常见金属晶体结构

金属的晶体结构及变形金属的晶体结构是由金属原子组成的，金属原子以紧密堆积的方式排列在一起。

金属原子的外层电子可以自由移动，形成电子云，这也是金属具有良好导电性和热导性的原因。

金属的晶体结构可以分为以下几种：1. 面心立方结构（FCC）：金属原子在空间中沿着面对角线和体对角线的方向排列，每个顶点和每个面中心都有一个金属原子。

铜、铝等金属常见的晶体结构就是面心立方。

2. 体心立方结构（BCC）：金属原子在空间中沿着体对角线的方向排列，每个顶点和每个立方体的中心都有一个金属原子。

铁、钨等金属常见的晶体结构就是体心立方。

3. 密排六方结构（HCP）：金属原子在空间中沿着体对角线的方向排列，每个顶点和每个六边形底面中心都有一个金属原子，而每个底面上没有金属原子。

钛、锌等金属常见的晶体结构就是密排六方。

这些不同的晶体结构会直接影响到金属的性能和机械性能，比如硬度、延展性等。

在金属加工和变形过程中，晶体结构的变化是很常见的。

金属的变形可以分为弹性变形和塑性变形两种：1. 弹性变形：金属在受力后，会发生弹性变形，即变形后能够恢复原状。

这是因为金属的原子之间有较强的结合力，当受力后，原子之间的相对位置会发生微小的变化，但并不改变整体的晶体结构。

2. 塑性变形：如果金属受到的应力超过了其承受能力，就会发生塑性变形。

在这种情况下，金属的晶体结构会发生较大的变化，出现滑移、位错等现象。

位错是晶体中原子位置发生微小错位的现象，是金属塑性变形的主要机制之一。

总的来说，金属的晶体结构对其性能和变形行为有着重要的影响，研究和理解金属的晶体结构及变形行为对于材料工程和制造工艺具有重要意义。

常见纯金属的晶格类型
常见金属晶体的晶格类型有：(1)正方晶系；(2)单斜晶系，包括等轴晶系和面心立方晶系；
(3)四方晶系，即一组四个角为120°的平行四边形晶胞。

纯金属中，按照晶胞的大小分为大、中、小三种晶粒尺寸；按照晶体结构可以分为等轴晶系、面心立方晶系、六方晶系、四方晶系、八面体晶系等几种晶格类型。

在单斜晶系中，因为每条棱都是相互垂直的，所以一个晶胞中只能出现两个晶面。

而六方晶系里，由于每条棱都垂直，所以同样一个晶胞中会有6个晶面。

正方晶系中最主要的晶体结构是立方晶胞。

金属材料的晶体结构一、晶体与非晶体固态物质可分为晶体与非晶体两类。

●晶体是指其组成微粒（原子、离子或分子）呈规则排列的物质。

晶体具有固定的熔点和凝固点、规则的几何外形和各向异性特点，如金刚石、石墨及一般固态金属材料等。

●非晶体是指其组成微粒无规则地堆积在一起的物质，如玻璃、沥青、石蜡、松香等都是非晶体。

非晶体没有固定的熔点，而且性能具有各向同性。

图1-18 简单立方晶格及其晶胞示意图二、金属的晶体结构(一)晶格●抽象地用于描述原子在晶体中排列形式的空间几何格子，称为晶格。

(二)晶胞●反映晶格特征、具有代表性的最小几何单元称为晶胞。

晶胞的几何特征可以用晶胞的三条棱边的边长（晶格常数）a、b、c和三条棱边之间的夹角α、β、γ等六个参数来描述。

(三)常见的金属晶格类型常见的晶格类型是：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格：1．体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是立方体，立方体的8个顶角和中心各有一个原子，每个晶胞实有原子数是2个。

具有这种晶格的金属有：α铁(α-Fe)、钨(W)、钼(Ｍo)、铬(Ｃr)、钒(Ｖ)、铌（Nb）等约30种金属。

图1-19 体心立方晶格示意图2．面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是立方体，立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子，每个晶胞实有原子数是4个。

具有这种晶格的金属有：γ铁(γ-Ｆe)、金(Ａu)、银(Ag)、铝(Ａl)、铜(Ｃu)、镍(Ni)、铅（Pb）等金属。

图1-20 面心立方晶格示意图3．密排六方晶格密排六方晶格的晶胞是六方柱体，在六方柱体的十二个顶角和上下底面中心各有一个原子，另外在上下面之间还有三个原子，每个晶胞实有原子数是6个。

具有这种晶格的金属有：α钛(α-Ti)、镁( Mg)、锌(Zn)、铍(Be)、镉（Cd）等金属。

图1-21 密排六方晶格示意图三、金属的实际晶体结构●原子从一个核心（或晶核）按同一方向进行排列生长而形成的晶体，称为单晶体。

自然界存在的单晶体有水晶、金刚石等，采用特殊方法也可获得单晶体，如单晶硅、单晶锗等，单晶体具有显著的各向异性特点。

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。

金属晶体的常见结构
金属晶体的常见结构有以下几种：
1. 面心立方（FCC）结构：在这种结构中，金属原子分别位于正方形面的角点和中心，以及正方形面的中心。

每个原子都与12个邻近原子相接触，形成一个紧密堆积的结构。

典型的例子是铜、铝和金。

2. 体心立方（BCC）结构：在这种结构中，金属原子分别位于正方体的角点和正方体的中心。

每个原子都与8个邻近原子相接触，形成一个比较紧密的结构。

铁和钨是常见的具有BCC结构的金属。

3. 密排六方（HCP）结构：在这种结构中，金属原子以一定的方式排列，形成六边形的密排层，其中每个层的原子位于前一层原子的空隙上。

这些层之间存在垂直堆叠，形成一个紧密堆积的结构。

典型的例子是钛和锆。

除了以上三种常见的金属晶体结构外，还有其他特殊的结构，如体心立方密堆积（BCC HCP）和面心立方密堆积（FCC HCP）等。

这些不同的结构对于金属的性质和行为有着重要的影响。

1。

金属与合金的晶体结构一、引言金属与合金是一类重要的材料，它们具有优异的物理和化学性质，广泛应用于工业和科学领域。

金属与合金的晶体结构是影响其性能的重要因素之一。

本文将介绍金属与合金的晶体结构，包括晶体的组成、晶体的类型以及晶体的排列方式等。

二、金属晶体结构金属晶体结构由金属原子组成。

金属原子通常具有较大的离子半径和较小的电负性，因此它们倾向于形成金属键。

金属晶体结构可以分为以下几种类型：1. 面心立方结构（FCC）面心立方结构是最常见的金属晶体结构之一。

在面心立方结构中，金属原子分别位于晶格的每个面的中心以及每个顶点。

这种结构具有高度的对称性和密堆积性，因此具有较高的韧性和塑性。

2. 体心立方结构（BCC）体心立方结构是另一种常见的金属晶体结构。

在体心立方结构中，金属原子分别位于晶格的每个面的中心以及晶格的中心。

这种结构相对于面心立方结构来说，具有更高的密度和较低的韧性。

3. 密堆积六方结构（HCP）密堆积六方结构是一种较少见的金属晶体结构。

在密堆积六方结构中，金属原子分别位于晶格的每个面的中心以及每个顶点，形成六边形的密堆积结构。

这种结构具有较高的密度和较低的韧性。

三、合金晶体结构合金是由两种或更多种金属元素组成的混合物。

合金晶体结构可以由金属元素的晶体结构类型以及原子比例决定。

1. 固溶体固溶体是最常见的合金晶体结构之一。

在固溶体中，主要金属元素和溶质金属元素形成固溶体溶解体，原子之间的排列方式与纯金属相似。

固溶体可以分为完全固溶体和部分固溶体两种类型。

完全固溶体中，溶质原子完全溶解在主要金属晶体中；而在部分固溶体中，溶质原子只能部分溶解在主要金属晶体中。

2. 亚稳相亚稳相是指在合金中形成的相对于平衡相来说具有较低稳定性的晶体结构。

在亚稳相中，原子之间的排列方式发生改变，导致晶体结构和性能发生变化。

亚稳相的形成主要受到合金元素的浓度和固溶度限制的影响。

3. 间隙化合物间隙化合物是指合金中形成的一种特殊结构，其中金属原子和非金属原子之间的排列方式具有较高的有序性。

金属的晶体结构1、金属的晶体结构金属在固态下原子呈有序、有规则排列。

晶体有规则的原子排列，主要是由于各原子之间的相互吸引力与排斥力相平衡。

晶体特点：（1）有固定熔点，（2）原子呈规则排列，宏观断口有一定形态且不光滑（3）各向异性，由于晶体在不同方向上原子排列的密度不同，所以晶体在不同方向上的性能也不一样。

三种常见的晶格及分析（1）体心立方晶格：铬，钒，钨，钼，α-Fe。

1/8*8+1=2个原子（2）面心立方晶格：铝，铜，铅，银，γ-Fe。

1/8*8+1/2*6=4个原子（3）密排六方晶格：镁，锌。

6个原子?用以描述原子在晶体中排列的空间格子叫晶格体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格金2、属晶的结word编辑版．结晶的概念：金属材料通常需要经过熔炼和铸造，要经历有液态变成固态的凝固过程。

金属由原子的不规则排列的液体转变为规则排列的固体过程称为结晶。

：不断产生晶核和晶核长大的过程结晶过程：却曲线冷过冷现象：实际上有较快的冷却速度。

过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差，过冷度。

粒大小属金结晶后晶一般来说，晶粒越细小，材料的强度和硬度越高，塑性韧性越好为了提高金属的力学性能，必须控制金属结晶后晶粒的大小。

细化晶粒的根本途径：控制形核率及长大速度。

细化晶粒的方法：）增大过冷度，增加晶核数量（1）加入不熔物质作为人工晶核（2）机械振动、超声波振动和电磁振动（3：晶體缺陷金屬體金屬晶金屬材料以肉眼觀察其外表似乎是完美的；實際不然，些含有許多缺陷，這些缺陷可分類為點缺陷、線缺陷及面缺陷。

這缺陷對金屬材料的性質有很重要的影響。

：點缺陷金屬最簡單形式的點缺陷就是空孔空孔是最簡單形式的點缺陷，原子在結晶格子位置上消失间隙原子置代原子。

差排的產生：線缺陷線缺陷一般通稱為「差排」(dislocation) 與金屬在機機加工時的塑性變形有關；亦即金屬塑性變形量愈主要大，差排也就愈多。

word编辑版．面缺陷金屬的缺陷有：外表面、晶粒界面（簡稱晶界）及疊差等。

金属晶格类型
金属是一种具有特殊结构的物质，其原子之间存在着一定的排列规律。

金属晶格类型是指金属中原子排列的方式和规律。

常见的金属晶格类型有：
1. 立方晶系
立方晶系是最为常见的金属晶格类型，其中包括体心立方晶格、面心立方晶格和简单立方晶格。

体心立方晶格中，每个原子都位于一个立方体的顶点和中心位置；面心立方晶格中，每个原子都位于一个正方形的顶点和正方形的中心位置；简单立方晶格中，每个原子都位于一个正方体的顶点位置。

立方晶系的金属晶格具有高度的对称性和紧密的排列结构，因此具有较高的强度和稳定性。

2. 六方晶系
六方晶系是另一种常见的金属晶格类型，其中包括六方密排晶格和六方散排晶格。

六方密排晶格中，每个原子都位于一个六边形的顶点和中心位置；六方散排晶格中，每个原子都位于一个三角形的顶点和边心位置。

六方晶系的金属晶格具有良好的结构稳定性和热稳定性。

3. 斜方晶系
斜方晶系是一种晶格类型，其中包括底心斜方晶格和面心斜方晶格。

底心斜方晶格中，每个原子都位于一个斜方体的底部位置；面心斜方晶格中，每个原子都位于一个正方形的顶点和正方形的中心位置。

斜方晶系的金属晶格具有良好的结构对称性和可塑性。

金属晶格类型的研究对于金属的加工和应用有着重要的意义，可
以为金属材料的优化设计和制备提供参考。

第二章作业2－1 常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？V、Mg、Zn 各属何种结构？答：常见晶体结构有 3 种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn －Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、2---7 为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。

第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。

答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。

答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。

原因是：（1）强度高：Hall-Petch 公式。

晶界越多，越难滑移。

（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。

（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。

4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15 天，然后再精加工。

试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7 天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。

4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？答：W、Sn 的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃ TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W 在1000℃时为冷加工，Sn 在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。