简述金属常见的3种晶体结构的基本特点
工程材料习题集
工程材料习题集绪论1．一铜棒的最大拉应力为70MPa，若要承受2000kgf的载荷，它的直径是多少？2．有一直径15mm的钢棒所能承受的最大载荷为11800kgf，问它的强度是多少。
3．一根2米长的黄铜棒温度升高80℃，伸长量是多少？要使该棒有同样的伸长，问需要作用多少力？（黄铜线膨胀系数为20×10－6/℃，平均弹性模量为110000MPa）4．一根焊接钢轨在35℃时铺设并固定，因此不能发生收缩。
问当温度下降到9℃时，钢轨内产生的应力有多大？（钢的线膨胀系数为12×10－6/℃，弹性模量为206000MPa）5．零件设计时，选取σ0.2（σS）还是选取σb，应以什么情况为依据？6．δ与ψ这两个指标，哪个能更准确地表达材料的塑性？并说明以下符号的意义和单位：σe；σs(σ0.2)；σb；δ；ψ；σ-1；ɑk7．常用的测量硬度的方法有几种？其应用范围如何？8．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。
哪种方法合理？为什么？参考答案：1．18.9mm 2．871MPa 3．3.2mm，176MPa 4．64.3MPa第一章金属的结构与结晶1．金属中常见的晶体结构类型有哪几种?α-Fe、γ-Fe、A1、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn 各属何种晶体结构?2．单晶体与多晶体有何差别？为什么单晶体具有各向异性，而多晶体材料通常不表现出各向异性？3．简述金属常见的三种晶体结构的基本特点。
4．晶体缺陷有哪些？对材料有哪些影响？对所有的材料都有影响吗？5. 分别说明以下概念：晶格；晶胞；晶格常数；致密度；配位数；晶面；晶向；单晶体；多晶体；晶粒；晶界；各向异性；同素异构。
6.在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同，该晶面与晶向间存在着什么关系？7. 何谓过冷度?为什么结晶需要过冷度?它对结晶后晶粒大小有何影响?8. 何谓同素异构转变?纯铁在常压下有哪几种同素异构体?各具有何种晶体结构?1．金属结晶的基本规律是什么？结晶过程是怎样进行的？2．过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶后的晶粒大小有何影响？3．如果其它条件相同，试比较在下列条件下，铸件晶粒的大小：（1）砂型铸造与金属铸造；（2）厚壁铸件与薄壁铸件；（3）加变质剂与不加变质剂；（4）浇注时振动与不振动。
晶体的四种基本类型和特点
晶体的四种基本类型和特点晶体是由于原子、分子或离子排列有序而形成的固态物质。
根据晶体的结构特点，晶体可以分为四种基本类型：离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体。
1. 离子晶体离子晶体由正离子和负离子通过离子键结合而成。
正负离子之间的电荷吸引力使得离子晶体具有高熔点和脆性。
离子晶体的晶格结构稳定，形成高度有序的排列。
常见的离子晶体有氯化钠（NaCl）、氧化镁（MgO）等。
离子晶体在溶液中能够导电，但在固态下通常是绝缘体。
2. 共价晶体共价晶体由共价键连接的原子或分子组成。
共价键是由原子间的电子共享形成的，因此共价晶体具有很高的熔点和硬度。
共价晶体的晶格结构复杂多样，具有很高的化学稳定性。
典型的共价晶体包括金刚石（C）和硅（Si）。
共价晶体通常是绝缘体或半导体，由于共价键的稳定性，其导电性较弱。
3. 金属晶体金属晶体由金属原子通过金属键结合而成。
金属键是由金属原子间的电子云形成的，因此金属晶体具有良好的导电性和热传导性。
金属晶体的晶格结构常为紧密堆积或面心立方等紧密排列。
金属晶体的熔点通常较低，而且具有良好的延展性和韧性。
典型的金属晶体有铁（Fe）、铜（Cu）等。
4. 分子晶体分子晶体由分子通过弱相互作用力（如范德华力）结合而成。
分子晶体的晶格结构不规则，分子间的距离和角度较大。
由于分子间的相互作用力较弱，分子晶体通常具有较低的熔点和软硬度。
典型的分子晶体有水（H2O）、冰、石英（SiO2）等。
分子晶体在固态下通常是绝缘体，但某些分子晶体在溶液中能够导电。
总结起来，离子晶体由正负离子通过离子键结合，具有高熔点和脆性；共价晶体由共价键连接，具有高熔点和硬度；金属晶体由金属原子通过金属键结合，具有良好的导电性和热传导性；分子晶体由分子通过弱相互作用力结合，具有较低的熔点和软硬度。
这四种基本类型的晶体在结构、性质和应用上都有明显的差异。
研究晶体的类型和特点对于理解物质的性质和应用具有重要意义。
金属晶体结构中最常见的三种典型晶体结构
金属晶体结构中最常见的三种典型晶体结构金属晶体结构是金属内部原子排列的有序结构，它决定了金属的物理和化学性质。
在金属的晶体结构中，最常见的三种典型晶体结构分别是面心立方晶体结构、体心立方晶体结构和简单立方晶体结构。
面心立方晶体结构是金属晶体结构中最常见的一种类型。
它的基本单元是原子在每个面心上都存在一个原子，同时每个边上也存在一个原子。
这种结构具有高度的对称性，晶胞内的原子排列非常紧密。
由于原子之间的距离相对较短，面心立方晶体结构的金属通常具有良好的塑性和导电性能。
例如，铜、铝、银等金属都采用面心立方晶体结构。
体心立方晶体结构是另一种常见的金属晶体结构。
它的基本单元中，一个原子位于晶胞的中心，而其他八个原子将组成一个正八面体排列在体心的位置上。
这种结构相对于面心立方结构而言，原子之间的距离较远，因此体心立方晶体结构的金属通常具有较高的密度和较高的熔点。
例如，钨、铁、钴等金属都采用体心立方晶体结构。
简单立方晶体结构是最简单的一种金属晶体结构。
它的基本单元中只有一个原子位于晶胞的每个角上，形成一个立方体。
因为排列不紧密，简单立方晶体结构的金属通常具有较低的密度和较低的熔点。
例如，铋、钠、铀等金属都采用简单立方晶体结构。
在实际应用中，金属的晶体结构对其性能和用途有着重要的影响。
利用不同的晶体结构可以使金属具有不同的性质。
例如，面心立方结构的金属通常具有良好的延展性和韧性，适用于制造细丝、薄片等产品。
而体心立方结构的金属则更适用于制造强度较高的材料，如建筑材料、汽车零部件等。
简单立方结构的金属则较少应用于工业生产中，但在一些特殊的情况下，也具有一定的应用价值。
总之，金属晶体结构中最常见的三种典型晶体结构是面心立方晶体结构、体心立方晶体结构和简单立方晶体结构。
它们在金属的性质和应用中都发挥着重要的作用。
了解和研究这些晶体结构对于深入理解金属的特性以及开发新材料具有重要的指导意义。
第一章-金属的晶体结构(共118张PPT)可修改全文
B面：
(1) 该面与z轴平行，因此x=1，y=2， z=∞； (2) 1/x=1，1/y=1/2，1/z=0； (3) 最小整数化1/x=2，1/y=1，1/z=0； (4) 〔2 1 0〕
C面：
(1) 该面过原点，必须沿y轴进行移动，因此x= ∞ ，y=-1，z=∞ (2) 1/x=0，1/y=-1，1/z=0； (3) 不需最小整数化；(4) 〔0 1 0〕
晶胞在三维空间的重复构成点阵
〔4〕晶格常数
在晶胞中建立三维坐标体系， 描述出晶胞的形状与大小
晶胞参数- 晶格常数:a、b、c 棱间夹角:α、β、γ
2 晶系与布拉菲点阵
依据点阵参数 的不同特点划分为七种晶系
(1) 三斜晶系
α≠β≠γ≠90° a≠ b≠ c
复杂单胞 底心单斜
(2) 单斜晶系
α=γ=90°≠β a≠ b≠ c
3 原子半径： r 2 a
4 配位数= 12
4
5 致密度= nv/V=(4×3πr3/4)/a3=0.74
γ－Fe(912~1394℃)、Cu、Ni、Al、Ag 等
——塑性较高
面心立方晶胞中原子半径与晶 格常数的关系
a
r 2a 4
(三)密排六方结构〔 h.c.p〕 〔 了解〕
金属：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co等
具有光泽：吸收了能量从被激发态回到基态时所 产生的幅射；
良好的塑性：在固态金属中，电子云好似是 一种流动的万能胶，把所有的正离子都结合 在一起，所以金属键并不挑选结合对象，也 无方向性。当一块金属的两局部发生相对位 移时，金属正离子始终“浸泡〞在电子云中， 因而仍保持着金属键结合。这样金属便能经 受较大的变形而不断裂。
金属晶体常见类型
金属晶体常见类型一、晶体的概念和分类晶体是由周期排列的原子、离子或分子组成的固体，具有有序的结构和规则的几何形状。
根据晶体的结构特点，晶体可以分为单晶体和多晶体两种类型。
二、单晶体单晶体是指晶体中的原子、离子或分子排列有序，沿着一个方向生长，形成连续的完整晶格结构。
单晶体具有高度的结晶性和均匀性，其物理性质在各个方向上具有一致性。
单晶体常见的类型有以下几种：1. 立方晶系立方晶系是指晶体中的晶格具有立方对称性的晶体类型。
常见的立方晶体有金刚石、铁、铜等。
立方晶体具有均匀的原子排列和相同的结构特征。
2. 六方晶系六方晶系是指晶格具有六方对称性的晶体类型。
六方晶体的晶胞结构具有六个等边三角形的面和一个平行于晶轴的正方形面。
常见的六方晶体有纯净的钨、锡等。
3. 正交晶系正交晶系是指晶格具有直角对称性的晶体类型。
正交晶体的晶胞结构具有三个互相垂直的晶轴。
常见的正交晶体有铅、锌等。
4. 斜方晶系斜方晶系是指晶格具有斜角对称性的晶体类型。
斜方晶体的晶胞结构具有两个直角和一个倾斜的晶轴。
常见的斜方晶体有石膏、硫酸铜等。
5. 单斜晶系单斜晶系是指晶格具有一个二折射轴对称性的晶体类型。
单斜晶体的晶胞结构具有一个直角和一个倾斜的晶轴。
常见的单斜晶体有辉石、石膏等。
6. 三斜晶系三斜晶系是指晶格不具有任何对称性的晶体类型。
三斜晶体的晶胞结构没有直角和等边特征。
常见的三斜晶体有石墨、石英等。
三、多晶体多晶体是指晶体中存在多个晶粒，晶粒之间的晶格方向不一致。
多晶体的晶粒形状不规则，晶界处存在原子、离子或分子排列的错位。
多晶体具有各向异性，物理性质在不同方向上有差异。
多晶体常见的类型有以下几种：1. 等轴晶粒等轴晶粒是指晶粒的长、宽、高三个维度长度相近，没有明显的长径比差异。
等轴晶粒常见于均匀快速冷却的金属材料中。
2. 柱状晶粒柱状晶粒是指晶粒的高度远大于宽度和厚度，呈柱状或棒状。
柱状晶粒常见于有向凝固的金属材料中。
3. 银杏状晶粒银杏状晶粒是指晶粒的长径远大于宽度和厚度，呈扁平的银杏叶状。
金属常见的三种晶体结构
金属常见的三种晶体结构
金属是由原子键紧密排列在一起而形成的固态，它们的结构可以分为三种：非晶态，单斜晶格和立方晶格。
非晶态是一种金属的结构，它和晶态有很大的不同，因为它没有安排成典型排列。
它是由大量低秩排列的原子构成的，没有晶面，且具有较低的密度。
这种结构经常出现在薄膜中，但也有一些金属在处于高温状态时以非晶态存在的特点。
单斜晶格是金属中最普遍的晶体结构。
它的特点是原子被排列在能量最低的八位置中，将空间划分为六个同心圆，将其围绕中心共轭，形成金属化合物中最常见的晶格结构。
该晶体结构非常稳定，在Big Bang中释放出来的原子大多就以单斜晶格结构存在。
另一种金属常见晶体结构是立方晶格结构。
立方晶格由很多个单元格组成，每个小单元中心都有一个原子，形成一个正交的立方晶格，原子的排列形成一个空mid的和的画面，可以把金属想象为一个巨大的正方体，巨大的正方体是由正方体组成的，原子是此晶体结构的组成单位。
总之，金属通常以非晶格、单斜晶格和立方晶格三种晶体结构存在，它们的生成和行为直接关系到金属的特性。
金属的宏观特性及其在特定情况下的表现受它们的晶体结构紧密相关。
理解金属的晶体结构对科学家们的研究和应用非常重要。
化学金属晶体知识点总结
化学金属晶体知识点总结一、金属晶体的基本概念金属晶体是由金属原子以一定规律排列组成的固体结构。
金属晶体具有一些特点，如具有金属典型的电性能、热性能和光学性能，同时还具有良好的延展性、韧性和导电性。
二、金属晶体的结构金属晶体的结构是由金属原子通过化学键相互连接而形成的。
金属晶体的结构有多种类型，其中最常见的是面心立方晶体结构和体心立方晶体结构。
金属晶体的结构对金属的性能具有重要影响，比如面心立方晶体结构使得金属具有优良的导电性和导热性，而体心立方晶体结构使得金属具有良好的韧性和延展性。
三、金属晶体的性能1. 导电性：金属晶体中的自由电子能够在晶体结构中自由传导，因此金属具有良好的导电性能。
2. 导热性：金属晶体中的自由电子能够在晶体结构中迅速传递热量，因此金属具有良好的导热性能。
3. 延展性：金属晶体中的金属原子之间的化学键相对较弱，因此金属具有良好的延展性能，可以被拉伸成细丝或者铺展成薄片。
4. 韧性：金属晶体中的金属原子之间的化学键相对较强，因此金属具有良好的韧性能，可以经受一定的外力而不易断裂。
5. 耐腐蚀性：金属晶体中的化学键特点使得金属具有一定的抗腐蚀性能，可以抵御外界腐蚀物质的侵蚀。
四、金属晶体的制备金属晶体的制备方法有多种，常见的包括熔融法、沉淀法、溶胶-凝胶法等。
熔融法是通过将金属加热至熔点后冷却凝固成固体晶体；沉淀法是通过将金属盐溶液中加入适量还原剂使金属物质析出，然后经过洗涤、干燥等处理制备金属晶体；溶胶-凝胶法是通过将金属盐加入溶液中形成凝胶后再经过热处理的方法制备金属晶体。
五、金属晶体的应用金属晶体广泛应用于工业生产中，主要包括金属材料、金属合金、金属催化剂等。
金属材料广泛用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域；金属合金具有优异的物理性能和化学性能，用于制备高强度、高耐热、高耐腐蚀的材料；金属催化剂广泛用于化工生产中的有机合成、空气净化等领域。
总的来说，金属晶体是由金属原子组成的固体结构，在工业生产和科研领域有重要应用。
第一章金属的晶体结构
图2-6密排六方晶胞
第三节 晶体学概念
• • • • • • • 1.3.1 晶胞中的原子数 体心立方： 面心立方： 密排六方： 1.3.2 原子半径 1.3.3 配位数和致密度 配位数：指晶体结构中与任一个原子最近邻且等距离的原 子数目。 • 体心立方晶体8个，面心立方12个，密排六方12个，所以 面心立方和密排六方致密度高 • 致密度分别为0.68、0.74、0.74
图2-5
面心立方晶胞
• (3)密排六方晶胞(close packed lattice hexagonal)：密排六方晶体的晶胞如图1.6所示。 • 它是由六个呈长方形的侧面和两个呈正六边形的 底面所组成的一个六方柱体。因此，需要用两个 晶格常数表示，一个是正六边形的边长a，另—个 是柱体的高c。在密排六方晶胞的每个角上和上、 下底面的小心都有一个原子，另外在中间还有三 个原子。因此，密排六方晶格的晶胞中所含的原 子数为：6×1／6×2+2×1／2+3=6个。 • 具有密排六方晶体结构的金属有Mg、Zn、Be、 Cd、α-Ti、α-Co等。
A、B组元组成的固溶体也可表示为A(B), 其中A为溶剂, B为 溶质。例如铜锌合金中锌溶入铜中形成的固溶体一般用α表 示, 亦可表示为Cu(Zn)。
• 固溶体特性：1固溶体成分可以在一定范围内变化， 在相图上表现为一个区域。2固溶体必须保持溶剂 组元的点阵类型。3纯金属结构有哪些类型，固溶 体也应有哪些类型，即固溶体本身没有独立的点 阵类型。4组元的原子尺寸不同会引起的点阵畸变， 原子尺寸相差越大，引起的畸变也越大。
• 1.3.4晶体中原子的排列方式（略） • 1.3.5 晶体结构中的间隙 • 三种典型晶体结构的四面体间隙、八面体间 隙（图1-13,1-14,1-15） • 间隙半径与原子半径之比rB/rA=?（见表1-2） • 可见面心立方结构八面体间隙比体心立方结 构四面体间隙还大，因此溶碳量大的分类 • 1.按溶剂分类 • (1)一次固溶体：以纯金属组元作为溶剂的 固溶体称为一次固溶体，也叫边际固溶体。 • (2)二次固溶体：以化合物为溶剂的固溶体 称二次固溶体，或叫中间固溶体。如电子 化合物、间隙相。 • 有的化合物和化合物之间，也可以相互溶 解而组成固溶体，如Fe3C和Mn3C，TiC和 TiN等。
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简述金属常见的3种晶体结构的基本特点金属常见的3种晶体结构的基本特点
根据金属的化学性质及在自然界中存在的状态，可把金属分为三类。
这三类金属分别是：气态金属、液态金属和固态金属。
1.气态金属：如氢、氧、氮等金属。
它们的化学活泼性强，与其他物质接触时容易失去电子而形成化合物。
气态金属不能导电，但可以形成化合物。
如氢气与氧气反应生成水，与其他物质不发生反应。
2.液态金属：如铜、银、铁等金属。
它们的化学活泼性弱，不易与其他物质发生反应。
由于金属原子核的最外层电子数比氢原子少一个，所以，这些金属的阳离子半径大于氢原子的半径，这样，金属原子比较容易失去电子变成阳离子进入溶液。
这样，当它们与水或酸等溶剂接触时，金属阳离子便很容易失去电子而成为氢氧化物（如：氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铝）、碳酸盐（如：碳酸铜、碳酸钙）等碱式盐。
3.
固态金属：如金、铂等金属。
它们的化学活泼性极小，一般不易与其他物质发生反应。
金属的晶体结构有两种，一种是体心立方晶格，另一种是面心立方晶格。
这两种晶体结构对金属的物理性质和化学性质都有影响。
体心立方晶格金属具有面心立方晶格金属的物理性质，同时又有体心立方晶格金属的化学性质，而面心立方晶格金属只具有体心立方晶格金属的化学性质。
因此，要想搞清金属的物理性质和化学性质之间的关系，就必须首先弄清楚金属的晶体结构。
金属常见的3种晶体结构的基本特点1.固体金属晶体的熔点，就是单位质量晶体所产生的热量，叫做熔点。
一般来说，纯金属的熔点随温度的升高而升高；混合金属熔点不相同；同种金属，结晶程度越高，熔点越低；在高温下，液态金属凝固，出现体积缩小现象，熔点降低。
金属晶体的熔点和金属晶体的密度也有关系，在熔点时，熔点越高的金属，晶体越密，其熔点也就越高。
在其他条件相同的情况下，晶体密度越大，熔点也越高。
液体金属有其共同的特征，在任何温度下，它都是热的良导体，即液态金属都是热的不良导体。
金属晶体的熔点还和金属晶体中原子的排列有关。
原子按一定规律排列在晶体内部，决定了金属晶体的熔点。
金属晶体中各原子的排列是杂乱无章的，即有空隙存在，故呈现多晶体性。
金属的固态与液态的主要区别是，在金属的晶体中没有气泡，而液态金属中有气泡存在。