➢ 晶 格(crystal lattice):为了研究的方便，假设通过金属原子（ 离子）的中心划出许多空间直线，这些直线形成的空间框架。
➢ 晶 胞( unit cell ):能反映晶格特征的最小组成单元。
晶胞的几何特征参数
1×10-10m～ 7×10-10m
c
三棱边长（晶格常数 lattice constant ）β α
4
➢ 空隙半径 r4=0.29r原子；r8=0.15r原子 ➢ 配位数8
金属材料的结构与组织及性能
金属材料的结构与组织及性能
金属材料的结构与组织及性能
二、面心立方晶体结构（face-Centered Cubic） A1
1）具有此结构的典型金属： 铝（Al）、铜（Cu）、铂（Pt）、镍（Ni）、金（Au）、银（Ag ）、γ-Fe等。
金属材料的结构与组织及性能
密排面和密排方向 不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上
原子排列方式和排列密度不一样。 在体心立方晶格中，原子密度最大的晶
面为{11Байду номын сангаас}, 称为密排面; 原子密度最大的晶向为<111>, 称为密
排方向。 在面心立方晶格中, 密排面为{111}, 密
排方向为<110>。
金属材料的结构与组织及性能
配位数12
金属材料的结构与组织及性能
金属材料的结构与组织及性能
金属晶体中的晶面和晶向
Z
晶面：通过晶体中原子中心的平面。
晶向：通过原子中心的直线为原子列，其代表的方向叫做晶向。
Y
（1）晶面和晶向的表示方法
X
1>立方晶系的晶面表示方法及步骤：
1。规定一空间坐标，使待标定的晶面在 三条坐标轴上有截距或者无穷大。 注意：原点不能选择在欲定晶面上
2）主要特征： a=b=c, α＝β＝γ＝90o；
晶胞原子数：8×1/8+6×1/2＝4；
原子半径
2a 4
致密度 0.74
空隙半径r4=o.225r;r8=0.414r
配位数12
金属材料的结构与组织及性能
金属材料的结构与组织及性能
三、密排六方晶体结构（Hexagonal Close－Packed） A3
缺陷和合金的结构，了解金属材料的组织 及性能。
金属材料的结构与组织及性能
学习建议： 1．晶体结构部分应弄清三种常见金
属的晶体结构及其特点，应充分发挥空 间想象力。
2．晶面指数及晶向指数的确定在学 习时会感到困难。应掌握常见的晶面和 晶向的表示方法，需要多练多画。
金属材料的结构与组织及性能
1.金属的晶体结构
金属材料的结构与组织及性能
金属材料的结构与组织及性能
金属晶体的特性 (1) 金属晶体具有确定的熔点
纯金属进行缓慢加热时, 达到一定的温度, 固态金属会熔化成为液态金属。在熔化过 程中, 温度保持不变。其熔化温度(T0)称为 熔点。而非晶体材料在加热时, 由固态转变 为液态时, 其温度逐渐变化。
化学成分 内部组织
决定
材料的性能
固态物质
聚集状态
晶体 非晶体
金属材料的结构与组织及性能
1).晶体 ( crystal ) : 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。 性质: 固定的熔点; 各向异 性等。 例如 , 所有的金属、 食盐等。
金属材料的结构与组织及性能
1）具有此结构的典型金属：
钠（Na）、钾（K）、铬（Cr）、钼（Mo）、钨（W）、钒（V） α-Fe等。
1
8
2）主要特征：
➢ 晶胞的特征参3 a数: a = b = c ,α = β = γ = 90 ➢ 晶胞中的原子4 数: n= 8 ×1／8＋1= 2个
➢ 原子半径 3 a 4
3a
➢ 致密度 0.68
1）具有此结构的典型金属：
镁（Mg）、镉（Cd）、锌（Zn）、铍（Be）。
2）主要特征：
晶格常数：正六边形边长a，高为c,侧面之间夹角120o，
侧底面间夹角90o。 c/a = 1.633
晶胞原子数：2×1/2+12×1/6+3＝6；
原子半径 致密度 0.74
2 4
a
空隙半径r4=o.225r;r8=0.414r
金属材料的结构与 组织及性能
金属材料的结构与组织及性能
本章内容
本章介绍金属材料的结构与组织，包括纯 金属的晶体结构，晶体缺陷和合金的结构， 金属材料的组织。介绍金属材料的工艺性 能、机械性能和理化性能。还介绍高分子 材料和陶瓷材料的结构与性能。
金属材料的结构与组织及性能
学习目标： 本章重点掌握金属材料的晶体结构、晶体
2）.非晶体 ( non- crystal ) :
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。
晶态
非晶态
金属的结构
晶态
非晶态
SiO2的结构
金属材料的结构与组织及性能
1.1 纯金属的晶体结构
可用X射线结构分析技术进行测定
几个重要定义
➢ 晶体结构（Crystal Structure ）：晶体中原子（离子或分子）规 则排列的方式。
a、 b、 c 棱边夹角：α、β、γ
γ
a
b
金属材料的结构与组织及性能
晶系与布拉菲点阵
1855年,法国学者布拉菲(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:
金属材料的结构与组织及性能
十 四 种 空 间 点 阵
金属材料的结构与组织及性能
三种常见的金属晶体结构（B.C.C、F.C.C、H.C.P） 一、体心立方晶体结构（Body-Centered Cubic） A2
2>立方晶系的晶向表示方法及步骤：
1。规定一空间坐标 注意：原点要选择在欲定晶向的结点上
2。写出该晶向另一结点的空间坐标值
4。将化好的整数记在方括号内
3。将坐标值按比例化为最小整数
晶向族：在立方晶系中，原子排列情况相同但在空间的位向不同，这些晶向总称 为晶面 族。
例如： 100[10]0[01]0[00] 1
金属材料的结构与组织及性能
晶体和非晶体的熔化曲线 金属材料的结构与组织及性能
2。以晶格长度a为长度单位，写出欲 定晶面在三条坐标轴上的截距。
4。截距的倒数化为最小整数。
3。截距取倒数。
5。将三整数写在圆括号内。 金属材料的结构与组织及性能
晶面族：在立方晶系中，由于原子的排列具有高度的对称性，往往存在 有许多原子排列完全相同但在空间的位向不同，这些晶面总称为晶面 族。
例如： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1