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第一章 绪论金属的晶体结构1

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物理冶金学(绪论,第一章)

物理冶金学(绪论,第一章)

二、新材料时代特征
不象以前的各个材料时代，它是一个由多种材料 决定社会和经济发展的时代；新材料以人造为特征； 新材料科学根据我们对材料的物理和化学性能的了解， 为了特定的需要设计和加工而成的。
三、材料的分类

按材料本身的性质分，主要有金属材料、陶瓷材料、 高分子材料、复合材料、液晶材料等。

按材料的作用分，有结构材料和功能材料。
第二节、典型金属的晶体结构n晶体结构
指晶体中质点（原子、分子等）排列的具体方式 , 属于同一种空间点阵的几种晶体结构形式。
☆金属的三种典型晶体结构 ☆晶体中原子的堆垛方式 ☆晶胞中的原子数 ☆点阵常数与原子半径R的关系 ☆晶带 ☆六方晶系的晶面指数与晶向
指数
☆晶面间距
一、金属的三种典型晶体结构
☆ ☆ ☆
面心立方 A1或fcc
体心立方 A2或bcc
密排六方 A3或hcp 属于简单六方点阵
图 1-11 面心立方晶胞 图 1-10 体心立方晶胞
二、晶体中原子的堆垛方式
☆ ☆ ☆
密排六方：密排面为（0001） ABABAB……
n面心立方：密排面为{111} ABCABCABC…… 体心六方：密排面为（100） ABABAB
☆晶胞参数：晶胞三条
棱边的边长a、b、c及晶 轴之间的夹角α、β、γ 称为晶胞参数。
☆基矢：a 、 b 、c
任一阵点的位臵： ruvw=Ua+Vb+Wc U、V、W：阵点坐标
四、七大晶系和十四种空间点阵
☆ 晶 系：根据晶胞的外形，即棱边长度之间的关系
和晶轴夹角的情况,将晶体分为七大晶系。
晶系、晶轴长度和夹角，例： 三斜 a≠b≠c α≠β≠γ≠90o K2CrO7 单斜 a≠b≠c α=γ=90o≠β β-S 正交 a≠b≠c α=β=γ=90o α-S 六方 a1=a2=a3≠c α=β=90o γ=120o Zn 菱方 a=b=c α=β=γ≠90o As， 四方 a=b≠c α=β=γ=90o β-Sn， 立方 a=b=c α=β=γ=90o Fe

材料科学基础(第1章)

材料科学基础(第1章)

三、教材及参考书
教材： 崔忠圻.金属学与热处理（第2版）.机械工业出版社
参考书及实验指导书： （1）石得珂.材料科学基础.机械工业出版社 （2）李超.金属学原理.哈尔滨工业大学出版社 （3）张廷楷.金属学及热处理实验指导书.重庆大学出
版社 （4）林昭淑.金属学及热处理实验.湖南大学出版社
3. 不透明并呈现特有的量，因而具有不透明性。而
吸收了能量被激发的电子随后会辐射出具有一定波长的光能，从而具
有一定光泽。
4. 良好的塑性变形能力，金属材料的强韧性好。
金属键没有方向性，原子间也没有选择性，所以在受外力作用而
发生原子位置的相对移动时，结合键不会遭到破坏。
第一节 原子结构
一、 物质的组成 一切物质都是由无数微粒按一定的方式聚集
而成的。这些微粒可能是分子、原子或离子。 原 子结构直接影响原子间的结合方式。 二、 原子的结构
近代科学实验证明：原子是由质子和中子组 成的原子核，以及核外的电子所构成的。原子的 体积很小，直径约为10-10m数量级，而其原子核 直径更小，仅为10-15m数量级。然而，原子的质 量恰主要集中在原子核内。因为每个质子和中子 的质量大致为1.67x10-24g，而电子的质量约为 9.11x10-28g，仅为质子的1/1836。
1.4 范德华力 属物理键，系一种次价键，没有方向性和饱
和性。比化学键的键能少1～2个数量级。不同 的高分子聚合物有不同的性能，分子间的范德 华力不同是一个重要因素。
1.5 氢键 是一种特殊的分子间作用力。它是由氢原子
同时与两个电负性很大而原子半径较小的原子 （ｏ，ｆ，ｎ等）相结合而产生的具有比一般 次价键大的键力，具有饱和性和方向性。氢键 在高分子材料中特别重要。

金属的晶体结构

金属的晶体结构

金属的晶体结构
晶格结构
金属的晶格结构可以分为几种常见类型：
1. 立方晶格：包括面心立方晶格和体心立方晶格两种。

面心立方晶格中，每个原子占据正方形的每个面的中心和每个角的一半位置。

体心立方晶格中，每个原子位于立方体的中心。

2. 六角密排晶格：每个原子占据六边形密集堆积的每个角和每个孔的一半位置。

3. 其他晶格：还有一些金属存在其他的非常规晶格结构，如密排立方和简单立方等。

应用
金属的晶体结构对其性能和性质具有重要影响。

通过改变金属
的晶体结构，可以调节金属的硬度、强度、导电性、热导性等特性。

同时，晶体结构也决定了金属的晶界、位错等缺陷的分布和性质。

在金属加工中，了解金属的晶体结构可以帮助工程师选择合适
的加工方法和工艺参数，以获得所需的金属性能。

结论
金属的晶体结构是金属固体内原子或离子的有序排列方式。

不
同的晶格结构决定了金属的性能和性质。

通过了解金属的晶体结构，可以更好地设计和加工金属材料。

武汉理工大学材料科学基础()课后习题和答案

武汉理工大学材料科学基础()课后习题和答案

第一章绪论1、仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？2、为什么金属具有良好的导电性和导热性？3、为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？4、铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？5、为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。

6、描述不同材料常用的加工方法。

7、叙述金属材料的类型及其分类依据。

8、试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜钢筋混凝土橡胶氯化钠铅-锡焊料沥青环氧树脂镁合金碳化硅混凝土石墨玻璃钢9、Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？第二章晶体结构1、解释下列概念晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。

3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：（001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（322）与[236]，（257）与[111]，（123）与[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321]4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。

5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。

6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。

7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。

MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。

8、根据最密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金钢石结构的空间利用率很低(只有34.01％)，为什么它也很稳定?9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25．9％；10、金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为1.74克/厘米3，求它的晶胞体积。

《金属工艺学》课程笔记 (2)

《金属工艺学》课程笔记 (2)

《金属工艺学》课程笔记第一章绪论一、金属工艺学概述1. 定义与重要性金属工艺学是研究金属材料的制备、加工、性能、组织与应用的科学。

它对于工程技术的进步和工业发展至关重要，因为金属材料在建筑、机械、交通、电子、航空航天等几乎所有工业领域都有广泛应用。

2. 研究内容（1）金属材料的制备：包括金属的提取、精炼、合金化等过程，以及铸造、粉末冶金等成型技术。

（2）金属材料的加工：涉及金属的冷加工（如轧制、拉伸、切削）、热加工（如锻造、热处理）、特种加工（如激光加工、电化学加工）等。

（3）金属材料的性能：研究金属的物理性能（如导电性、热导性）、化学性能（如耐腐蚀性）、力学性能（如强度、韧性）等。

（4）金属材料的组织与结构：分析金属的晶体结构、相变、微观缺陷、界面行为等。

（5）金属材料的应用：研究金属材料在不同环境下的适用性、可靠性及寿命评估。

3. 学科交叉金属工艺学是一门多学科交叉的领域，它与物理学、化学、材料学、力学、热力学、电化学等学科有着紧密的联系。

二、金属工艺学发展简史1. 古代金属工艺（1）铜器时代：人类最早使用的金属是铜，掌握了简单的铸造技术。

（2）青铜器时代：铜与锡的合金，青铜，使得工具和武器的性能得到提升。

（3）铁器时代：铁的发现和使用，推动了农业和手工业的发展。

2. 中世纪至工业革命（1）炼铁技术的发展：如鼓风炉、熔铁炉的发明，提高了铁的产量。

（2）炼钢技术的进步：如贝塞麦转炉、西门子-马丁炉的出现，实现了钢铁的大规模生产。

3. 近现代金属工艺（1）20世纪初：金属物理和金属学的建立，为金属工艺学提供了理论基础。

（2）第二次世界大战后：金属材料的快速发展，如钛合金、高温合金的出现。

4. 当代金属工艺（1）新材料的开发：如形状记忆合金、超导材料、金属基复合材料等。

（2）新技术的应用：如计算机模拟、3D打印、纳米技术等。

三、金属工艺学在我国的应用与发展1. 古代金属工艺的辉煌（1）商周时期的青铜器：技术水平高超，工艺精美。

金属的晶体结构

金属的晶体结构

面心立方晶胞特征： ①晶格常数：a=b=c,α=β=γ=90° ②晶胞原子数：
③原子半径
面心立方晶格示意图
具有面心立方晶格 的金属有铝、铜、镍、 金、银、γ-铁等。
④致密度：0.74(74%)
第一节 金属的晶体结构
(2)密排六方晶格(胞)
金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。 面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。
体心立方晶胞特征： ①晶格常数：a=b=c,α=β=γ=90° ②晶胞原子数：一个体心立方晶胞所 含的原子数为2个。
体心立方晶格示意图 具有体心立方晶格
的金属有钼、钨、钒、 α-铁等。
第一节 金属的晶体结构
(1)体心立方晶格(胞)
体心立方晶胞特征： ③原子半径：晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半,或晶胞中原子 密度最大的方向上相邻两原子之间距离的一半称为原子半径(r原子)。
1.增大金属的过冷度 原理：一定体积的液态金属中,若成核速率N越大,则结晶后的晶粒
越多,晶粒就越细小;晶体长大速度G越快,则晶粒越粗。 随着过冷度的增加,形核速率和长大速度均会增大。但当过冷度超
过一定值后，成核速率和长大速度都会下降。对于液体金属，一般不会 得到如此大的过冷度，通常处于曲线的左边上升部分。所以,随着过冷 度的增大，成核速率和长大速度都增大，但前者的增大更快，因而比值 N/G也增大,结果使晶粒细化。
二、纯金属的晶体结构
晶体中原子(离子或分子)规则排列的方式称为晶体结构。 通过金属原子(离子)的中心划出许多空间直线，这些直线将形成空间格架。 这种格架称为晶格。晶格的结点为金属原子(或离子)平衡中心的位置。
晶体
晶格
第一节 金属的晶体结构
二、纯金属的晶体结构

金属材料与热处理第六版习题册答案

金属材料与热处理习题册答案绪论一、填空题1、成分、组织、热处理、性能之间。

2、石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、人工合成材料时代。

3、成分、热处理、性能、性能。

二、选择题：1、A2、B3、C三、简答题1、掌握金属材料与热处理的相关知识对机械加工有什么现实意义？答：机械工人所使用的工具、刀夹、量具以及加工的零件大都是金属材料.所以了解金属材料与热处理后相关知识.对我们工作中正确合理地使用这些工具.根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺必能的方法都具有非常的现实意义。

2、如何学好《金属材料与热热处理》这门课程？答：在学习过程中.只要认真掌握重要的概念和基本理论.按照材料的成分和热处理决定组织.组织决定其性能.性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；注意理论联系实际.认真完成作业和实验等教学环节.是完全可以学好这门课程的。

第一章金属的结构和结晶1-1金属的晶体结构一、填空题1、非晶体晶体晶体2、体心立方面心立方密排立方体心立方面心立方密排立方3、晶体缺陷点缺陷面缺陷二、判断题1、√2、√3、×4、√三、选择题1、A2、C3、C四、名词解释1、晶格与晶胞：P5答：将原子简化为一个质点.再用假想的线将它们连接起来.这样就形成了一个能反映原子排列规律的空间格架.称为晶格；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。

3、单晶体与多晶体答：只由一个晶粒组成称为单晶格.多晶格是由很多大小.外形和晶格排列方向均不相同的小晶格组成的。

五、简答题书P6□1-2纯金属的结晶一、填空题1、液体状态固体状态2、过冷度3、冷却速度冷却速度4、晶核的产生长大5、强度硬度塑性二、判断题1、×2、×3、×4、×5、√6、√三、选择题1、C、B、A2、B3、A4、A四、名词解释1、结晶与结晶潜热 (P8)答：（1）结晶：是金属从高温液体状态.冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。

金属材料晶格范文

金属材料晶格范文晶格是金属材料中最基本的结构单位，描述了金属中原子的排列方式和相互作用。

金属晶格是由一个个小球（代表原子）构成的网状结构，每个原子与其周围的原子相互连接形成一个晶格点。

金属晶格的性质决定了金属材料的力学、热学、电学等性质。

在金属晶体中，原子不像非晶体那样呈无规则的排列，而是具有长程有序的结构。

这种有序的结构是通过原子之间的相互吸引力（金属键）来维持的。

金属键是一种不带方向性的键，是由于金属离子的正电荷与其周围的自由电子之间的吸引力形成的。

这种金属键的特点决定了金属的特殊性质，如良好的导电性、导热性和塑性。

金属晶格有不同的类型，主要包括立方晶格、六方晶格和层状晶格等。

立方晶格是最简单也是最常见的晶格类型。

它包括面心立方晶格、体心立方晶格和简单立方晶格。

这三种类型的立方晶格分别由原子在正方形、正三角形和正方形顶点处的排列方式组成。

立方晶格是近似球形的结构，原子之间的距离相等，所以金属晶格密度相对较大，因此有很高的强度。

六方晶格是由六方晶胞构成的，每个晶胞由一个等边六角形的顶面和底面以及中间六个三角形形成。

这个晶格结构常见于一些金属和合金中，例如锌、钛和镁等。

六方晶格在原子之间留有较大的间隙，所以有较低的密度。

层状晶格是指由多个平行排列的晶胞（层）组成的晶格。

每个晶胞由原子在平面上排列形成，各个层之间的原子排列方式不同。

层状晶格常见于一些金属中，如钨和硫等。

层状晶格的特点是具有很高的化学活性和导电性能。

金属材料的晶格缺陷对其性能和行为有着重要的影响。

晶格缺陷包括点缺陷（空位、插入原子和替换原子）和线缺陷（位错）等。

这些缺陷可能导致材料的塑性变形、断裂和疲劳等问题。

因此，通过控制和调节金属晶格的缺陷可以改善金属材料的性能和使用寿命。

总之，金属材料的晶格决定了其物理、化学和力学特性。

深入研究和理解金属晶格的结构和性质，对于优化金属材料的制备和应用具有重要意义。

1晶体结构与晶体化学-绪论


• 3.2 准晶结构及对称理论
•
• 起初，人们认为准晶态(具有长程定向有序而无周期平移序)
是介于具有长程序的晶态与只有短程序的非晶态之间的一种 新的物质态，甚至有人称之为二十面体玻璃(icosahedral glass)。 • 二十面体是指它具有二十面体对称，玻璃表示无长程序平移
•
1985年秋，美国的Bendersky L等和中国科学院物理研究所 冯国光分别在AI-Mn和Al-Fe合金中发现了10次对称的二维准 晶相，它是二十面体准晶相晶化过程的中间相。
• 1985年，Ishimasa T等人在Ni-Cr合金中发现具有12次对称的 准晶相；稍后，陈焕等在急冷V-Ni-Si合金中也发现12次对称 准晶。 • 王宁等首先在Cr-N-Si合金中观察到8次准晶的电子衍射图。8 次准点阵由45。菱形及正方形两种单胞的准周期性分布构成。 • 张泽等在急冷的镍钛合金中得到二十面体准晶。它的5、3、 2次对称轴与二十面体中这3个轴之间的夹角关系相同。显然， 二十面体准晶是三维准晶。
体取向一致，这些二十面体按层次等级而重复出现。
• 1984-1985年，几乎同时在美国、中国、加拿大、法国等几
个国家的实验室发现准晶，所使用的急冷合金也不尽相同。
• 二十面体原子簇无论从堆积密度大小还是从对称性高的角 度来看，都是一种稳定的原子组态，作为液体金属和非晶 态的基本结构单元，已基本为人们所接受。 • 准晶就是这一类结构单元按准周期性连接而成的。
•
X射线衍射法是根据晶体试样中所有晶胞对X射线散射，以 散射波叠加后得到的平均效应进行分析的。
• 例如，1 mm3。单晶试样中，约有1017个晶胞，测定晶体结
构是根据10Байду номын сангаас7个晶胞的散射波总和来分析的，所以测得的

金属材料与热处理(第七版)习题册 答案

金属材料与热处理（第七版）习题册参考答案绪论一、填空题1. 石器青铜器铁器水泥钢铁硅新材料2.材料能源信息3. 40 5% 金属材料4.金属材料的基本知识金属的性能金属学基础知识热处理的基本知识金属材料及其应用5.成分热处理用途二、选择题1.A2.B3.C三、思考与练习1.答：为了能够正确地认识和使用金属材料，合理地确定不同金属材料的加工方法，充分发挥它们的潜力，就必须熟悉金属材料的牌号，了解它们的性能和变化规律。

为此，需要比较深入地去学习和了解有关金属材料的知识。

2.答：3. 答：要弄清楚重要的概念和基本理论，按照材料的成分和热处理决定其性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；注意理论联系实际，认真完成作业和试验等教学环节，是完全可以学好这门课程的。

第一章金属的结构与结晶§1—1 金属的晶体结构1.非晶体晶体晶体2.体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方3.晶体缺陷点缺陷线缺陷面缺陷二、判断题1．√ 2．√ 3．×4．×三、选择题1．A 2．C 3．C四、名词解释1．答：晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。

2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的晶粒所组成的晶体称为多晶体。

五、思考与练习答：三种常见的金属晶格的晶胞名称分别为：（体心立方晶格）（面心立方晶格）（密排六方晶格）§1—2 纯金属的结晶一、填空题1.液体状态固体状态2.过冷度3.冷却速度冷却速度低4.形核长大5.强度硬度塑性二、判断题1．×2．×3．×4．√ 5．√6．√1．CBA 2．B 3．A 4．A四、名词解释1．答：结晶指金属从高温液体状态冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。

在结晶的过程中放出的热量称为结晶潜热。

2．答：在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为金属的同素异构转变。

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例如：｛110｝晶面族包括6个晶面：
110 101 011 1 10 1 01 0 1 1
⑤在立方结构的晶体中，当一晶向[uvw]位于或 平行于某一晶面（hkl）时，则 hu+kv+lw=0； 当某一晶向与某一晶面垂直时，则u=h、v=k、 w=l。例如：[111]晶向垂直（111）晶面。如图
③ 晶格常数：a=b=c； α=β=γ=90° ④ 原子半径：在每个面的对角线上原子是紧密接触的；r= ⑤致密度与配位数：K=nv1/V＝0.74， N=12如图 ⑤具有fcc 的金属有： γ-Fe、Al、Cu、Ni、Ag等。
2 a 4
3）密排六方晶格（hcp）如图 ①原子分布：六方体12个顶点各有一个原子，上下底面面中心各有 一个原子，晶胞内3个原子。 ②原子个数： 1 1 12 2 3 6 6 2
第一章 第一节

金属的晶体结构 金属
1、金属的特点：


外观特征：金属光泽和不透明性； 正的电阻温度系数； 良好的机械性能，良好的导电性、导热性； 最外层电子只有1-2个，次外层不满。 金属键：正离子沉浸在电子云中，依靠运动于其间的公有化的自由电 子的静电作用而结合起来的方式叫做金属键；无方向性和饱和性。 导电、导热、电阻、有光泽、不透明


举例：
＜100＞包括：6个晶向，它们是：
1000100011 000 1 0001
＜110＞包括：12个晶向，它们是：
110, 101, 011, 1 10, 1 01, 0 1 1
1 1 0, 1 0 1, 0 1 1, 1 1 0, 101, 011
致密度：k=nv1/V
n：一个晶胞中实际包含的原子个数；v1：一个原子 的体积（按球形计算）；V：晶胞的体积；

举例：bcc的k=0.68 （n=2；v1=4/3r3；V=a3）； 此值表明，在bcc中有68%的体积被原子所占据，其 余为间隙。
⑤配位数：晶格中与任一原子最近邻、且等距的原子 数目，用N表示。
3、晶体学概念简介：

空间点格。如图 晶胞：从晶格中选取的能够完全反映原子排列规律的最小几何单元。 晶胞的点阵参数：



坐标轴：Ｘ轴、Ｙ轴、Ｚ轴
晶格常数：晶胞的棱边长度以ａ、ｂ、ｃ表示； 轴间夹角：晶胞棱边夹角分别以α、β、γ表示；
注意： ①如晶面与某个坐标轴平行，则认为该截距为∞，它的 倒数为0； ②晶面指数并非仅指一个晶格中的某一个晶面，而是 泛指该晶格中所有那些与其相平行的晶面。 ③当两晶面指数的数字和顺序相同，完全异号，则这 两晶面相互平行，可化简为同一晶面指数； 如：（100）和 1 00 ④晶面族：在同一晶格中，有些晶面虽然在空间位向 上不同，但其原子排列情况完全相同，将这些晶面 列为同一晶面族，用{hkl}表示； 特点：立方晶系中，组成晶面的数字相同，但顺序不 同，对这些数字进行排列组合；
小结：
晶格 类型 原子 数 原子 半径
3 a 4 2 a 4
配位数 致密度
八面体间隙 半径 0.067a(不对 称) 0.146a（对 称）
四面体间 隙半径 0.126a (不 对称) 0.079a （对称）
bcc fcc hcp
2 4 6
8 12 12
0.68 0.74 0.74
1 a 2
7、晶向指数和晶面指数 晶面：在晶体中，由一系列原子所组成的平面； 晶向：任意两个原子之间连线所指的方向
2）晶面指数：表示晶面在晶体中原子排列情况及位向的 符号；

确定步骤：
① 设坐标轴 ：以晶胞的三条棱边为坐标轴x、y、z，各 轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c。坐标 轴的原点应在待定晶面之外。 ②求截距：以晶格常数a、b、c为度量单位，求出晶面在 各轴上的截距。如该晶面与某轴平行，则截距为∞。 ③求倒数：将各截距值求倒数。 ④ 化整数： 将前面的三个倒数化为最小简单整数，并放 在圆括号内。一般表示为（hkl），如果截距为负值， 则在相应的指数上加负号，例如（ћkl）。
2、金属的原子结构：

3、固态金属的特性：
金属键
1、离子键 2、共价键 3、金属键 金属键的特点：无饱和性和方向性

4、结合力
包括：正离子与周围自由电子之间的吸引力；正离子 与正离子以及电子与电子之间的排斥力；吸引力与排 斥力的代数和，如图 从图中可知： 当d=d0时，吸引力＝排斥力，结合力＝0，d0即相当于 原子的平衡位置； 当d ＜d0时，排斥力＞吸引力，原子之间相互排斥，使 Ｂ原子回到d0位置； 当d＞d0时，吸引力＞排斥力，原子之间相互吸引，使 Ｂ原子回到d0位置； 原子间最大结合力不在平衡位置，而在dc位置，此最 大结合力对应着金属的理论抗拉强度。
晶体：内部的原子在三维空间按一定的规律周期性的重 复排列着； 例如：钻石、冰、食盐、各种金属构件等； 非晶体：内部的原子是散乱分布着，至多有些局部的短 程规则排列； 例如：玻璃、棉花、松香等； 晶体具有一定的熔点； 晶体具有各向异性； 晶体一般具有特定的几何形状；相互转换。
2、晶体的性能特点：

晶系：
根据六大参数之间的关系，将晶体分为七大晶系，十四种布拉菲点 阵，如书Ｐ6表1－1所示； 最典型最常见的金属晶体结构有三种：体心立方结构、面心立方结 构、密排六方结构；

这里将晶体的实际质点忽略而抽象为纯粹的几何点， 称阵点或结点，用许多平行直线将这些阵点连接，构 成三维空间格架
4、三种典型的金属晶体结构：
注意： ①所有互相平行，方向一致的晶向具有相同的晶向指数。 ②当晶向指数某一坐标为负方向时，则该坐标值为负值， 如： 110 ③同一直线有相反的两个晶向，其晶向指数的数字相同， 但符号相反，如： 和 100 1 00 ④晶向族：原子排列相同，但空间位向不同的所有晶向 构成晶向族，用＜uvw＞表示。 特点：立方结构的晶体中，晶向指数的数字相同，但 排列顺序不同，则具有相同的原子排列；
③原子半径：r= a/2 ④致密度与配位数： K= nv1/V＝0.74 ， N=12。 ⑤ 晶格常数：底边棱长a、两底面间的高度c， c/a叫做轴比 ⑤具有hcp的金属：Be、Mg、Zn等
5、晶体中的原子堆垛方式： 1）问题：为何fcc和hcp的晶体结构不同，但却具有相 同的配位数和致密度？ 原因：由晶体中原子的堆垛方式决定。 由图1－10看出： ①图a)为一个平面上原子最密排的情况，此面为最密排 面，对hcp结构，最密排面是其底面；对于fcc 结构， 最密排面是面对角线所构成的平面； ②将密排面的原子中心连结成六边形网格，它又可分为 六个等边三角形，这六个等边三角形的中心又与原子 的六个空隙中心重合，如b)所示；
③此六个等边三角形可分为b、c两组，每组分别构成 一个等边三角形，如c)所示； 由图1－11可知： ①为获得最紧密的排列，第二层密排面（Ｂ层）的每 个原子应落在下一层（Ａ层）密排面的b组（或c组） 空隙上； ②第三层原子的堆垛方式有两种： Ⅰ、第三层密排面的每个原子中心对应第一层（Ａ层） 密排面的原子中心，堆垛的顺序为ＡＢＡＢ…，如 hcp结构，如图1－12 Ⅱ、第三层密排面（Ｃ层）的每个原子中心位于既是 第二层原子的空隙中心，又是第一层原子的空隙中 心，堆垛顺序为ＡＢＣＡＢＣ…，
如fcc结构，如图1－13所示；
因此，fcc、hcp两种晶格的结构不同，堆垛方式 不同，但显然其致密程度完全相同，所以它们的 致密度、配位数相同；

2）bcc中原子的堆垛方式： bcc中 原子排列较为紧密的面是连接立方体的两个 斜对角线所组成的面，如图1－14，通常将其称为 次密排面；由四个原子密排。 bcc中原子的堆垛方式为：第二层原子应落在第一 层的空隙中心，第三层的原子位于第二层的原子 空隙中心并与第一层的原子中心重合，堆垛顺序 为：ＡＢＡＢ…，如1－14所示；
1).晶向指数的确定 用三指数表示晶向指数[u v w]的步骤如图2-203所示： (1)建立以晶轴 a，b，c 为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分 别是晶胞边长 a，b，c，坐标原点在待标晶向上 (2)选取该晶向上原点以外的任一点 P(x，y，z)。 (3)将 x，y，z 化成最简整数比 u，v，w，且 u∶v∶w = x∶y∶z。 (4)将 u，v，w 三数置于括号内就得到晶向指数[u v w ]。
6、晶体中的间隙： 晶体内部原子无论怎样紧密堆垛，也有空隙存在： ①bcc中的两种间隙：八面体间隙和四面体间隙，它们均 为不对称间隙； 八面体间隙：如图1－15ａ o 由6个原子所围成，是一个不对称的八面体间隙； 2 o 四个角上的原子中心至间隙中心的距离为 a 2 上下顶点的原子中心至间隙中心的距离为 1 a 2 o 间隙半径：顶点原子至间隙中心距离减去原子半 径， 1 3 为 a a 0.067a 2 4 o 间隙中心位置：各面的面中心及各棱的棱中心；
1）体心立方晶格（bcc）：如图 ① 原子分布：晶胞的八个顶点各有一个原子， 在立方体的中心还有一个原子； ② 原子数：
1 8 1 2 8
③ 晶格常数：a=b=c；α=β=γ=90°； ④ 原子半径：在立方体的对角线方向上的原子是彼此紧密排列的； r=
3 a 4
⑤致密度：用来描述晶胞中原子排列的紧密程度；为晶胞中所含的原子所占的体积与该晶 胞的体积之比，用K表示。

举例：bcc的N=8。
⑤具有bcc的金属有α-Fe、Cr、Mo、W、V等
2）面心立方晶胞（fcc）：如图 ①原子分布：8个顶点各有一个原子，立方体的每个面的中 心还各有一个原子。 ②原子个数：每个顶点上的原子同时属于8个晶胞所共有， 而面中心的原子为相邻的2个晶胞所共有；原子个数为
1 1 8 6 4 8 2
5、结合能：
结合能：吸引能与排斥能的代数和，如图 从图中可知； 当d=d0时，其结合能最低，故任何对平衡位置的偏 离，都使原子的势能增加，从而使之恢复到平衡 位置； EAB：原子间的结合能或键能； 推广出固态金属中的原子趋于规则排列的原因；