金屬
（具有光澤和導(dǎo)熱性導(dǎo)電性可延展性的物質(zhì)）
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中文名金屬英文名Metal熔 點(diǎn)高低不等沸 點(diǎn)高低不等水溶性難易不等密 度高低不等外 觀有金屬光澤，大部分呈銀白色導(dǎo)熱性一般優(yōu)良導(dǎo)電性一般優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)物態(tài)除汞是液體以外，其余均為固體
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名稱(chēng)
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化學(xué)符號(hào)
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金
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Au
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鐵
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Fe
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銅
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Cu
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汞
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Hg
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鉛
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Pb
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鋁
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Al
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錫
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Sn
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鎂
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Mg
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構(gòu)成
由于金屬的電子傾向脫離，因此具有良好的
導(dǎo)電性，
常見(jiàn)的金屬(19張)
且
金屬元素在化合物中通常帶正價(jià)電，但當(dāng)溫度越高時(shí)，因?yàn)槭艿搅?a target="_blank" >原子核的熱震蕩阻礙，電阻將會(huì)變大。金屬分子之間的連結(jié)是
金屬鍵，因此隨意更換位置都可再重新建立連結(jié)，這也是金屬伸展性良好的原因。
在自然界中，絕大多數(shù)金屬以
化合態(tài)存在，少數(shù)金屬例如金、銀、
鉑、
鉍以游離態(tài)存在。
金屬礦物多數(shù)是氧化物及硫化物，其他存在形式有氯化物、
硫酸鹽、碳酸鹽及硅酸鹽。
屬于金屬的物質(zhì)有金、
銀、銅、
鐵、錳、鋅等。在一大氣壓及25攝氏度的常溫下，除汞（液態(tài)）外，其他金屬都是固體。大部分的純金屬是銀白（灰）色，只有少數(shù)不是，如金為黃赤色，銅為紫紅色。金屬大多帶“钅”旁。
通常將具有正的溫度電阻系數(shù)的物質(zhì)定義為金屬。使用的含112
金屬在元素周期表中
種元素的元素周期表中，金屬元素共90種。位于“硼-砹分界線(xiàn)”的左下方，在s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)等5個(gè)區(qū)域都有金屬元素，過(guò)渡元素全部是金屬元素。
在固態(tài)金屬
導(dǎo)體內(nèi)，有很多可移動(dòng)的
自由電子。雖然這些電子并不束縛於任何特定
原子，但都束縛於金屬的晶格內(nèi)；甚至于在沒(méi)有外電場(chǎng)作用下，因?yàn)闊崮埽@些電子仍舊會(huì)隨機(jī)地移動(dòng)。但是，在導(dǎo)體內(nèi)，平均凈電流是零。挑選導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部任意截面，在任意時(shí)間間隔內(nèi)，從
截面一邊移到另一邊的電子數(shù)目，等于反方向移過(guò)截面的數(shù)目。
除
錫、銻、
鉍等少數(shù)幾種金屬的原子最外層電子數(shù)大于或等于4以外，絕大多數(shù)金屬原子的最外層電子數(shù)均小于4，主族金屬原子的外圍電子排布為ns1或ns2或ns2 np(1-4)，過(guò)渡金屬的外圍電子排布可表示為(n-1)d(1-10) ns(1-2)。主族金屬元素的原子半徑均比同周期
非金屬元素（
稀有氣體除外）的原子半徑大。
根據(jù)原子在物質(zhì)內(nèi)部的排列方式，可將固態(tài)物質(zhì)分為兩大類(lèi)：晶體，內(nèi)部原子呈規(guī)則排列的物質(zhì)。如固態(tài)金屬；非晶體——內(nèi)部原子無(wú)規(guī)則排列的物質(zhì)。如松香、
玻璃等。
金屬的晶體結(jié)構(gòu)：是指金屬材料內(nèi)部的原子的排列規(guī)律。它決定著材料的
顯微組織特性和材料的宏觀性能。
金屬單質(zhì)
金屬鍵：金屬
原子間的結(jié)合鍵稱(chēng)為
金屬鍵。（帶負(fù)電的自由電子與帶正電的的金屬正離子之間產(chǎn)生靜電吸力，使金屬原子結(jié)合在一起，這就是金屬鍵結(jié)合的本質(zhì)。金屬特性：良好的
導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性；強(qiáng)度高；具有塑性；
有固定熔點(diǎn)；各向異性。
（一）基本概念
1、晶胞：晶格中能夠代表晶格特征的最小幾何單元。
2、晶格參數(shù)：晶體學(xué)中用來(lái)描述晶胞大小與形狀的幾何參數(shù)。包括晶胞的三個(gè)棱邊長(zhǎng)度a、b、c和三個(gè)棱邊夾角α、β、γ。
3、晶格常數(shù)：決定晶胞大小的三個(gè)棱長(zhǎng)a、b、c。
（二）金屬中常見(jiàn)的晶格
1、體心立方晶格：晶格參數(shù) a=b=c；α=β=γ
=90°；立方體八個(gè)角上各有一個(gè)原子，體心處有一個(gè)原子。每個(gè)晶胞中原子數(shù)為2=1/8×8+1。
屬于體心立方晶格的常用金屬：α鉻、鎢、鉬、釩、α鐵、β鈦、鈮等。
2、面心立方晶格：晶格參數(shù)：a=b=c；α=β=γ=90°；晶胞的八個(gè)角上各有一個(gè)原子，立方體六個(gè)面的面心各有一個(gè)原子。每個(gè)晶胞中原子數(shù)為4=1/8×8+1/2×6
屬于面心立方晶格的常用金屬：γ鐵、鋁、銅、鎳等。結(jié)構(gòu)圖如圖所示：
3、密排六方晶格：晶格參數(shù)：a=b≠c；α=β=90°、γ=120°；每個(gè)晶胞中原子數(shù)為：6=1/6×12+1/2×2+3。
屬于密排六方晶格的常用金屬：鎂、鋅、鈹、α鈦、鎘等。結(jié)構(gòu)圖如圖所示：
（三）晶格的致密度
致密度=原子所占的總體積÷晶胞的體積
簡(jiǎn)單立方的晶格致密度=0.52,
體心立方晶格的致密度=0.68，計(jì)算公式為：
面心立方晶格的致密度=0.74
密排六方晶格的致密度=0.74
（四）晶面指數(shù)與晶向指數(shù)
晶面：晶體中由物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)所組成的平面。
晶向：由物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)所決定的直線(xiàn)。
每一組平行的晶面和晶向都可用一組數(shù)字來(lái)標(biāo)定其位向。這組數(shù)字分別稱(chēng)為晶面指數(shù)和晶向指數(shù)。
晶面指數(shù)的確定：晶面與三個(gè)坐標(biāo)軸截距的倒數(shù)取最小整數(shù)，用圓括號(hào)表示。如（111）、（112）。
晶向指數(shù)的確定：通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)直線(xiàn)上某一點(diǎn)的坐標(biāo)，用方括號(hào)表示。
晶面族與晶向族
晶面族：晶面指數(shù)中各個(gè)數(shù)字相同但是符號(hào)不同或排列順序不同的所有晶面。這些晶面上的原子排列規(guī)律相同，具有相同的原子密度和性質(zhì)。如{110}=（110）+（101）+（011）+（101）+（110）+（011）
晶向族：原子排列密度完全相同的晶向。如<111>=[111]+[111]+[111]+[111]
（五）晶體的各向異性
在晶體中，由于各個(gè)晶面和晶向上原子排列密度不同，使原子間的相互作用力也不相同。因此在同一單晶體內(nèi)不同晶面和晶向上的性能也是不同的。這種現(xiàn)象稱(chēng)為晶體的各向異性。
晶體分單晶體和多晶體
單晶體：晶體內(nèi)各處晶格位向一致的晶體。
多晶體：晶體內(nèi)晶格位向不相同的晶體。
實(shí)際金屬是多晶體
二、純金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)
（一）晶粒與亞晶粒
晶粒——金屬晶體中，晶格位向基本一致，并有邊界與鄰區(qū)分開(kāi)的區(qū)域。
晶界——晶粒之間原子排列不規(guī)則的區(qū)域。
實(shí)際金屬晶粒大小除取決于金屬種類(lèi)外，主要取決于結(jié)晶條件和熱處理工藝。
亞晶粒——晶粒內(nèi)部晶格位向差小于2°、3°的更小的晶塊。
亞晶界——亞晶粒間的過(guò)渡區(qū)。
（二）晶體中的晶體缺陷
晶體缺陷：是指晶體中原子排列不規(guī)則的區(qū)域。
根據(jù)晶體缺陷的幾何特點(diǎn)和對(duì)原子排列不規(guī)則性的影響范圍可分為三大類(lèi)：
2、線(xiàn)缺陷；
3、面缺陷。
1）點(diǎn)缺陷
以一個(gè)點(diǎn)為中心，在它周?chē)斐稍优帕胁灰?guī)則，產(chǎn)生晶格畸變和內(nèi)應(yīng)力的缺陷。點(diǎn)缺陷類(lèi)型主要有三種：
（1）間隙原子
（2）晶格空位
（3）置換原子
在晶格的結(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)原子直徑不同的異類(lèi)原子的晶體缺陷。置換原子示意圖，如圖所示：
☆間隙原子：在晶格的間隙處出現(xiàn)多余原子的晶體缺陷。
☆晶格空位：在晶格的結(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)缺少原子的晶體缺陷。如圖所示：
2）線(xiàn)缺陷
主要是指各種形式的位錯(cuò)。
位錯(cuò)：是指晶體中某一列或若干列原子發(fā)
生了有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。位錯(cuò)密度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)位錯(cuò)線(xiàn)的長(zhǎng)度，（cm-2），如圖所示：
刃型錯(cuò)位示意圖
3）面缺陷
主要是指晶界和亞晶界。它是由于受到其兩側(cè)的不同晶格位向的晶粒或亞晶粒的影響而使原子呈不規(guī)則排列。
合成金屬
一、基本概念
合金系：是指具有相同組元，而成分比例不同的一系列合金。如各種碳素鋼。
相：是指在合金中，凡是化學(xué)成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同并有界面與其它部分分隔開(kāi)來(lái)的一個(gè)均勻區(qū)域。在一個(gè)相中可以有多個(gè)晶粒，但是一個(gè)晶粒中只能是同一個(gè)相。
合金中有兩類(lèi)基本的相結(jié)構(gòu)，固溶體和金屬化合物。
顯微組織：是指在顯微鏡下看到的相和晶粒的形態(tài)、大小和分布。它可以看作是由各個(gè)相組成的。
合金的顯微組織可以看作是由各個(gè)相所組成的，這些相稱(chēng)為合金組織的相組成物；也可以看作是基本組織所組成的，這些基本組織稱(chēng)為合金組織的組織組成物。合金的力學(xué)性能不僅取決于它的化學(xué)成分，更取決于它的顯微組織。
二、合金的相結(jié)構(gòu)
合金的晶體結(jié)構(gòu)：是指合金中各個(gè)相的晶體結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)相結(jié)構(gòu)。
合金的相結(jié)構(gòu)通常分為兩大類(lèi)：
（一）固溶體；
（二）金屬化合物。
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