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主题：【分享】$$$$$--金属材料及热处理知识--$$$$$------(三)

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发表于：2008/09/23 20:43:55 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

第二章材料的结构

2.1 原子的结合方式
工程材料通常是固态物质，是由各种元素通过原子、离子或分子结合而成的。
结合键：组成物质的质点(原子、分子或离子)之间的互相作用而联系在一起的结合力；
结合键的分类：离子键、共价键、金属键和弱键。
2.1.1 离子键
离子键的形成条件：当周期表中相隔较远的正电性元素原子和负电性元素原子相互接近时，正电性元素原子失去外层电子变为正离子，负电性原子获得电子变为负离子，当引力与离子间的斥力相等时便形成稳定的离子键（如下图所示）。
离子键的特点：离子键结合力大，因而通过离子键结合的材料强度高、硬度高、熔点高、脆性大。由于离子键难以移动输送电荷，所以这类材料都是良好的绝缘体。由于离子的外层电子被牢固束缚，难于被光激发，离子键结合的材料不能吸收可见光，是无色透明的。

2.1.2 共价键
共价键的形成条件：两个相同原子或性质相差不大的原子互相靠近，电子不会转移，原子间借共用电子对所产生的力而结合，形成共价键。如金刚石、SiC。如下图所示为1个硅原子通过共用电子与其他4个硅原子形成共价键的示意图。这种通过共用电子形成的结合键称为共价键。多工程构件需要焊接成型。可焊性是指材料易于被焊到一起并获得优质焊缝的能力。钢的含碳量直接影响可焊性，含碳量低，可焊性越好。
通过共价键结合的材料的特点：通过共价键结合的材料具有强度高、硬度高、熔点高、脆性大的特点。其导电性依共价键的强弱而不同。弱共价键的锡是导体，硅是半导体，而金刚石是绝缘体。具有离子键和共价键的工程材料多为陶瓷或高分子聚合物。

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2008/9/23 20:49:04 沙发管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

2.1.3 金属键
金属键的形成条件：金属原子的最外层价电子少，易失去。因此金属原子之间不可能通过电子转移或共用来获得稳定的外层电子结构。当金属原子相互靠近时，其外层电子脱离原子，成为自由电子，而金属原子则成为正离子，自由电子在正离子之间自由运动，为各原子所共有，形成电子云或电子气。金属离子通过正离子和自由电子之间的引力而相互结合，这种结合键称为金属键。如下图所示。
通过金属键结合的材料的特点：自由电子的存在，使金属具有良好的导电性和导热性，使金属不透明并呈特有的金属光泽。金属键无方向性，当金属原子之间发生相对位移时，金属键不受破坏，因而金属塑性好。

2.1.4 分子键
分子键的形成条件：在某些分子中可能存在偶极矩，这是由于分子中共价电子的非对称分布，使分子的某一部分比其他部分更偏于带正电或带负电。一个分子带正电部分会吸引另一个分子的带负电部分，这种结合力称为分子键。
通过分子键结合的材料的特点：由于分子键结合力很弱，因而由分子键结合的固体材料的熔点和硬度都比较低。因无自由电子存在，所以这些材料都是良好的绝缘体。

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2008/9/23 20:53:48 板凳管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

2.2 晶体结构的基本概念
2.2.1 晶体与非晶体
固体物质按原子在空间的排列方式可分为晶体与非晶体。
晶体：原子在空间呈规则排列的固体物质；如正常状态下的金属、食盐、单晶硅。
非晶体：原子在空间呈无序排列的固体物质；如普通玻璃、石蜡、松香的等。晶体和非晶体在一定条件下可以互相转化。
2.2.2 晶格
如果把组成晶体的原子看作是刚性球体，那么晶体就是由这些刚性球体按一定规律周期性堆垛而成，如下图所示。为研究方便，假设将刚性球体缩为处于球心的点，称为结点。由结点所形成的阵列称为空间点阵。用假想的直线将这些结点连接起来所形成的三维空间格架称为晶格。晶格直观地表示了晶体中原子的排列规律。

2.2.3 晶胞
为便于研究，常从晶格中选取一个能代表晶体原子排列规律的最小几何单元来进行分析，这个最小的几何单元称为晶胞。

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2008/9/23 21:02:08 马扎管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

晶胞的各项参数：
晶格常数：晶胞各边的尺寸a, b, c；
原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半尺寸；
晶胞原子数：指一个晶胞内所包含的原子数目；
配位数：晶格中与某一原子最相邻且等距的原子数目；
致密度：晶胞中原子本身所占的体积的百分数。
2.2.4 立方晶系的晶面和晶向表示方法
晶面：晶体中各方位上的原子面；
晶向：晶体中各方向上的原子列；
晶面指数：表示晶面的符号；
晶向指数：表示晶向的符号为。
一、晶面指数的标定
晶面指数的确定步骤：
以晶胞的三个棱边作三维坐标的坐标轴，以晶格常数为单位长度，求出所求晶面在三个坐标轴上的截距；
将所得的三个截距值变为倒数；
将所得数值化为最简单整数，用圆括号括起，就成为该晶面的晶面指数(hkl)。

[flash]http://files.instrument.com.cn/bbs/upfile/20089232149.swf[/flash]
注：(hkl)代表是一组互相平行的晶面。原子排列完全相同，只是空间位向不同的各组晶面称为晶面族，用{hkl}表示。

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2008/9/23 21:07:32 地毯管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

二、晶向指数的标定
晶向指数的确定步骤：
以晶胞的三个棱边作三维坐标的坐标轴，以晶格常数为单位长度，过原点引一平行于待定晶向的直线，求出该直线上任一结点的坐标值；
将空间坐标值按比例化为最小简单整数，加上方括号，即为晶向指数[uvw]。如果有负值则在相应指数上加负号。
注：[uvw]代表的是一组互相平行的晶向，原子排列完全相同，只是空间位向不同的各组晶向称为晶向族，用< uvw >。