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金屬晶體的三種結構

2024-01-08科學



其實鋼鐵也是有「細胞」的,只是我們定義的角度不一樣,而鋼鐵的細胞我們把它叫晶胞。
當金屬為晶體時,我們可以將原子的堆疊抽象成單純的具有空間結構的點和線,這些點和線是有分布和排列規律的,那麽我們就可以將能反應排列特點的最小的幾何單元稱為晶胞

一.晶格和晶胞
事實上不同的物質的晶格結構不同,則擁有不同的空間結構的晶胞,如四方的,六方的,可以想象當有很多的晶胞堆在一起時,有豎直堆積的,也有躺著堆積的,還有斜著堆積的,這樣的大量的堆積方向相同的晶胞聚集在一起,就組成了一個晶粒,像極了我們的不同分化的人體組織,大量的晶粒就可以組成我們看到的實體啦!
晶格:用假想的直線將原子中心連線起來所形成的三維空間叫晶格

晶胞:反應晶格特征的最小幾何單元



二.三種典型純金屬的晶體結構
電子顯微鏡觀察到晶體內部原子各種規則排列,稱為金屬的晶體結構。金屬原子是透過正離子與自由電子的相互作用而結合的,稱為金屬鍵。
常見純金屬的晶體結構有:體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。
1.體心立方晶格Body Centered Cubic Lattice(BCC)
體心立方晶胞中的原子數為1/8x8+1=2個,致密度為0.68。
體心立方:Cr鉻、W鎢、V釩、Cb鈮、Ta鉭、Mo鉬、鋼鐵(α-Fe、δ-Fe)。


2.面心立方晶格Face Centered Cubic Lattice(FCC)

面心立方晶胞中的原子數為1/8x8+1/2x6=4個,致密度為0.74。
面心立方:Al鋁、Cu銅、Au金、Pb鉛、Ni鎳、Pt鉑、Ag銀、鋼鐵(γ-Fe)。


3.密排六方晶格Hexagonal Close Packed Lattice(HCP)
密排六方晶胞中的原子數為1/6x12+1/2x2+3=6個,致密度為0.74。密排六方:Zn鋅、Mg鎂、Zr鋯、Ca鈣、Co鈷、Mn錳、Ti鈦。



三.實際金屬晶體的缺陷

在實際套用的金屬材料中, 晶體的原子排列並不是完美的,這就是晶體的缺陷。通常有三種:點缺陷,面缺陷,線缺陷。

1.點缺陷

主要有空位和間隙原子,空位是指未被原子所占有的晶格結點,間隙原子是處在晶格間隙中的多余原子。

2.線缺陷

線缺陷是指三維空間中在二維方向上尺寸較小,在另一維方面上尺寸較大的缺陷。屬於這類缺陷主要是位錯。位錯是晶體中的某處有一列或若幹列原子發生了某種有規律的錯排現象。位錯包括刃型位錯,螺型位錯和混和位錯。

晶體的線缺陷

3.面缺陷

面缺陷包括晶體的外表面和內表面,內表面又有晶界面,亞晶界,孿晶界等等。通常是指晶界(相鄰晶粒位向差大於10°)和亞晶界(相鄰晶粒位向差小於10°)。

我說清楚了沒有

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