第二章金属的晶体结构和塑性变形
金属塑性成形理论-----教案
第二章 金属的晶体结构和塑性变形
§2.1 金属的晶体结构
一切固态物质按其原子(或分子)的聚集状态可分为两大类，晶体和非晶体。所谓晶体，系原子(或分子)在三维空间作有规则的周期性重复排列的固体，而非晶体就不具备这一特点，这是两者的根本区别。所有固态金属和合金都是晶体。
由于金属原子的价电子与核的结合，易于脱离，所以金属原子间采取如下特有的结合形式:原子都脱离其价电子变成正离子，正离子按照一定的几何形式规则地排列起来，在各个固定点上作轻微的振动:而所有价电子则都呈自由电子的形式在各个正离子间自由运动，为整个金属所公有，形成所谓“电子气”；带负电的自由电子与带正电的金属正离子之间产生静电吸引力，使金属原子结合在一起。金属原子间的这种给合形式称为“金
图2.1 金属键
因此,金属内原子都处在异号电荷的吸引力和同号电荷的排斥力的作用下.以相邻两原子为例,它们之间便有两种相互作用:一种是相互吸引作用,它来自金属正离子与周围电子气之间的静电吸引力，它促使原子彼此接近;另一种是相互排斥作用，它来自正离子与正离子之间和电子与电子之间的静电排斥力，它促使原子彼此离开。图2.2是双原子作用模型，表示了A原子对B原子的作用力和作用能随原子间距离D的变化。由图可知，当原子间距离过大时，吸引力大于排斥力，原子互相吸引，自动靠近；当原子间距离过近时，排斥力大于吸引力，原子便互相排斥，自动离开。当原子间距离为D时，吸引力和排斥力恰好相等，原子既不会自动靠近，也不会自动离开，恰好处于平衡位置。这时，原子处于作用能曲线的谷底，势能最低，构成了晶体的稳定状态。事实上，在金属晶体中每个原子都被相邻后的原子包围着，每个原子都处于周围原子共同形成的势能谷中，而且能谷更深了。能谷的深浅反映出原子间结合的强弱，能谷越深，给合能越大，金属键越强。
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