工程材料机械制造基础-Ⅰ第二章金属的晶体结构武汉理工大学机电工程学院金工学部王志海退出2013年8月10日星期六退出第二章金属的晶体结构Crystal Structure of Metal晶体结构的基础知识实际金属的体结构与晶体缺陷2013年8月10日星期六退出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。2013年8月10日星期六退出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。固态物质的结构晶态非晶态SiO2的结构非晶态晶态2013年8月10日星期六退出二、晶体学(crystallography)的基本知识1.晶格(crystal lattice): 用以描述晶体中原子排列规律的空间点阵格架。2013年8月10日星期六退出2.晶胞( unit cell ):能完全反映晶格特征的最小几何单元。2013年8月10日星期六退出3.晶格常数( lattice constant ) :
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YOαβγb2013年8月10日星期六退出4.晶系与布拉菲点阵1855年,法国学者布拉维(Bravais)用数学方法证明了空间点阵共有且只能有十四种,并归纳为七个晶系:2013年8月10日星期六退出4.晶系与布拉菲点阵1855年,法国学者布拉维(Bravais)用数学方法证明了空间点阵共有且只能有十四种,并归纳为七个晶系:1) 三斜晶系a≠b≠c , α≠β≠ γ≠ 90°;2) 单斜晶系a≠b≠c , α= γ = 90°≠β;3) 正交晶系a≠b≠c , α=β= γ = 90°;4) 六方晶系a=b≠c , α=β= 90°, γ =120°;5) 菱方晶系a=b=c , α=β= γ ≠90°;6) 正方晶系a=b≠c , α=β= γ = 90°;7) 立方晶系a=b=c , α=β= γ = 90°;2013
1 五莲县职教中心 材料 课精品教案
姓 名 吕全良 单 位 综合一部 科 目 材料
课 题 名 称 金属的晶体结构
课 型 新授
所 在 章 节 第一章 教案顺序 2
项 目 内 容 理论依据
教
材
分
析 教
材
地
位 本课程是机械类专业的一门专业基础课，为学习专业技术课和培养专业岗位能力服务。而，绪论作为本课程的开篇部分占据重要地位，是今后学习的基础。 以后专业课的基础
教
学
目
标 1、 掌握晶体与非晶体的区别
2、 掌握金属的晶格类型中的体心立方晶格
3、 单晶体与多晶体
本门课程的需要
重 点 体心立方晶格是教学重点 分析教材
难 点 面心立方晶格是教学难点 分析教材
学
情
分
析 中职学生基础差，对学习的热情差，但是，由于学生刚来，而且刚接触这门课，所以只要带动学生的兴趣，就能提高学生的学习热情。 根据与学生的交流
教 学 方 法 演示教学、课堂讨论法 课堂实际需要
教 学 手 段 多媒体 依据课程需要
2 项目 步骤 教师活动 学生活动 设计意图
教
学
过
程 导
入
新
课 用现实中的实例来引入新课的学习
让学生尝试自己举例
调动学生的积极性
新
课
讲
解 1、晶体和非晶体
固态物质分为晶体和非晶体。
从宏观上看，晶体都有自己独特的、呈对称性的形状，如食盐呈立方体；冰呈六角棱柱体；明矾呈八面体等。
非晶体的外形则是不规则的。晶体在不同的方向上有不同的物理性质，如机械强度、导热性、热膨胀、导电性等，称为各向异性。而非晶体的物理性质却表现为各向同性。晶体有固定的熔化温度—熔点（或凝固点），而非晶体则是随温度的升高逐渐由硬变软，而熔化。
2、常见金属的晶格类型
金属原子之间具有很强的结合力，所以金属晶体中的原子都趋向于紧密排列。但不同的金属具有不同的晶体结构，大多数金属的晶体结构都比较简单，其中常见的有以下三种：
第2章 金属的晶体结构与结晶
参考答案
一、名词解释
1. 答：是指原子沿三维空间按一定几何规律重复排列成的有序物质。
2. 答：是指用一些假想的直线描述原子在晶体中排列形式的空间几何格架。
3. 答： 组成晶格的最小几何单元称。
4. 答：是指一块晶体内部的晶格位向(即原子排列的方向)完全一致晶体。
5. 答：由多个单晶粒组成的晶体为多晶体。
6．答：金属由液态转变为固态晶体的过程称为结晶。
7. 答：是指在一个合金系统中具有相同的物理性能和化学性能，并与该系统的其余部分以界面分开。
8. 答：是指由两种或两种以上元素经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的材料。
9. 答：组成合金的最基本的、独立的物质单元。
10.组织：指用金相观察方法，在金属及其合金内部看到的涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况。
11. 答：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一系列化学成分不同成分的合金。
12. 答：机械混合物是指组成合金的各组元在固态下既不溶解，也不形成化合物，而以混合形式组合在一起的物质。
13. 答：金属化合物是指合金组元间相互作用生成的具有金属特性的一种新相。
14. 答：是指合金在固态下一种组元的晶格内溶解了另一种原子而形成的晶体相称为固溶体。大多数合金只能有限固溶，根据溶质原子在溶剂晶格中所占位置的不同，可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体。不论是置换固溶体，还是间隙固溶体，异类原子的插入都将使固溶体晶格发生畸变，增加位错运动的阻力，所以固溶体不但有较高的强度和硬度，如果适当控制固溶体中溶质的含量，还能在显著提高金属材料强度的同时仍然可保持较高的塑性和韧性。
二、判断题
（√）：1～4，6～9，11～14，16，17；
（×）：5，10，15，18，19。
三、填空题
1. 原子排列是否规则 。
2. 点缺陷 、 线缺陷 、 面缺陷 三类。
第二章纯金属与合金的晶体结构
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一、章节：第二章纯金属与合金的晶体结构
第一节纯金属的晶体结构第二节纯金属的实际晶体结构第三节合金的晶体结构
二、教学目的：使学生了解纯金属与合金的晶体结构，晶胞、晶格、合金的基本概念，了解固溶体与金属化合物。
三、教学方法：
讲授法。
四、教学重点：
晶胞、晶格、合金的基本概念，了解固溶体与金属化合物。
五、教学难点：
晶胞、晶格、合金的基本概念，了解固溶体与金属化合物。
六、使用教具：
挂图。
七、课后作业：
P17：1、2、6。
八、课后小结：
第二章纯金属与合金的晶体结构
第一节纯金属的晶体结构
一、晶体结构的基本知识
1．晶体与非晶体
晶体内部的原子按一定几何形状作有规则地重复排列，如金钢石、石墨及固态金属与合金。而非晶体内部的原子无规律地规律地堆积在一起，如沥青、玻璃、松香等。
晶体具有固定的熔点和各向异性的特征，而非晶体没有固定的熔点，且各向同性。
2．晶体管格与晶胞
为便于分析晶体中原子排列规律，可将原子近似地看成一个点，并用假想的线条将各原子中心连接起来，便形成一个空间格子。
晶格——抽象的、用于描述原子在晶体中的规则排列方式的空间几何图形。结点——晶格中直线的交点。
晶胞——晶格是由一些最基本的几何单元周期重复排列而成的，这种最基本的几何单元称为晶胞。
晶胞大小和形状可用晶胞的三条棱长a、b、c（单位，1A=108cm）和棱边夹角来描述，其中a、b、c称为晶格常数。
各种晶体由于其晶格类型和晶格常数不同，故呈现出不同的物理、化学及力学性能。
二、常见的晶格类型
1．体心立方晶格
体心立方晶格的晶胞为一立方体，立方体的八个顶角各排列着一个原子，立方体的中心有一个原子。其晶格常数a=b=c。属于这种晶格类型的金属有α铁、铬、钨、钼、钒等。
2．面心立方晶格
面心立方晶格的晶胞也是一个立方体，立方体的八个顶角和六个面的中心各排列一个原子。属于这种晶格类型的金属有γ铁、铝、铜墙铁壁、镍、金、银等。
