工程材料学
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础1、合金钢是如何分类的？1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为5%-10%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。
2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04%,S≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。
3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？奥氏体稳定化元素, 主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？1) 碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。
2) 形成碳化物的规律a) 合金渗碳体—— Mn与碳的亲和力小，大部分溶入α-Fe或γ-Fe中，少部分溶入Fe3C中，置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体（Mn,Fe）3C; Mo、W、Cr少量时，也形成合金渗碳体b) 合金碳化物——Mo、W 、Cr含量高时，形成M6C(Fe2Mo4C Fe4Mo2C),M23C6(Fe21W2C6 Fe2W21C6)合金碳化物c) 特殊碳化物——Ti 、V 等与碳亲和力较强时i. 当rc/rMe<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）MC、M2C。
ii. 当rc/rMe>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。
★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属；2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度；3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子；4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。
工程材料学知识点
工程材料学知识点第一章材料是有用途的物质。
一般将人们去开掘的对象称为“原料”，将经过加工后的原料称为“材料”工程材料：主要利用其力学性能，制造结构件的一类材料。
主要有：建筑材料、结构材料力学性能：强度、塑性、硬度功能材料：主要利用其物理、化学性能制造器件的一类材料.主要有：半导体材料（Si）磁性材料压电材料光电材料金属材料：纯金属和合金金属材料有两大类：钢铁（黑色金属）非铁金属材料（有色金属）非铁金属材料：轻金属（Ni以前）重金属（Ni以后）贵金属（Ag，Au，Pt，Pd）稀有金属（Zr，Nb，Ta）放射性金属（Ra，U）高分子材料：由低分子化合物依靠分子键聚合而成的有机聚合物主要组成：C，H，O，N，S，Cl，F，Si三大类：塑料（低分子量）：聚丙稀树脂（中等分子量）：酚醛树脂，环氧树脂橡胶（高分子量）：天然橡胶，合成橡胶陶瓷材料：由一种或多种金属或非金属的氧化物，碳化物，氮化物，硅化物及硅酸盐组成的无机非金属材料。
陶瓷：结构陶瓷Al2O3，Si3N4，SiC等功能陶瓷铁电压电材料的工艺性能：主要反映材料生产或零部件加工过程的可能性或难易程度。
材料可生产性：材料是否易获得或易制备铸造性：将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却凝固，获得零件的能力锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量焊接性：利用部分熔体，将两块材料连接在一起能力第二章（详见课本）密排面密排方向fcc{111}<110>bcc{110}<111>体心立方bcc面心立方fcc密堆六方cph点缺陷：在三维空间各方向上尺寸都很小，是原子尺寸大小的晶体缺陷。
类型：空位：在晶格结点位置应有原子的地方空缺，这种缺陷称为“空位”。
间隙原子：在晶格非结点位置，往往是晶格的间隙，出现了多余的原子。
它们可能是同类原子，也可能是异类原子。
异类原子：在一种类型的原子组成的晶格中，不同种类的原子占据原有的原子位置。
工程材料学知识点总结
工程材料学知识点总结一、材料的基本性质1. 密度：材料的密度是指单位体积内的质量。
密度越大，材料的质量就越大，密度越小，材料的质量就越小。
2. 弹性模量：材料的弹性模量是指材料在受力时产生弹性变形的能力。
弹性模量越大，材料的刚度就越大，抗压抗弯能力就越强。
3. 强度：材料的强度是指材料在受力时承受拉伸、压缩、剪切等力的能力。
强度越大，材料的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度就越大。
4. 韧性：材料的韧性是指材料在受外力作用下能够吸收能量的能力。
韧性越大，材料的抗冲击性就越好。
5. 硬度：材料的硬度是指材料的抗划伤、抗刮伤能力。
硬度越大，材料就越难被划伤或刮伤。
6. 热膨胀系数：材料的热膨胀系数是指材料在温度变化时产生体积膨胀或收缩的程度。
热膨胀系数越大，材料在温度变化时的变形就越大。
二、金属材料1. 铁素体和奥氏体：铁素体是铁碳合金中的烤饼组织，具有较低的强度和硬度；奥氏体是铁碳合金中的馒头组织，具有较高的强度和硬度。
2. 钢的分类：钢可以按照成分分为碳钢、合金钢和特种钢；按照用途分为结构钢、工具钢和耐磨钢。
3. 铸铁的分类：铸铁可以按照形态分为白口铸铁和灰口铸铁；按照成分分为白口铸铁、灰口铸铁和球墨铸铁。
4. 不锈钢的特性：不锈钢具有耐腐蚀、耐高温、抗氧化等特性，适用于化工、食品加工、医疗器械等领域。
5. 铝合金的应用：铝合金具有轻质、耐腐蚀、导热性好的特性，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
三、非金属材料1. 水泥混凝土：水泥混凝土应用广泛，常见于建筑、桥梁、水利工程等领域。
它具有强度高、耐久性好、施工方便等特点。
2. 砖瓦：砖瓦是建筑材料的重要组成部分，主要用于墙体、地面、屋面的施工。
它们具有隔热、隔音、防潮等特性。
3. 玻璃：玻璃具有透明、坚硬、抗腐蚀等特点，广泛应用于建筑、家具、日用品等领域。
4. 塑料：塑料具有轻质、耐腐蚀、可塑性好的特性，广泛应用于包装、日用品、建筑材料等领域。
5. 纤维素材料：纤维素材料主要包括木材、纸张、纺织品等，具有可再生、易加工、环保等特点。
工程材料学基础知识
编号﹕ H80
铜含量 黄的拼音
3.青铜(Cu-Sn﹐ Cu-Al﹐ Cu-Be等合金)﹕
以Cu-Sn为例﹕其机械性能受其Sn含 量 影响。并随Sn增加其强度和塑性都提 高﹐当Sn >5-6%后﹐塑性急剧降低﹐工 业用锡青铜的Sn含量一般在3-14%之间 。
放入金属模中﹐经加热﹐加压后使其固 化成型。也可采用此法﹐将浸有树脂的薄 片材料﹐迭加起来﹐经加热﹐加压后﹐制 成塑料层压板﹐称为层压法。
5.浇铸成型﹕将含有固化剂或催化剂和 其它添加剂的熔融树脂浇入模具中﹐树脂 经过固化反应﹐便固化成型。
8.聚碳酸脂(PC) ﹕抗拉﹐抗弯强度 高﹐并有较高的透光率(85%)﹐可以制作 齿轮﹐大型灯罩﹐防护玻璃等。
9.聚四氟乙烯(F-4)﹕不受任何化学药 品的腐蚀﹐此化学稳定性优于金属﹐陶瓷。 被称为“塑料王”。有毒﹐黏度高﹐所以 只能采用类似粉末冶金的模压﹐烧结成型 工艺。
塑料材料名词释义
二.热固性材料﹕ 1.酚醛塑料(PF)﹕以粉状供应﹐是常用的
三.塑料的成型方法﹕
1.注塑成型﹕将粉状或粒状塑料放在注塑 机的料简内﹐加热融化后﹐用很高的速度 将其注入合的模具内﹐冷却后脱模﹐获 得所需形状的塑料制品。
2.挤压成型﹕又称挤出成型﹐将塑料粉末 或颗粒﹐通过料斗加入挤压筒内﹐经加热 使塑料熔融呈流动状态﹐并随着螺杆的转 动不断向前推进﹐然后将塑料在压力下通
5.ABS塑料﹕A代表丙烯蜻﹐B代表丁二 烯﹐S代表丙乙烯。冲击强度高﹐硬度高﹐ 良好的耐磨性﹐尺寸稳定。用途广泛﹕机 械中可以制作齿轮﹐设备外科﹐化工设备 的各种容器﹐管道等。电器工业中的仪 表﹐设备的各种配件等。
工程材料学习题与辅导答案
工程材料学习题与辅导答案工程材料学习题与辅导答案工程材料是工程领域中至关重要的一部分，它涉及到各种各样的材料，如金属、陶瓷、高分子材料等。
学习工程材料需要掌握一定的理论知识，并且能够运用这些知识解决实际问题。
下面将提供一些工程材料学习题及其辅导答案，希望对学习者有所帮助。
1. 什么是晶体结构？请简要描述晶体结构的几种常见类型。
答：晶体结构是指由原子、离子或分子组成的结晶体中，这些原子、离子或分子的排列方式。
晶体结构的常见类型包括：立方晶系、正交晶系、单斜晶系、菱面晶系、三斜晶系和六方晶系。
立方晶系具有等长的边和直角，如立方体；正交晶系具有等长的边和直角，但边长可以不相等；单斜晶系具有等长的边和直角，但边长可以不相等，并且有一个斜角；菱面晶系具有等长的边和等角，但不是直角；三斜晶系具有不等长的边和不等角；六方晶系具有等长的边和等角。
2. 什么是晶格常数？如何计算晶格常数？答：晶格常数是指晶体中晶胞的尺寸，通常用a、b、c表示。
晶格常数的计算方法取决于晶体的结构类型。
对于立方晶系的晶体，晶格常数可以通过测量晶体的晶胞边长得到。
对于其他晶系的晶体，晶格常数可以通过测量晶胞的边长和角度来计算。
3. 什么是晶体缺陷？请列举几种常见的晶体缺陷。
答：晶体缺陷是指晶体中的结构缺陷或组成缺陷。
晶体缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
常见的晶体缺陷包括：点缺陷有空位、间隙原子、替代原子和杂质原子；线缺陷有位错和螺旋位错；面缺陷有晶界和孪晶。
4. 什么是材料的力学性能？请简要描述材料的强度、硬度和韧性。
答：材料的力学性能是指材料在外力作用下的表现。
强度是指材料抵抗外力破坏的能力，通常用抗拉强度来表示；硬度是指材料抵抗划伤或穿刺的能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度来表示；韧性是指材料抵抗断裂的能力，通常用断裂韧性来表示。
5. 什么是金属的晶体结构？请简要描述几种常见的金属晶体结构。
答：金属的晶体结构是指金属中原子的排列方式。
工程材料学第10章工程材料的选用
陶瓷材料的选用
• 总结词：陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性等特性，广泛应用于机械、化工、电子等领域。 • 详细描述：陶瓷材料如氧化铝、氮化硅等，具有优异的力学性能和化学稳定性，能够承受高温和高强度的环境。
在机械领域，陶瓷材料用于制造刀具、磨具、密封件等，具有高硬度和耐磨性，能够提高机械设备的效率和寿 命。在化工领域，陶瓷材料用于制造管道、阀门、反应器等，具有高耐腐蚀性和高温稳定性，能够保证化工生 产的稳定性和安全性。在电子领域，陶瓷材料用于制造电路基板、电容器、绝缘子等，具有优良的电气性能和 热稳定性，能够保证电子产品的可靠性和稳定性。
透光材料
选用高透光性能的材料，如光学玻璃、聚合物等， 用于制造眼镜片、镜头等。
滤光材料
选用具有特定光谱透射性能的材料，如红外截止 滤光片、紫外滤光片等。
反射材料
选用具有高反射性能的材料，如金属膜、铝膜等， 用于制造反射镜、凹面镜等。
05 工程材料选用的合材料
利用先进技术制备高性能复合材 料，提高材料的强度、刚度和耐 久性，满足高端装备和产品的需
04 功能材料的选用
电功能材料的选用
电绝缘材料
选用高绝缘性能的材料，如陶瓷、玻 璃、聚合物等，用于制造绝缘子、绝 缘套管、绝缘胶带等。
导电材料
选用高导电性能的材料，如铜、铝、 银等，用于制造电线、电缆、电极等。
压电材料
选用具有压电效应的材料，如石英、 锆钛酸铅等，用于制造压电器件。
热电材料
选用具有热电效应的材料，如碲化铋、 碲化铅等，用于制造热电器件。
复合材料的选用
• 总结词：复合材料是由两种或多种材料组成的新型材料，具有各组成材料的优 点，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
工程材料学考试卷及答案
《工程材料学》考试题一、填空题：（每小题1分，共15分）1、组成物质的质点（原子、离子或分子）间的相互作用力称为结合键，主要有共价键、离子键、金属键和分子键四种。
2、距液固界面距离越远，液相的温度越高的温度分布是正温度梯度；距液固界面距离越远，液相的温度越低的温度分布是负温度梯度。
3、随着变形量的增加，晶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化。
4、根据石墨的形态分类，铸铁可分为灰铸铁（石墨为片状）、可锻铸铁（石墨为团絮状）、球墨铸铁（石墨为球状）、蠕墨铸铁（石墨为蠕虫状）5、按照含碳量高低，钢可以分为低碳钢（Wc≤0.3%）、中碳钢（0.3%<Wc<0.6%）、高碳钢（Wc≥0.6%）；根据合金元素总量的多少，钢可以分为低合金钢（Wme≤5%）、中合金钢（5%<Wme<10%）、高合金钢（Wme≥10%）。
6、随着回火温度的升高，钢的强度、硬度不断降低，塑性、韧性不断提高。
7、钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力，钢的淬透性大小用规定条件下淬火获得的淬透层深度来表示，淬透层越深，其淬透性越好。
8、钢在固态加热、保温和冷却过程中，会发生一系列组织结构的转变，这种发生组织转变所对应的温度称为相变温度或临界点。
9、冷变形金属在加热时，回复和再结晶的驱动力是储存能或畸变能，晶粒长大的驱动力是界面能。
10、面心立方的原子密排面为（111），密排方向为[110]。
11、任何一种物质的结晶过程都是由晶核形成和晶核长大两个基本过程组成。
12、合金组元通过相互溶解形成的一种成分及性能均匀、结构与组元之一相同的固相，称为固溶体。
合金组元相互作用形成晶格类型和特征完全不同于任一组元的新相，称为中间相或金属化合物。
13、金属的塑性变形主要是由位错运动引起的，因此，阻碍位错运动是强化金属的主要途径。
14、晶体的物理性质表现为各向异性，有固定的熔点；非晶体的物理性质表现为各向同性，没有固定的熔点。
工程材料学
1.工程材料学：是材料学的实用部分,主要阐述金属材料的成分、组织、性能及应用等方面的一般规律。
2.材料的分类1、金属材料①黑色金属—铁和以铁为基的合金(钢、铸铁等)②有色金属—黑色金属以外的所有金属及其合金。
2、高分子材料①塑料—主要指工程塑料。
又分热塑性和热固性塑料。
②合成纤维—由单体聚合而成再经过机械处理成纤维材料。
③橡胶—经硫化处理，弹性优良的聚合物.④胶粘剂—分树脂型、橡胶型和混合型。
3,陶瓷材料4,复合材料3.金属键：金属正离子与自由电子间的静电作用，使金属原子结合起来形成金属整体，这种结合方式称为金属键。
4.离子键：当正电性金属原子与负电性非金属原子形成化合物时，通过外层电子的重新分布和正、负离子间的静电作用而相互结合，故称这种结合键为离子键。
5.共价键：当两个相同的原子或性质相差不大的原子相互接近时，它们的原子间不会有电子转移。
此时原子间借共用电子对所产生的力而结合，这种结合方式称为共价键。
6.分子键：这种存在于中性的原子或分子之间的结合力称为分子键。
共价键晶体和离子键晶体结合最强，金属键晶体次之，分子键晶体最弱。
7.晶体：材料中的原子（离子、分子）在三维空间呈规则、周期性排列。
非晶体：原子无规则堆积，也称为“过冷液体”。
8.晶体中原子（分子和离子）在空间的规则排列的方式称为晶体结构。
把每一个原子抽象成一个点，把这些点用假想直线连接起来，构成空间格架，称为晶格。
晶格中的每个点称为结点，由一系列原子所组成的平面称为晶面，由两个原子之间连线所指的方向称为晶向。
组成晶格的最小几何组成单元称为晶胞。
9.①体心立方晶格特点：具有相当高的强度和较好的塑性。
这种晶格的金属有：铬、钼、钨、钒和铁（912℃以下，α—Fe ）等。
晶胞原子数：2，原子半径：致密度：0.68致密度=Va /Vc。
②面心立方晶格特点：塑性良好。
这种晶格的金属有：铝、钢、镍和铁（912℃—1394℃，γ—Fe)等。
晶格常数：a=b=c；晶胞原子数：4，原子半径：致密度：0.74.③密排六方晶格属于密排六方晶格的金属有C（石墨）Be、Mg、Zn、Cd、α-Co、Ti等。
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刃型位错
刃型位错：相当于完整 晶体内多了一个半原子 面. 位错是可以运动的
螺旋型位错示意图
刃型位错示意图
正刃型位错
负刃型位错
金属材料内部的位错受力时会运动，附近产 生应力场，位错之间会发生复杂的交互作用， 对金属的力学性能会有重大的影响。
钛合金中的位 错线
3.面缺陷( surface-defect )
四.常见的三种晶体结构
体心立方
面心立方
密排六方
四.常见的三种晶体结构
1.体心立方晶格 ( body-center cubic lattice )
a = b = c, a = b = g = 90 °
2 面心立方
2、面心立方晶胞(Face-centred cubic lattice, FCC )：
3
3
1
2
= 6.16 r3
4、致密度（K，APF）
假设，在由FCC向BCC晶体结构转变时铁原子半径 没有改变，那么，FCC向BCC发生转变时体积的变化为：
V VFCC
=
VBCC - VFCC VFCC 6.16r3 - 5.66r3 5.66r3
=
X 100% = 8.8%
从上面的计算可知，金属的同素异构转变过程中，由于晶体 结构的变化使其体积发生不可忽视的变化，并会对晶体材料的性 能产生很大的影响。
2。说明 ⑴一个晶向指数表示一系列平行同向的晶向， [ uvw ]与[uvw ] 平行反向。 ⑵所有原子排列规律相同，方向不同的晶向属同一晶向族。 一晶向族 中的各晶向的指数的数字相同，但符号、次序不同，以〈uvw〉记之。 如 〈100〉晶向族包括 [100]、 [010]、 [001] 三个晶向及反 向[100]、 [010]、 [001] ，共计 6 个晶向。 思考：〈123〉晶向族包括多少晶向？
使用方法: 设置坐标; 求截距; 取倒数。
步骤：
晶面指数的确定
– 1）建立坐标系，定原点和坐标轴； – 2）求出待定晶面在坐标轴上的结距，晶面 平行与坐标，截距为∞； – 3）将坐标值取倒数后化为最小整数（hkl）
说明
⑴一个晶面指数表示一系列平行晶面。
⑵所有原子排列规律相同，方位不同的晶面属同一 晶面族。 一晶面族中的各晶面的指数的数字相同，但符 号、次序不同，以 {hkl} 记之。 如 {111} 晶面族包含四个晶面
晶向：晶体中通过原子中心连成的许多表示原子不同空间 排列方向的直线或在晶体中描述原子排列方向的 向量。
晶面：晶体中通过原子中心构成的二维平面称为晶面。
5.晶面(crystal face):
在晶格中由一系列原子所构成的平面称为晶面。
6.晶面指数:用密勒(Miller)指数对晶格中 某一晶面进行标定。
BCC
2 4 3 4 R 2 R 3 3 3 = = 0.68 3 4R 3 a ( ) 3
APF =
BCC晶胞中原子的体积 = BCC晶胞的体积
4、致密度（K，APF）
4 4 4 r 3 4 r 3 BCC晶胞中原子的体积 3 3 APF = = = = 0.74 3 4r 3 BCC晶胞的体积 a ( ) 2
二、物质的同素异构 （Polymorphism or allotropy）
自然界中很多物质或化合物在不同温度和压力条件下 存在不同的晶体结构，这种现象称为同素异构现象。
三、物质的同素异构 （Polymorphism or allotropy）
自然界中很多物质或化合物在不同温度和压力条件下 存在不同的晶体结构，这种现象称为同素异构现象。
晶界与亚晶界结构示意图
大角度晶界---晶界
小角度晶界---亚晶界
Cu-Ni 合金中的亚结构
三.晶体缺陷对金属性能的影响
原子的扩散 金属的强化 固态的相变
点缺陷周围晶格发生畸变，材料 的屈服强度提高，塑性韧性下 降，电阻增加。
位错引起附近的晶格畸变，对强 度影响显著。强度的变化与位 错密度有关。 位错密度很低或者很高时，晶体 的强度比较高。 强 度
显微照片欣赏
本章的作业
P41 4,5,6,8,10,11 1． 在立方晶系的晶胞内画出 具有下列密勒指数的晶面和 晶向：
(111 与[112]， (1 1 0)与[111 (1 32)与[123] ) ],
欢迎进入第三章学习内容
Fcc与hcp的比较
比较 fcc、hcp的结构，两者的配位数与致密度都相等， 所以, fcc 与 hcp 都是最紧密的原子排列形式。
fcc
hcp
第二节 实际金属的体结构 与晶体缺陷
一.单晶体与多晶体的基本概念 1.单晶体( single crystal )的特征:
单晶体：晶体内部原子规则排列的位向不发生 改变的晶体 理想单晶体：晶体内无任何缺陷的单晶体
Azurite 蓝铜矿
第一节 晶体结构的基础知识
一.晶体与非晶体的基本概念 1.晶体 ( crystal ) 的基本概念: 物体内部的原子 ( 或分子 ) 在三维 空间中 , 按一定规律作周期性排列的固 体。 晶体物质所具有的性质: 固定的熔 点; 各向异性等。 例如 , 所有的金属、 食盐等。
2.非晶体 ( non- crystal )的基本概念: 物体内部的原子呈散乱分布,其 物理和力学性能各向同性。例如,普 通玻璃、松香等。
7.晶向(crystal direction): 在晶格中,任 意两原子之间的连线所指的方向。
8.晶向指数: 用密勒(Miller)指数对晶格 中某一原子排列在空间的位向进行标 定。
使用方法: 设置坐标; 求截距; 取最小整数。
步骤：
晶向指数的确定方法
1）建立坐标系，确定原点O和坐标轴； 2）在待定晶向上选定距原点最近的一个P 的三 个坐标值； 3）将坐标值化整加方括号（即求最小公倍数） ［uvw］
晶
态
非晶态
晶态
非晶态
金属的结构
SiO2的结构
二.晶体学(crystallography)的基本知 识 基本概念
晶体点阵：组成晶体的原子在空间按一定规律规则 排列形成的空间点阵 结点/阵点：构成晶体点阵的每一个原子抽象为一个 质点 晶格：用来描述晶体中原子排列规律的空间格架 晶胞：组成晶体点阵的最小重复结构单元 晶格常数：晶胞中三个棱边的长度，用a,b,c来表示
* * 晶体具有各向异性( aeolotropy )。 例如:单晶硅、单晶锗等。
多晶体：由多个晶粒所组成的晶体
2.多晶体的特征
实际金属材料一般为多晶体结构， 由许多外形不规则颗粒状小晶体构成， 这些小晶体称为晶粒，各晶粒的边界称 为晶界。
*
*晶体具有各向同性( isotropy )。 例如: 常用的金属等。
(一)、晶格与晶胞
晶格： 将用于描述晶体中原子 排列形式的几何空间格架称 为晶格。
晶胞： 在晶格中取出一个最基本的 几何单元，一般是取一个最小的 平行六面体来表达晶体中原子排 列的特征，这种组成晶格的最小 单元称为晶胞。
1、晶格与晶胞
(a),(b),(c)分别代表三种不同类型的原 子组合, (d)表示三种不同类型原子组合同属 一种空间点阵
置换原子 间隙原子
晶格空位
置换原子与间隙原子
点缺陷
Schottky缺陷:
Frenkel缺陷: 在离子晶体中 这些缺陷的出现有利于提高 离子晶体的导电性。
点缺陷与材料的行为
点缺陷的热运动，造成原子扩散。 高温下扩散加快
– 应用：化学热处理，退火，烧结等，研究空位变化规律。
FCC
6 43 r 3 6 43
APF =
6
3 4
aac
=
1 a3 2
6
3 1.633a3 4
0.74
HCP
4、致密度（K，APF）
计算纯铁由FCC结构转变为BCC结构时 的体积变化
解: 在FCC结构中,有:
2 a = 4r FCC
所以: a = 4r 2
在BCC结构中, 有:
力学性能：
– 点缺陷的存在是材料高温蠕变的重要原因。 – 过饱和点缺陷形成空位片：强度提高，脆性增大。
2. 线缺陷( line defect ) ----位错( dislocation )
位错 :在晶体中如果畸变是在一线形范围内发生的， 这样的线缺陷就称为位错缺陷 螺旋型位错( screw dislocation ) 刃型位错( blade dislocation )
3 a = 4r
所以: a = 4r 3
HCP
4、致密度（K，APF）
由于在FCC晶胞中有4个原子,因此在FCC中每个原子所 占有的体积为:
VFCC
a3 = = 4 4r 2
3
1 4
= 5.66 r3
而在BCC晶胞中只有2个原子, 因此在BCC中每个原子 占有的体积为: VBCC
a3 = = 2
4r
工程材料学
第二章 材料的晶体结构
第二章 材料的晶体结构 Crystal Structure of Material
晶体结构的基础知识 实际金属的体结构与晶体缺陷
第二章 材料的晶体结构 Crystal Structure of Material
晶体结构的基础知识 实际金属的体结构与晶体缺陷
多晶体结构示意图
二. 晶体缺陷( crystal defect )
晶体缺陷按空间尺度可分为 点缺陷 线缺陷 面缺陷
•
1.点缺陷( point defect )
空位( vacancy ) 间隙原子( gap atom ) 置换原子( substitutional atom )
点缺陷示意图
a = b = c, a = b = 90 ° , g =120 °