Courtesy Martin Deakins GE Superabrasives Worthington OH Used
由晶體組成的材料 • 有些 程應用需要單晶: --鑽石單晶 作為磨料的晶體 (Courtesy Martin Deakins, GE Superabrasives, Worthington, OH. Used with permission. ) --渦輪葉片 Fig. 8. 33(c), Callister 7 e. (Fig. 8. 33(c) courtesy of Pratt and Whitney). • 結晶材料的性質通常與晶體結構有關. --Ex: 石英破壞偏好沿著某一些結 晶面 (Courtesy P. M. Anderson) Chapter 3 - 19
單晶 vs 多晶 • 單晶 E (對角) = 273 GPa Data from Table 3. 3, Callister 7 e. (Source of data is R. W. Hertzberg, Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials, 3 rd ed. , John Wiley and Sons, 1989. ) -性質與方向有關: 異向性 -例: BCC 鐵的彈性係數 (E) : • 多晶 -性質與方向可能有關 -晶粒的指向隨機: 等向性 (Epoly iron = 210 GPa) -晶粒的指向有織構性(textured) 異向性 E (邊) = 125 GPa 200 mm Adapted from Fig. 4. 14(b), Callister 7 e. (Fig. 4. 14(b) is courtesy of L. C. Smith and C. Brady, the National Bureau of Standards, Washington, DC [now the National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD]. ) Chapter 3 - 21
多形體 • 一種材料具有兩種或多種結晶構造 (allotropy/polymorphism) (3) 鐵 (1) 鈦: , -Ti 液態 (2)碳: 鑽石、石墨 1538ºC -Fe BCC FCC 1394ºC -Fe 912ºC BCC -Fe Chapter 3 - 22
結晶面 z example 1. 截距 2. 倒數 a b c c 1/2 1 3/4 1/½ 1/1 1/¾ 2 1 4/3 3. 化簡 6 3 4 a x 4. 米勒氏指標 (634) b y 平面族 {hkl} 例: {100} = (100), (010), (001), (100), (010), (001) Chapter 3 - 31
BCC鐵 (100) 平面密度 鐵在 T < 912 C 具有 BCC 結構 2 D 重複單元 (100) 平面密度 = 面積 2 D重複單元 1 a 2 = 4 3 R 3 鐵原子 R = 0. 1241 nm Adapted from Fig. 3. 2(c), Callister 7 e. 原子 2 D重複單元 a= 1 4 3 R 3 2 = 12. 1 原子 nm 2 = 1. 2 x 1019 原子 m 2 Chapter 3 - 33
X-Ray 繞射圖 z z 強度 (相對值) c a x c b y (110) a x z c b y a x (211) b (200) 繞射角 2 q 多晶 -鐵 (BCC) 的X-ray繞射圖 Adapted from Fig. 3. 20, Callister 5 e. Chapter 3 - 37 y
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