第一章 材料中的晶體結(jié)構(gòu) (1)

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)緒論緒論工程材料（按屬性分類）：工程材料（按屬性分類）：金屬材料、陶瓷材料和高分子 材料，也可由此三類材料相互組合而成復(fù)合材料。 材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)：研究材料的成分、結(jié)構(gòu)、組織、加工工藝 與性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律。主要任務(wù)主要任務(wù)：了解材料組織結(jié)構(gòu)的形成規(guī)律，了解材料在性 能上產(chǎn)生差異的原因。第一章第一章 材料中的晶體結(jié)構(gòu)材料中的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體及其性質(zhì)一、晶體及其性質(zhì)（一）晶體：（一）晶體：構(gòu)成固體的基本粒子（原子、離子、 分子、原子集團(tuán)）在三維空間呈規(guī)則 分布或排列。1-1 晶體晶體1-1 晶體晶體高分辨電鏡高分辨電鏡（High Resolution El

2、ectron Microscope, HREM）直接觀察晶體中原子的規(guī)則排列直接觀察晶體中原子的規(guī)則排列。（二）晶體的性質(zhì)：（二）晶體的性質(zhì)： （1）組成晶體的各種粒子在空間是呈有規(guī)律的 周期性重復(fù)排列。 （2）具有規(guī)則多面體的對(duì)稱外形。 （3）具有固定的熔點(diǎn)。 （4）具有各向異性。1-1 晶體晶體晶粒：晶粒：晶體中原子排列規(guī)律相同、位向一致的 小區(qū)域。單晶體：?jiǎn)尉w：僅由一個(gè)晶粒組成的晶體。 多晶體：多晶體：由多個(gè)晶粒組成的晶體。晶界：晶界：相鄰晶粒之間的分界面。1-1 晶體晶體1-1 晶體晶體二、二、晶體中的結(jié)合鍵晶體中的結(jié)合鍵 （一）金屬鍵：（一）金屬鍵：由金屬中的自由電子與金屬正離子

3、之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電相互作用所構(gòu) 成的鍵合。 金屬鍵既無(wú)飽和性也無(wú)方向性。 1-1 晶體晶體（二）共價(jià)鍵：（二）共價(jià)鍵：相鄰原子各給出一個(gè)電子作為二者 共有，原子借共用電子對(duì)所產(chǎn)生的 力而結(jié)合。 共價(jià)鍵既有飽和性又有方向性。 1-1 晶體晶體（三）離子鍵：（三）離子鍵：失掉電子的正離子和得到電子的負(fù) 離子依靠靜電引力而結(jié)合。 離子鍵無(wú)飽和性無(wú)方向性1-1 晶體晶體（四）分子鍵（四）分子鍵（范德華鍵范德華鍵）：）：組成晶體的中性原子 或中性分子互相靠近時(shí)，出現(xiàn)電子的 不均勻分布，從而使正、負(fù)電荷的中 心發(fā)生偏離，形成電偶極子，電偶極 子的異極相吸而結(jié)合 。 分子鍵無(wú)飽和性和方向性。 1-1 晶體晶

4、體（五）氫鍵：（五）氫鍵：由氫原子同時(shí)與兩個(gè)電負(fù)性很大而原 子半徑較小的原子（O、F、N等）相 結(jié)合。 氫鍵既有飽和性也有方向性。 1-1 晶體晶體二、二、晶體晶體中原子間的作用力及結(jié)合能中原子間的作用力及結(jié)合能 （一）（一）晶體中原子間作用力晶體中原子間作用力平衡距離：平衡距離：兩相鄰原子之 間的作用力為 零時(shí)原子間的 距離（r0）。 1-1 晶體晶體（二）（二）結(jié)合能結(jié)合能 平衡距離下的原子間相互 作用能。 離子鍵、共價(jià)鍵的結(jié)合能 最大，金屬鍵次之，其后為氫 鍵，分子鍵的結(jié)合能最低。1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)一、一、空間點(diǎn)陣和晶胞空間點(diǎn)陣和晶胞 （一）（一）空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣 空間點(diǎn)陣空間

5、點(diǎn)陣 陣點(diǎn)陣點(diǎn) 晶格晶格1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)陣點(diǎn)：陣點(diǎn)：空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣晶格晶格將理想晶體中的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)抽象將理想晶體中的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)抽象為規(guī)則排列于空間的幾何點(diǎn)為規(guī)則排列于空間的幾何點(diǎn)由點(diǎn)陣在三維空間規(guī)則排列構(gòu)由點(diǎn)陣在三維空間規(guī)則排列構(gòu)成的陣列稱為空間點(diǎn)陣成的陣列稱為空間點(diǎn)陣用平行直線將點(diǎn)陣連接起來(lái)構(gòu)用平行直線將點(diǎn)陣連接起來(lái)構(gòu)成三維幾何框架稱為晶格成三維幾何框架稱為晶格（二）（二）晶胞晶胞1.1.概念：概念：點(diǎn)陣中具有 代表性的基本單元 （最小平行六面體）1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)2. 晶胞的選取原則晶胞的選取原則(1) 選取的平行六面體應(yīng)反映出點(diǎn)陣的最高對(duì)稱性；(2) 平行六面體內(nèi)的棱

6、和角相等的數(shù)目應(yīng)最多；(3) 當(dāng)平行六面體的棱邊夾角存在直角時(shí)，直角數(shù)目 應(yīng)最多；(4) 在滿足上述條件下，晶胞應(yīng)具有最小的體積。 1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)3. 晶胞的分類晶胞的分類 簡(jiǎn)單晶胞：簡(jiǎn)單晶胞：只在平行六面體的八個(gè)頂角上有 陣點(diǎn)。 復(fù)合晶胞：復(fù)合晶胞：除在平行六面體頂角位置含有陣 點(diǎn)外，在體心、面心、底心等位 置上亦存在陣點(diǎn)。 1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)4. 點(diǎn)陣參數(shù)點(diǎn)陣參數(shù) 棱邊邊長(zhǎng)棱邊邊長(zhǎng)：a、b、c（稱 為點(diǎn)陣常數(shù)或晶格常 數(shù)）棱間夾角：棱間夾角：、 （三）（三）晶系和布拉菲點(diǎn)陣晶系和布拉菲點(diǎn)陣 1. 晶系（七個(gè)）晶系（七個(gè)）1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)

7、晶體學(xué)基礎(chǔ)晶晶 系系棱邊長(zhǎng)度及夾角關(guān)系棱邊長(zhǎng)度及夾角關(guān)系舉舉 例例三三 斜斜單單 斜斜正正 交交六六 方方菱菱 方方四四 方方立立 方方abc, 90 abc, = =90 abc, = = =90 a=bc, = =90 , =120 a=b=c, = = 90 a=bc, = = =90 a=b=c, = = =90 K2CrO7 -S、CaSO4 2H2O -S、Ga、Fe3C Zn、Cd、Mg、NiAs As、Sb、Bi -Sn、TiO2 Fe、Cr、Cu、Ag、Au1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)2. 布拉菲點(diǎn)陣（十四種）：布拉菲點(diǎn)陣（十四種）：每個(gè)陣點(diǎn)的周圍環(huán)境相同每個(gè)陣點(diǎn)的周圍環(huán)境相

8、同布拉菲點(diǎn)陣布拉菲點(diǎn)陣晶晶 系系布拉菲點(diǎn)陣布拉菲點(diǎn)陣晶晶 系系簡(jiǎn)單三斜簡(jiǎn)單三斜三斜三斜簡(jiǎn)單六方簡(jiǎn)單六方六方六方簡(jiǎn)單單斜簡(jiǎn)單單斜底心單斜底心單斜單斜單斜簡(jiǎn)單菱方簡(jiǎn)單菱方菱方菱方簡(jiǎn)單四方簡(jiǎn)單四方體心四方體心四方四四 方方簡(jiǎn)單正交簡(jiǎn)單正交底心正交底心正交體心正交體心正交面心正交面心正交正正 交交簡(jiǎn)單立方簡(jiǎn)單立方體心立方體心立方面心立方面心立方立立 方方1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)思考題：思考題： 說(shuō)明為何十四種布拉菲點(diǎn)陣中不存在說(shuō)明為何十四種布拉菲點(diǎn)陣中不存在底心底心四方點(diǎn)陣和面心四方點(diǎn)陣？四方點(diǎn)陣和面心四方點(diǎn)陣？ 1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)

9、（四）晶體結(jié)構(gòu)與晶體點(diǎn)陣（四）晶體結(jié)構(gòu)與晶體點(diǎn)陣 晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)：晶體中實(shí)際質(zhì)點(diǎn) （原子、離子或 分子）的具體排 列情況1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體點(diǎn)陣：晶體點(diǎn)陣：晶體中實(shí)際原 子、離子或分 子中心的具體 排列情況1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)不同的晶體結(jié)構(gòu)類型屬于相同的空間點(diǎn)陣 NaCl晶體晶體CaF2晶體晶體Cu晶體晶體1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)相似的晶體結(jié)構(gòu)類型屬于不同的空間點(diǎn)陣 CsCl晶體晶體Cr晶體晶體1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)思考題：思考題： 說(shuō)明為何十四種布拉菲點(diǎn)陣中不存在說(shuō)明為何十四種布拉菲點(diǎn)陣中不存在底心底心四方點(diǎn)陣和面心四方點(diǎn)陣？四方點(diǎn)陣和面心四方點(diǎn)陣？ 1-2

10、 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)二、原子坐標(biāo)、晶面指數(shù)和晶向指數(shù)二、原子坐標(biāo)、晶面指數(shù)和晶向指數(shù)（一）原子（陣點(diǎn)）坐標(biāo)（一）原子（陣點(diǎn)）坐標(biāo) 原子坐標(biāo)的表示方法： P點(diǎn)坐標(biāo)可表示為 x, y, z或x y z 1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)（二）（二）晶面與晶面指數(shù)晶面與晶面指數(shù) 1. 晶面晶面 不在同一直線上的三個(gè)以上原子所構(gòu)成的平面。 2. 晶面指數(shù)及其表示方法晶面指數(shù)及其表示方法 通常采用密勒指數(shù)（Miller Index）來(lái)標(biāo)定晶面 指數(shù)。1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)（1）已知晶面標(biāo)定其晶面指數(shù)）已知晶面標(biāo)定其晶面指數(shù) 標(biāo)定步驟： 1）以晶胞的某一陣點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，過原點(diǎn)O的三個(gè)棱邊為坐標(biāo)軸x、y

11、、z； 2）求得待定指數(shù)晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸上的截距； 3）取各截距的倒數(shù)； 4）將三倒數(shù)化為互質(zhì)的整數(shù)，并加上圓括號(hào)，即表示該晶面的指數(shù)，記為（h k l）。 1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)（2）已知晶面指數(shù)確定其標(biāo)示的晶面）已知晶面指數(shù)確定其標(biāo)示的晶面 確定步驟： 1）在晶胞中確定坐標(biāo)原點(diǎn)O，以過原點(diǎn)O的三個(gè)棱邊為坐標(biāo)軸x、y、z； 2）取各晶面指數(shù)的倒數(shù)，即可得到該晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸上的截距； 3）根據(jù)三個(gè)截距確定該晶面與三個(gè)坐標(biāo)軸的交點(diǎn)， 將三個(gè)交點(diǎn)依次用直線連接起來(lái)，即可畫出相應(yīng)晶面。1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)3. 晶面族與同一晶面晶面族與同一晶面 晶面族：晶面族：原子的排列狀況完全相同，

12、只是空間位向不同 的所有晶面。 晶面族的表示方法：晶面族的表示方法：h k l 同一晶面：同一晶面：原子的分布狀況完全相同，空間位向也相同 的所有晶面。 1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)（三）（三）晶向與晶向指數(shù)晶向與晶向指數(shù) 1. 晶軸：晶軸：兩個(gè)以上原子所構(gòu)成的直線。 2. 晶向：晶向：兩個(gè)以上原子所構(gòu)成的原子列的方向。 3. 晶向指數(shù)及其表示方法晶向指數(shù)及其表示方法 通常也采用密勒指數(shù)（Miller Index）來(lái)標(biāo)定晶 向指數(shù)1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)（1）已知晶向標(biāo)定其晶向指數(shù)）已知晶向標(biāo)定其晶向指數(shù) 標(biāo)定步驟： 1）以待定晶向的始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，過原點(diǎn)O的三個(gè)棱邊為坐標(biāo)軸x、y、z；

13、 2）在待定指數(shù)晶向上選取距原點(diǎn)O最近的一個(gè)陣點(diǎn)P，確定P點(diǎn)的3個(gè)坐標(biāo)值； 3）將3個(gè)坐標(biāo)值化為最小整數(shù)u、v、w，并加上方括號(hào)，即表示該晶向的指數(shù)，記為u v w 。1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)（2）已知晶向指數(shù)確定其標(biāo)示的晶向）已知晶向指數(shù)確定其標(biāo)示的晶向 確定步驟： 1） 在晶胞中確定坐標(biāo)原點(diǎn)O，以過原點(diǎn)O的三個(gè)棱邊為坐標(biāo)軸x、y、z； 2）將晶向指數(shù)中的最大數(shù)字歸一化，即得到P點(diǎn)的陣點(diǎn)坐標(biāo)值，并確定出P點(diǎn)的位置； 3）由O點(diǎn)向P點(diǎn)引矢量，即可畫出相應(yīng)晶向。1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)4. 晶向族晶向族 晶向族：晶向族：原子的排列狀況 完全相同的所有 晶向。 晶向族的表示方法：晶向族的表

14、示方法： 1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)( (四四) ) 六方晶系的晶面指數(shù)和晶向指數(shù)六方晶系的晶面指數(shù)和晶向指數(shù) 1. 晶面指數(shù)晶面指數(shù) 采用四軸指數(shù)表示， 即（h k i l），其中 i = - (h + k) 32111-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ) 2. 晶向指數(shù)晶向指數(shù) 采用四軸指數(shù)表示， 即u v t w，其中： t = - (u + v) 1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)3. 三軸指數(shù)與四軸指數(shù)間的換算三軸指數(shù)與四軸指數(shù)間的換算 對(duì)晶面指數(shù)：從四軸指數(shù)（hkil）轉(zhuǎn)換成三軸指數(shù)（hkl）時(shí)，只要去掉 i 即可，反之則直接加上 i = - (h + k) 。 對(duì)晶向指數(shù)，三軸指數(shù)UVW與四軸

15、指數(shù)uvtw之間的互換關(guān)系為： wWtvVtuUWwvutUVvVUu)()2(31)2(311-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)(五五) 晶帶與晶帶定律晶帶與晶帶定律晶帶：晶帶：所有平行或相交于 同一直線的晶面。2. 晶帶定律：晶帶定律：晶帶軸u v w 與該晶帶的晶面(h k l) 之間存在以下關(guān)系： 0lwkvhu1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)3. 晶帶定律的推論晶帶定律的推論 1）已知兩個(gè)不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2），則 其所屬晶帶軸uvw可以從下式求得： 2）已知二晶向u1v1w1和u2v2w2，由此二晶向所決定 的晶面指數(shù)(hkl)則為： 221122112211:vuvu

16、uwuwwvwvlkh221122112211:khkhhlhllklkwvu1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ) 3）已知三個(gè)晶面(h1 k1 l1)、(h2 k2 l2)和(h3 k3 l3)，若有： ，則此三個(gè)晶面同屬一個(gè)晶帶。 4）已知三個(gè)晶軸u1 v1 w1、u2 v2 w2和u3 v3 w3，若： ，則三個(gè)晶軸在同一個(gè)晶面上。 0333222111lkhlkhlkh0333222111wvuwvuwvu1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)(六六) 晶面間距晶面間距 晶面間距：晶面間距：最近鄰的兩個(gè)晶面間的距離。 低指數(shù)晶面的面間距通常較大，而高指數(shù)晶 面的面間距則較小。 晶面間距愈大，則該晶面上的

17、原子排列愈密 集，晶面間距愈小，則原子排列愈稀疏。 1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)對(duì)于立方晶系，晶面間距的計(jì)算公式為：對(duì)于立方晶系，晶面間距的計(jì)算公式為： 對(duì)于面心立方晶體，當(dāng)h、k、l不全為奇數(shù)或不全為偶數(shù)時(shí)，對(duì)于體心立方晶體，當(dāng)h+k+l奇數(shù)時(shí)，均含有單純由體心、面心原子組成的附加原子面，故實(shí)際的晶面間距應(yīng)為dhkl / 2。 222lkhadhkl1-2 晶體學(xué)基礎(chǔ)晶體學(xué)基礎(chǔ)思考題：思考題： 1. 畫出面心立方晶體中（畫出面心立方晶體中（111）面上的）面上的11 晶向。晶向。 2. 何謂晶帶定律？判斷何謂晶帶定律？判斷( 10)、( 2)和和( 11)晶面是否屬于同一晶帶。晶面是否屬于同

18、一晶帶。 3. 分別計(jì)算晶格常數(shù)為分別計(jì)算晶格常數(shù)為a的面心和體心立方的面心和體心立方晶體晶體110晶面的面間距。晶面的面間距。 211331-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) 一、金屬晶體結(jié)構(gòu)一、金屬晶體結(jié)構(gòu)（一）三種典型（一）三種典型金屬晶體結(jié)構(gòu)金屬晶體結(jié)構(gòu) 1. 面心立方結(jié)構(gòu)面心立方結(jié)構(gòu) （1）晶胞模型 （2）單胞原子數(shù) （3）原子半徑 （4）配位數(shù)和致密度 （5）原子面密度 （6）重要的晶面和晶向 （7）具有面心立方結(jié)構(gòu)的典型金屬1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) 1. 面心立方結(jié)構(gòu)面心立方結(jié)構(gòu)（1）單胞原子數(shù) n=81/8+61/2=4（2）原子半徑（3）配位數(shù) 12（4）致密度

19、aaara4274. 03433arnVnVKaa1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) 2. 體心立方結(jié)構(gòu)體心立方結(jié)構(gòu) （1）晶胞模型 （2）單胞原子數(shù) （3）原子半徑 （4）配位數(shù)和致密度 （5）原子面密度 （6）重要的晶面和晶向 （7）具有體心立方結(jié)構(gòu)的典型金屬1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) 3. 密排六方結(jié)構(gòu)密排六方結(jié)構(gòu) （1）晶胞模型 （2）單胞原子數(shù) （3）原子半徑 （4）配位數(shù)和致密度 （5）原子面密度 （6）重要的晶面和晶向 （7）具有密排六方結(jié)構(gòu)的典型金屬1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu)思考題：思考題： 1. 分別畫出面心立方、體心立方、分別畫出面心立方、體心立方、密

20、排六方密排六方晶胞，并分別計(jì)算晶胞，并分別計(jì)算面心立方、體心立方、面心立方、體心立方、密排密排六方六方晶體的致密度。晶體的致密度。 2. 分別計(jì)算面心立方晶體分別計(jì)算面心立方晶體111晶面和體心晶面和體心立方晶體立方晶體110晶面原子面密度。晶面原子面密度。 1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) (二二) 金屬晶體中的原子堆垛方式金屬晶體中的原子堆垛方式 剛球密堆模型 面心立方晶體的堆垛順序 密排六方晶體的堆垛順序 AAAAAAA1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) (三三) 晶格間隙晶格間隙 1. 晶格間隙：晶格間隙：晶體中未被原子占據(jù)的空間 2. 面心立方結(jié)構(gòu)中的面心立方結(jié)構(gòu)中的晶格間隙晶

21、格間隙 （1）八面體間隙 （2）四面體間隙1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) 3. 體心立方結(jié)構(gòu)中的體心立方結(jié)構(gòu)中的晶格間隙晶格間隙 （1）八面體間隙 （2）四面體間隙ABCDEF1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) 4.密排六方結(jié)構(gòu)中的密排六方結(jié)構(gòu)中的晶格間隙晶格間隙 （1）八面體間隙 （2）四面體間隙1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) (四四) 多晶型性與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變多晶型性與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 1. 多晶型性（同素異構(gòu)性）多晶型性（同素異構(gòu)性） 2. 鐵的多晶型性鐵的多晶型性 3. 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) 二、二、離子晶體結(jié)構(gòu)離子晶體結(jié)構(gòu) （一）（一

22、）AB型化合物的晶體結(jié)構(gòu)型化合物的晶體結(jié)構(gòu)CsCl型晶體結(jié)構(gòu)型晶體結(jié)構(gòu)立方立方ZnS型晶體結(jié)構(gòu)型晶體結(jié)構(gòu)NaCl型晶體結(jié)構(gòu)型晶體結(jié)構(gòu)1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) （二）（二）AB2型化合物的晶體結(jié)構(gòu)型化合物的晶體結(jié)構(gòu) CaF2型晶體結(jié)構(gòu)型晶體結(jié)構(gòu)TiO2型晶體結(jié)構(gòu)型晶體結(jié)構(gòu)Ti 4+O2-aac -方石英型晶體結(jié)構(gòu)方石英型晶體結(jié)構(gòu)Si 4+O2-1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) （三）（三）A2B3型化合物的晶體結(jié)構(gòu)型化合物的晶體結(jié)構(gòu) -Al2O3型晶體結(jié)構(gòu)型晶體結(jié)構(gòu)1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) 三、三、共價(jià)晶體（原子晶體）結(jié)構(gòu)共價(jià)晶體（原子晶體）結(jié)構(gòu) ab金剛石型晶體結(jié)構(gòu)

23、（配位數(shù)為金剛石型晶體結(jié)構(gòu)（配位數(shù)為4）a 共價(jià)鍵共價(jià)鍵; b 晶胞晶胞1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu) 三、三、共價(jià)晶體（原子晶體）結(jié)構(gòu)共價(jià)晶體（原子晶體）結(jié)構(gòu) As、Sb、Bi的晶體結(jié)構(gòu)（配位數(shù)為的晶體結(jié)構(gòu)（配位數(shù)為3）Se和和Te的晶體結(jié)構(gòu)（配位數(shù)為的晶體結(jié)構(gòu)（配位數(shù)為2）1-3 常見的晶體結(jié)構(gòu)常見的晶體結(jié)構(gòu)思考題：思考題： 1. 何謂金屬的多晶型性？何謂金屬的多晶型性？ 2. 分別計(jì)算分別計(jì)算面心立方和體心立方結(jié)構(gòu)中八面面心立方和體心立方結(jié)構(gòu)中八面體和四面體間隙的大小。體和四面體間隙的大小。 1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu) 一、基本概念一、基本概念 合金合金 組元組元 相相 組織組織1-4

24、相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)一、基本概念（續(xù)）一、基本概念（續(xù)） 單相合金單相合金 多相合金多相合金 固溶體固溶體 中間相（金屬間化合物）中間相（金屬間化合物）1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)二、固溶體二、固溶體 （一）固溶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類（一）固溶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類 1. 固溶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)固溶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2. 固溶體的分類固溶體的分類 按溶質(zhì)原子在溶劑點(diǎn)陣中所處的位置 按溶質(zhì)原子在溶劑中的溶解度 按溶質(zhì)原子在溶劑點(diǎn)陣中的分布規(guī)律 1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)(二二) 置換固溶體置換固溶體 1. 置換固溶體的概念及其形成條件置換固溶體的概念及其形成條件 2. 影響置換固溶體固溶度的主要因素影響置換固溶體固溶度的主要因素 晶體

25、結(jié)構(gòu) 原子尺寸因素 電負(fù)性（化學(xué)親和力）因素 原子價(jià)（電子濃度）因素 溫度1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)Zn、Ga、Ge、As在在Cu中的固溶度中的固溶度Cd、In、Sn、Sb在在Ag中的固溶度中的固溶度1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)(三三) 間隙固溶體間隙固溶體 1. 間隙固溶體的概念及其形成條件間隙固溶體的概念及其形成條件 2. 影響間隙固溶體固溶度的主要因素影響間隙固溶體固溶度的主要因素 溶質(zhì)原子大小 溶劑晶體結(jié)構(gòu)1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)思考題：思考題： 何謂間隙固溶體？何謂置換固溶體？何謂間隙固溶體？何謂置換固溶體？1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)(四四) 固溶體的微觀不均勻性固溶體的微觀不均勻性 無(wú)序： 偏聚： 短程有

26、序（部分有序） 長(zhǎng)程有序（完全有序） 無(wú)序無(wú)序偏聚偏聚短程有序短程有序長(zhǎng)程有序長(zhǎng)程有序)(21BBAAABEEE )(21BBAAABEEE )(21BBAAABEEE 1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)(五五) 固溶體的性能特點(diǎn)固溶體的性能特點(diǎn) 1. 固溶體的點(diǎn)陣常數(shù)固溶體的點(diǎn)陣常數(shù) 2. 固溶體的強(qiáng)度和硬度固溶體的強(qiáng)度和硬度 3. 固溶體的物理性能固溶體的物理性能 4. 固溶體的化學(xué)性能固溶體的化學(xué)性能1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)三、中間相（金屬間化合物）三、中間相（金屬間化合物）(一一) 正常價(jià)化合物正常價(jià)化合物 金屬與電負(fù)性較強(qiáng)的A、VA、A族元素間形成 1. 類型：類型：AB型、A2B(或AB2)型、A3

27、B2 型 2. 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：對(duì)應(yīng)于同類分子式的離子化合物型結(jié)構(gòu)， 如NaCl型、ZnS型、CaF2型等 3. 特點(diǎn)：特點(diǎn)：組元間電負(fù)性差愈小，化合物愈不穩(wěn)定， 愈趨于金屬鍵結(jié)合；電負(fù)性差愈大，化合 物愈穩(wěn)定，愈趨于離子鍵結(jié)合。1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)(二二) 電子濃度化合物（電子濃度化合物（休姆休姆-羅塞里相羅塞里相） IB族的貴金屬（Cu、Ag、Au）與IIB、IIIA、IVA 族元素間形成，后發(fā)現(xiàn)在過渡族金屬Fe、Co、Ni與 A1、Zn元素間形成。 電子濃度化合物的晶體結(jié)構(gòu)取決于電子濃度：具 有相同的電子濃度，其晶體結(jié)構(gòu)類型相同。 電子濃度（e / a）：每個(gè)原子平均占有的價(jià)電子數(shù)1-4 相

28、結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)電子濃度為電子濃度為 3 / 2（或（或 21 / 14)：體心立方結(jié)構(gòu)、復(fù)雜立方 的 -Mn結(jié)構(gòu)、密排六方結(jié)構(gòu)（兩組元 的原子半徑相近，傾向于形成密排六方 結(jié)構(gòu)；兩組元的原子半徑相差較大，傾 向于形成體心立方結(jié)構(gòu)） 電子濃度為電子濃度為 21 / 13：-黃銅結(jié)構(gòu)（復(fù)雜立方結(jié)構(gòu)的相）電子濃度為電子濃度為 7 / 4（或（或 21 / 12)：密排六方結(jié)構(gòu) 1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)思考題：思考題： Mg2Si、Mg2Sn、Mg2Pb、Cu3Al、Cu5Si、Cu5Zn8、CuZn3、Au5Zn8化合物中，哪些屬于化合物中，哪些屬于正常價(jià)化合物？哪些屬于電子濃度化合物？正常價(jià)化合物？哪些屬于電子濃度化合物？ 1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)(三三) 原子尺寸因素化合物原子尺寸因素化合物 原子半徑較小的非金屬元素如H、N、C、B等與過 渡族金屬元素間形成。 1. 間隙相間隙相 當(dāng)rx / rM 0.59 時(shí)形成，具有簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)如面 心立方、密排六方、體心立方、簡(jiǎn)單六方結(jié)構(gòu)。 過渡族金屬的氫化物、氮化物以及部分碳化物為 間隙相。 1-4 相結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu) 間隙相