系列平行直線連接起來 ， 構(gòu)成一空間格架叫晶格 。 a、 晶胞選取的條件 b、 14種空間點陣 ， 布拉菲點陣 晶胞選取應滿足的條件 (1)晶胞幾何形狀充分反映點陣對稱性 。 (2)平行六面體內(nèi)相等的棱和角數(shù)目最多 。 (3)當棱間呈直角時 ， 直角數(shù)目應最多 。 (4)滿足上述條件 ， 晶胞體積應最小 。 14種空間點陣 晶向指數(shù)與晶面指數(shù) 晶向指數(shù)和標定 (1)以晶格中某結(jié)點為原點 ， 取點陣常數(shù)為三坐標軸的單位長度 ， 建立右旋坐標系如圖 。 定出欲求晶向上任意兩個點的坐標 。 (2)“ 末 ” 點坐標減去 “ 始 ” 點坐標 ， 得到沿該坐標系備軸方向移動的點陣參數(shù)的數(shù)目 。 (3)將這三個值化成一組互質(zhì)整數(shù)，加上一個方括號即為所求的晶向指數(shù) [u v w]， 如有某一數(shù)為負值，則將負號標注在該數(shù)字上方。 晶面指數(shù)的標定 (1)建立如前所述的參考坐標系 ， 但原點應位于待定晶面之外 ， 以避免出現(xiàn)零截距 (2)找出待定晶面在三軸的截距 ， 如果該晶面與某軸平行 ， 則截距為無窮大 。 (3)取截距的倒數(shù)，將其化為一組互質(zhì)的整數(shù)，加固括號．得到晶面指數(shù) (h k l)。 晶 帶 相交于某一晶向直線或平行于此直線的晶面構(gòu)成一個晶帶 ， 此直線稱為晶帶軸 。 立方系晶面 （ h k l） 以 [u v w]為晶帶軸必有 hu+kv+lw=0 反之也成立。兩個不平行的晶面（ h1k1l1） ,(h2k2l2)的晶帶軸 [u v w]可如下求得 晶面間距 對于不同的晶面族 {h k l}其晶面間距也不同。總的來說，低指數(shù)晶面的面間距較大，高指數(shù)晶面的面間距較小、如圖1— 13所示。由晶面指數(shù)的定義、可用數(shù)學方法求出晶面間距，見公式。 材料的晶體結(jié)構(gòu) 典型金屬的晶體結(jié)構(gòu) 共價晶體的晶體結(jié)構(gòu) 離子晶體的晶體結(jié)構(gòu) 合金相結(jié)構(gòu) 典型金屬的晶體結(jié)構(gòu) 體心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 原子排列特征 晶格 常數(shù) a＝ b＝ c， α ＝ β ＝ γ ＝ 90176。 a＝ b＝ c， α ＝ β ＝ γ ＝ 90176。 a=b≠ c， =，α =β =90186。， γ =120186。 原子半徑 r＝ r= r= 晶胞含原子數(shù) 2 4 6 配位數(shù) 8 12 12 致密度 晶胞中原子數(shù) 合金相結(jié)構(gòu) 凡溶質(zhì)原子完全溶于溶劑中 ， 并能保持溶劑元素的晶格類型所形成的合金相稱為固溶體 。 通常把形成固溶體使強度升高 ， 硬度升高的現(xiàn)象叫做固溶強化 。 根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑中是占結(jié)點位置還是占間隙位置，可將其分為置換固溶體何間隙固溶體。 兩組元組成的臺金中 ， 在形成有限因溶體的情況下 ， 如果镕質(zhì)含量超過其溶解度時 ． 相會出現(xiàn)新相 ， 其成分處在 A在 B中和 B在 A中的最大溶解度之間 ， 故叫中間相 。 種類： （ 1） 正常價化合物 （ 2） 電子化合物 （ 3） 間隙相與間隙化合物 （ 4） 拓撲密堆相 第五部分 晶體缺陷 一 、 教學目的及要求 二 、 主要內(nèi)容 三 、 學時安排 四 、 教學重點 五 、 教學難點 六 、 教學過程 七 、 思考題 八 、 作業(yè) 九 、 實驗教學 十 、 教學參考書 教學目的及要求 通過本章的學習，使掌握晶體缺陷的類型、各類缺陷的結(jié)構(gòu)特征、性質(zhì)及其對材料性能的影響。 主要內(nèi)容 點缺陷、線缺陷、面缺陷、各類缺陷對結(jié)構(gòu)及性能的影響。 教學重點 1. 點缺陷的結(jié)構(gòu)特征及其對性能的影響 2. 線缺陷的結(jié)構(gòu)特征及其對性能的影響 3. 面缺陷對結(jié)構(gòu)特征及其對性能的影響 教學難點 1. 位錯中的柏氏矢量； 2. 位錯的彈性性質(zhì)； 3. 實際晶體中的位錯； 4. 錯的增殖機制； 5. 各類缺陷對結(jié)構(gòu)及性能的影響。 教學過程 一 、 復習上一節(jié)內(nèi)容 二 、 導入新課 三 、 講授新課 四 、 小結(jié) 五 、 思考題 六 、 作業(yè) 講授新課 點缺陷； 線缺陷； 面缺陷； 各類缺陷對結(jié)構(gòu)及性能的影響 。 思考題 1. 點缺陷的類型有那些 ？ 點缺陷是熱力學平衡缺陷嗎 ？ 其濃度對金屬的性能有那些影響 ？ 2. 位錯有那些基本類型 ？ 試說明各種類型位錯的位錯線 t與柏氏矢量 b之間關(guān)系 。 3. 何為面缺陷 ？ 面缺陷有那些基本類型 ？ 對金屬的性能有那些影響 ？ 4. 如何用柏氏回路確定柏氏矢量 ， 請以刃型位錯為例說明之 。 5. 如何表示晶體中位錯密度 ？ 金屬材料中的位錯密度與其強度有何關(guān)系 ？ 與晶內(nèi)相比晶界有那些特點 ？ 作 業(yè)（ 1） 銅的空位生成能 1019J， 試計算 1000℃ 時 ，1cm3銅所包含的空位數(shù) ， 銅的密度 ， 相對原子質(zhì)量 ， 玻爾茲曼常數(shù) K= 1023J/K。 如圖 21所示的位錯環(huán) ， 說明各段位錯的性質(zhì) ， 并指出刃位錯多余半原子面的位置 。 作 業(yè)（ 2） 如圖 22， 某晶體滑移面上有一個 柏氏矢量為 b的位錯環(huán) ， 受到均勻切應力 τ作用 ， 試分 析： （ 1） 該位錯環(huán)各段位錯的結(jié)構(gòu)類型； （ 2） 求各段位錯所受的力； （ 3） 在 τ的作用下 ， 位錯環(huán)將如何運動 ？ （ 4） 在 τ的作用下 ， 位錯環(huán)穩(wěn)定不動 ， 其最小半徑應該多大 ？ 畫圖說明 FR位錯源位錯增殖過程 。 證明位錯密度 ρ和彎曲晶體曲率半徑 R的關(guān)系為 ρ=1 Rb。 圖 31表示兩個被釘扎的刃位錯 AB、 CD， 它們的長度均為 x， 且具有相同的位錯線方向和柏氏矢量 ， 每個位錯都可作為 F