金属的晶体结构分析

所有呈固体状态的金属均为结晶物质（晶体），即固体金属中的原子在三维空间作有规则的周期性重复排列，形成所谓的晶格。由于金属内原子的排列有着接近、紧密的倾向，使晶体内金属原子相互排列的组合数目大为减少。最常见的金属晶体结构有三种类型，即体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格，如图10.1-1所示。

图10.1-1 最常见的金属晶体结构

A—体心立方 B—面心立方 C—密排六方 Ⅰ—钢球模型 Ⅱ—质点模型

在分析研究有关晶体的变形、相变及性能等各方面的问题时，常需涉及晶体中的某些方向，国际上通用的密勒（Miller）指数标示法是：

晶向指数——通过空间点阵中两结点所连接的直线代表晶体中的某一方向。通过晶轴坐标系的原点作一直线平行于此晶向，此直线上任一点的三个晶轴坐标值的最小整数比即为该晶向的晶向指数，一般用[uvw]表示，如图10.1-2所示。

晶面指数——通过空间点阵中任意三个结点所形成的面称为晶面。晶面指数用该面在晶轴坐标系三坐标轴上截距倒数的整数比表示，并写成（hkl），如图10.1-3所示。

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图10.1-2 立方晶系一些重要晶向的晶向指数

图10.1-3 晶面指数的表示方法及几个晶面的晶面指数

六方晶系指数——采用a₁、a₂、a₃及c四个晶轴，a₁、a₂、a₃之间的夹角均为120°，晶面指数即以（hkil）四个指数表示，如图10.1-4所示。

图10.1-4 六方晶系一些晶面的指数

不同晶格金属以其原子排列及紧密程度不同，性能可有明显不同，但即使在晶格类型相同的情况下，由于原子直径大小和原子间的中心距离（晶格常数）不同，各原子所包含的电子数不同，其性能仍可有很大差别。