崔忠圻金属学与热处理原理第版笔记和课后习

　　第1章金属与合金的晶体结构
　　1。1复习笔记
　　一、金属原子间的结合
　　1金属原子的结构特点
　　（1）金属原子的最外层电子
　　金属原子的最外层的电子数很少，一般为一两个，不超过3个。
　　正电性元素
　　金属原子的外层电子很容易脱离原子核的束缚而变成自由电子，此时的原子变为正离子，故金属元素又称正电性元素。
　　负电性元素
　　非金属元素的外层电子数较多，易于获得电子变为负离子，故非金属元素又称负电性元素。
　　（2）元素的化学特性
　　决定于最外层的电子（价电子）数，而与内壳层的结构无关。
　　（3）过渡族金属的特性
　　过渡族金属化合价可变；
　　过渡族金属的原子彼此相互结合时，最外层电子和次外层电子均参与结合；
　　过渡族金属的原子间结合力特别强，熔点高、强度高；
　　价电子决定其主要性能。
　　2金属键
　　（1）电子云（电子气）
　　处于聚集状态的金属原子，全部或大部分将它们的价电子贡献出来为整个原子集体所共有，称为电子云或电子气。
　　（2）金属键
　　贡献出价电子的金属原子变成正离子沉浸在电子云中，它们依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。它没有饱和性和方向性。
　　（3）金属键模型
　　金属键模型如图111所示。在固态金属中，绝大部分原子处于正离子状态，少数原子处于中性原子状态。
　　图111金属键模型
　　3结合力与结合能
　　（1）结合力的特性
　　如图112（a）所示，则：
　　两原子的结合力为吸引力和排斥力的代数和；
　　吸引力为长程力，排斥力是短程力；
　　当两原子间距较大时，吸引力大于排斥力，两原子自动靠近。在两原子靠近过程中，排斥力急剧增长；
　　两原子距离为d时，吸引力与排斥力相等，原子间结合力为零，d即相当于原子的平衡位置；
　　任何对平衡位置的偏离，都将会受到一个力的作用，促使其回到平衡位置；
　　原子间的最大结合力出现在dc位置处；
　　在点d0附近，结合力与距离的关系接近直线关系。
　　图112双原子作用模型
　　（2）结合能的特性
　　如图112（b）所示，则：
　　结合能是吸引能与排斥能的代数和；
　　吸引能是负值，排斥能是正值；
　　当原子移至平衡距离d0时，原子的势能最低、最稳定；
　　任何对d0的偏离，都会使原子的势能增加，故原子就有恢复到平衡距离的倾向；
　　金属不同，其结合能的大小也不同；
　　常见金属中的原子总是自发地趋于紧密地排列，以保持最稳定的状态。
　　二、金属的晶体结构
　　1晶体与非晶体
　　（1）晶体
　　晶体是指原子（或离子、分子）在三维空间按一定规律呈周期性排列的固体。
　　（2）非晶体
　　非晶体是指原子（或离子、分子）在三维空间不呈周期性规则排列的固体。
　　（3）晶体与非晶体的区别
　　晶体熔化时具有固定的熔点，而非晶体存在一个软化温度范围，没有明显的熔点；
　　晶体具有各向异性，而非晶体却为各向同性。
　　2晶体结构与空间点阵
　　（1）晶体结构
　　晶体结构是指晶体中原子（或离子、分子、原子集团）在三维空间有规律的周期性的重复排列方式。
　　原子堆垛模型
　　原子堆垛模型如图113（a）所示。从图中可以看出，原子在各个方向的排列都很规则。
　　a优点
　　立体感强，很直观。
　　b缺点
　　难以看清内部原子排列的规律和特点，不便于研究。
　　（2）空间点阵
　　阵点或结点
　　将构成晶体的实际质点忽略，把它们抽象为纯粹的几何点，则该几何点称为阵点或结点。