材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)任課教師：張英Email:yingzhang@Tel言

晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)缺陷相平衡與相圖擴(kuò)散相變固態(tài)反應(yīng)燒結(jié)目錄化學(xué)反應(yīng)結(jié)構(gòu)物理性能材料工藝材料科學(xué)——研究材料的組分、結(jié)構(gòu)與性能之間相互關(guān)系和變化規(guī)律的一門應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)。1引言材料的分類：按材料性質(zhì)：結(jié)構(gòu)材料、功能材料；按材料用途：能源材料、建筑材料、航空材料、信息材料、生物醫(yī)學(xué)材料等。根據(jù)材料的基本組成、性質(zhì)特征、存在的狀態(tài)、物理性質(zhì)及效應(yīng)、用途等對材料進(jìn)行分類，材料可分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料(聚合物)和復(fù)合材料等四大類。鋁鑄鐵銅1.金屬材料金屬材料是元素周期表中的金屬元素組成的材料?？煞譃橛梢环N金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)(純金屬)，由兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素構(gòu)成的合金。合金又分為固溶體和金屬間化合物。金屬材料的種類種類范圍鋼碳素鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼合金鋼：合金結(jié)構(gòu)鋼(滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、易切鋼等)合金工具鋼(刃具鋼、模具鋼、量具鋼等)特殊性能鋼(不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等)鑄鐵灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、特殊性能鑄鐵(如耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵)等有色金屬及合金鋁及鋁合金：變形鋁合金(防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁4類)鑄造鋁合金(鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金4類)銅及銅合金：紫銅(純銅)、黃銅、白銅和青銅(錫青銅和無錫青銅)鈦及鈦合金其他金屬及合金無機(jī)非金屬材料(inorganicnonmetallicmaterials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。2.無機(jī)非金屬材料水泥 玻璃 種類性能特征主要組成用途介電陶瓷絕緣性Al2O3、Mg2SiO4

集成電路基板熱電性PbTiO3、BaTiO3

熱敏電阻壓電性PbTiO3、LiNbO3

振蕩器強(qiáng)介電性BaTiO3

電容器光學(xué)陶瓷熒光、發(fā)光性Al2O3CrNd玻璃激光紅外透過性CaAs、CdTe紅外線窗口高透明度SiO2

光導(dǎo)纖維電發(fā)色效應(yīng)WO3

顯示器磁性陶瓷軟磁性ZnFe2O、γ-Fe2O3磁帶、各種高頻磁心硬磁性SrO?6Fe2O3

電聲器件、儀表及控制器件的磁芯半導(dǎo)體陶瓷光電效應(yīng)CdS、Ca2Sx太陽電池阻抗溫度變化效應(yīng)VO2、NiO溫度傳感器熱電子放射效應(yīng)LaB6、BaO熱陰極常用功能陶瓷3.有機(jī)高分子材料由一種或幾種簡單低分子化合物經(jīng)聚合而組成的分子量很大的化合物。特點(diǎn)：質(zhì)輕、傳熱系數(shù)小、耐腐蝕性好、電氣絕緣性和成形加工性優(yōu)良、減震消音、透光、易著色等明顯突出的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著熱膨脹系數(shù)大、使用溫度低、容易燃燒和容易老化等缺點(diǎn)。高分子材料料的種類種類范圍塑料通用塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹脂等工程塑料：聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯等纖維人造纖維：粘膠纖維、蛋白質(zhì)纖維等合成纖維：滌綸、錦綸、腈綸等橡膠通用橡膠：順丁橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠等特種橡膠：丁腈橡膠、硅橡膠等4.復(fù)合合材料把兩種或兩兩種以上性性質(zhì)不同的的材料通過過設(shè)計(jì)結(jié)合合在一起稱稱為一體，，這樣的多多相固體材材料往往可可以綜合各各種組分材材料如金屬屬、高分子子材料、陶陶瓷等的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，可滿滿足各種不不同環(huán)境的的使用要求求，這類多多相多質(zhì)固固體新型材材料稱為復(fù)復(fù)合材料。。復(fù)合材料的的基體材料分為金屬和非金金屬兩大類。金屬基體常常用的有鋁鋁、鎂、銅銅、鈦及其其合金。非金屬基體體主要有合合成樹脂、、橡膠、陶陶瓷、石墨墨、碳等。。增強(qiáng)材料料主要有玻玻璃纖維、、碳纖維、、硼纖維、、芳綸纖維維、碳化硅硅纖維、石石棉纖維、、晶須、金金屬絲和硬硬質(zhì)細(xì)粒等等。使用環(huán)境、服役條件性能（滿足設(shè)計(jì)要求的多種性能——強(qiáng)度、導(dǎo)電性、硬度、色彩等）性質(zhì)（力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)等）結(jié)構(gòu)（微觀結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)）組成（化學(xué)組成、礦物組成、相組成）制備與加工（各種制備工藝及后期加工工藝）組成—結(jié)構(gòu)構(gòu)—性能關(guān)關(guān)系材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)層次原子及電子子結(jié)構(gòu)原子的空間間排列組織結(jié)構(gòu)或或相結(jié)構(gòu)類

別典型性能力學(xué)性能硬度（磨損率，沖擊，耐劃痕性）；強(qiáng)度（彈性模量，拉伸強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度）；蠕變（蠕變速率，應(yīng)力斷裂性能）；延性（延伸率，斷面收縮率）；疲勞（疲勞極限，疲勞壽命）；其他性質(zhì)（密度，氣孔率）熱學(xué)性能熱容量；導(dǎo)熱性；熱膨脹；轉(zhuǎn)變溫度；抗熱沖擊性光學(xué)性能光吸收；光反射；光折射；光透射；顏色；光衍射；激光作用；光電導(dǎo)性；光輻射電學(xué)性能導(dǎo)電性；介電性（絕緣）；鐵電性；壓電性磁學(xué)性能鐵氧體磁性；鐵磁性；順磁性；抗磁性；磁導(dǎo)率聲學(xué)性能聲吸收；聲反射；聲透射；吸聲系數(shù)；降噪系數(shù)化學(xué)性能化學(xué)穩(wěn)定性；腐蝕；氧化；催化性能；純度工程材料的的性質(zhì)（性性能）四大材料的的成形工藝藝方法材料常見成形方法金屬鑄造、焊接、鍛造、沖壓等高分子擠出、注射、模壓、熱成形等陶瓷壓制-燒結(jié)、澆注-燒結(jié)、擠出-燒結(jié)等復(fù)合材料手糊成形、壓制成形、擠出等材料性能的的環(huán)境效應(yīng)應(yīng)溫度、氣氛氛、輻射、、重力等例：不銹鋼在還還原氣氛、、高溫下生生銹；核反應(yīng)堆中中中子的高高能輻射可可以影響所所有材料的的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)，使材料料的硬度降降低、脆化化等；在太空生長長出的晶體體，其結(jié)構(gòu)構(gòu)和性能與與地球上的的也不一樣樣。問題：日常生活中中使用的茶茶杯、餐具具是什么材材料制作的的？材料具具有何種性性能才能滿滿足使用要要求？電子儀表內(nèi)內(nèi)不同元件件之間需要要用材料連連接起來，，以實(shí)現(xiàn)每每個(gè)元件的的功能，試試考慮選擇擇何種材料料恰當(dāng)？選擇飛機(jī)機(jī)機(jī)翼材料時(shí)時(shí)應(yīng)考慮哪哪些主要的的性能？材料選擇使用性：材料在使使用過程中中，能夠安安全可靠地地工作所必必需具備的的性能，包包括材料的的力學(xué)性能能、物理性性能、化學(xué)學(xué)性能。工藝性能：材料在不不同的制造造工藝條件件下所表現(xiàn)現(xiàn)出的承受受加工的能能力。經(jīng)濟(jì)性：要求制品品的最終成成本應(yīng)最低低，制品成成本包括所所選的材料料所包含的的原料成本本、成形工工藝所產(chǎn)生生的加工成成本以及制制品的使用用成本，同同時(shí)還得考考慮制品使使用壽命對對制品成本本的折算。。環(huán)境協(xié)調(diào)性性2晶體結(jié)結(jié)構(gòu)本章內(nèi)容提提要2.1結(jié)結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)2.2晶晶體中質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的堆積2.3無無機(jī)化合物物結(jié)構(gòu)2.1結(jié)結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)晶體空間點(diǎn)陣晶體結(jié)構(gòu)晶胞與原胞胞晶體學(xué)符號(hào)號(hào)非晶體：其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)（原子、、離子或分分子）在三三維空間不不具有周周期性的固體。晶體：內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（（原子、離離子或分子子）在三維維空間成周周期性重復(fù)復(fù)排列的固體。非晶體特點(diǎn)點(diǎn)沒有固定的的熔點(diǎn)，通常會(huì)在一一定的溫度度范圍內(nèi)從從液態(tài)經(jīng)過過熔熔融狀態(tài)到到固態(tài)，期期間發(fā)生的的是一個(gè)連連續(xù)變化的的過程，這這個(gè)溫度范范圍被稱為為轉(zhuǎn)變區(qū)；；各向同性；沒有規(guī)則穩(wěn)穩(wěn)定的幾何何外形，并并且沒有內(nèi)內(nèi)在的晶界界或相界；；具有較高的內(nèi)能能；物質(zhì)原子的的結(jié)合鍵的的性質(zhì)處于于小配位數(shù)數(shù)的離子——共價(jià)鍵或或金屬—共共價(jià)鍵之間間的過渡鍵鍵合狀態(tài)時(shí)時(shí)容易生成成非晶態(tài)。。如玻璃、石石蠟、瀝青青等晶體特點(diǎn)晶體具有格子構(gòu)造，質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)在三維空空間作格子子狀的規(guī)則則排列；晶體在自由由生長狀態(tài)態(tài)下能自發(fā)地形成規(guī)則則的多面體體形態(tài)；晶體的性質(zhì)質(zhì)具有隨方方向而變化化的異向性；晶體具有外外形和性質(zhì)質(zhì)的對稱性；晶體具有最小內(nèi)能和和穩(wěn)定性。晶體：內(nèi)部部質(zhì)點(diǎn)（原原子、離子子或分子））在三維空空間成周期期性重復(fù)排排列的固體體。格子子構(gòu)構(gòu)造造常用用空空間間幾幾何何圖圖形形來來抽抽象象地地表表示示晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，即即把把晶晶體體質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的的中中心心用用直直線線連連接接起起來來，，構(gòu)構(gòu)成成的的空間間網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，即即晶晶體體的的空間間點(diǎn)點(diǎn)陣陣。*具體體闡闡述述一一下下晶晶體體的的特特征征空間間點(diǎn)點(diǎn)陣陣：把晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中原原子子或或分分子子等等結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)基基元元抽抽象象為為周周圍圍環(huán)環(huán)境境相相同同的的陣陣點(diǎn)點(diǎn)之之后后，，描描述述晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的周周期期性性和和對對稱稱性性的的圖圖像像。?？臻g間點(diǎn)點(diǎn)陣陣中中所所稱稱點(diǎn)點(diǎn)子子，，代代表表著著結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中相相同同的的位位置置————結(jié)點(diǎn)點(diǎn)。若晶晶體體是是由由完完全全相相同同的的一種種原原子子所組組成成，，結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)可可以以是是原原子子本本身身的的位位置置，，可可以以是是原原子子周周圍圍相相應(yīng)應(yīng)點(diǎn)點(diǎn)的的位位置置。。若晶晶體體是是由由數(shù)種種原原子子組成成，，這這數(shù)數(shù)種種原原子子構(gòu)構(gòu)成成基基本本的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)單單元元，，基基元元，，則則結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)可可以以代代表表基基元元的的重重心心位位置置，，或或基基元元中中任任意意的的點(diǎn)點(diǎn)子子。?？臻g間點(diǎn)點(diǎn)陣陣說說明明：：結(jié)點(diǎn)點(diǎn)的的總總體體稱稱為為布布拉拉維維點(diǎn)點(diǎn)陣陣，，或或布拉拉維維格格子子。特點(diǎn)點(diǎn)：每每點(diǎn)點(diǎn)周周圍圍的的情情況況都都一一樣樣。。若晶晶體體是是由由完完全全相相同同的的一一種種原原子子組組成成，，則則這這種種原原子子所所組組成成的的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)就就是是布拉拉維維格格子子，和和結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)組組成成的的相相同同；；若晶晶體體的的基基元元包包含含數(shù)數(shù)種種原原子子，，則則每每個(gè)個(gè)基基元元中中，，相相應(yīng)應(yīng)的的同同種種原原子子各各構(gòu)構(gòu)成成和和結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)相相同同的的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，，稱稱為為子子晶晶格格，，它它們們相相對對位位移移而而形形成成所所謂謂的的復(fù)式式格格子子，可可見見，，復(fù)復(fù)式式格格子子是是由由若若干干相相同同結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的子子晶晶格格相相互互位位移移套套構(gòu)構(gòu)而而成成的的。。直線線點(diǎn)點(diǎn)陣陣平面面點(diǎn)點(diǎn)陣陣空間間點(diǎn)點(diǎn)陣陣*晶體體的的空空間間點(diǎn)點(diǎn)陣陣類類型型A－－NaCl中中沿沿y軸Na+和Cl-排列列的的情情況況B－－Na+的直直線線排排列列C－－抽抽象象為為直直線線點(diǎn)點(diǎn)陣陣1.一一維維點(diǎn)點(diǎn)陣陣周期期性性結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)點(diǎn)陣陣周期期性性結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)點(diǎn)陣陣周期期性性結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)點(diǎn)陣陣結(jié)點(diǎn)點(diǎn)————僅僅有有幾何何意義義，，并不不真真正正代代表表任任何何質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)。。(a)－－NaCl中中xy平面面Na+和Cl-排列列的的情情況況(b)－－Na+或Cl-的平平面面排排列列(c)－－抽抽象象為為平平面面點(diǎn)點(diǎn)陣陣2.二二維維點(diǎn)點(diǎn)陣陣3.三三維維點(diǎn)點(diǎn)陣陣左－NaCl中Na+和Cl-排列的情況右－抽象為空間點(diǎn)陣空間間點(diǎn)點(diǎn)陣陣的的基基本本規(guī)規(guī)律律分布布在在同同一一直直線線上上的的結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)（（陣陣點(diǎn)點(diǎn)））構(gòu)構(gòu)成成一一個(gè)個(gè)行列列（（晶晶列列））。在在一一個(gè)個(gè)空空間間點(diǎn)點(diǎn)陣陣中中，，可可以以有有無無窮窮多多不不同同方方向向的的行行列列，，相相互互平平行行的的行行列列，，其其結(jié)點(diǎn)點(diǎn)間間距距必定定相相等等；；不不相相平平行行的的行行列列，，一一般般說說其其結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)間間距距亦亦不不相相等等。。連接接分分布布在在同同一一平平面面內(nèi)內(nèi)的的結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)則則構(gòu)構(gòu)成成一一個(gè)個(gè)面網(wǎng)網(wǎng)（（晶晶面面））。在在一一個(gè)個(gè)空空間間點(diǎn)點(diǎn)陣陣中中，，可可以以有有無無窮窮多多不不同同方方向向的的面面網(wǎng)網(wǎng)，，但但相相互互平平行行的的面面網(wǎng)網(wǎng)，，其其面網(wǎng)網(wǎng)密密度度和面面網(wǎng)網(wǎng)間間距距也必必定定相相等等。。聯(lián)接接分分布布在在三三維維空空間間內(nèi)內(nèi)的的結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)就就構(gòu)構(gòu)成成了了空間間點(diǎn)點(diǎn)陣陣。空空間間點(diǎn)點(diǎn)陣陣本本身身將將被被三三組組相相交交行行列列劃劃分分成成一一系系列列平平行行疊疊置置的的平平行行六六面面體體，，結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)就就分分布布在在它它們們的的角角頂頂上上。。平平行行六六面面體體的的大大小小和和形形狀狀可可由由結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)間間距距a、、b、、c及其其相相互互之之間間的的交交角角α、、ββ、、γγ表示示，，它它們們被被稱稱為為點(diǎn)陣陣參參數(shù)數(shù)。晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)基元元點(diǎn)陣陣=+晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)晶胞胞和和原原胞胞：：以一一結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)為為頂頂點(diǎn)點(diǎn)，，以以三三個(gè)個(gè)不不同同方方向向的的周周期期為為邊邊長長的的平平行行六六面面體體可可作作為為晶晶格格的的一一個(gè)個(gè)重重復(fù)復(fù)單單元元。。體積積最最小小的的重重復(fù)復(fù)單單元元，，稱稱為為原原胞胞。反反映映了了晶晶格格的的周周期期性性，，其其選選取取不不具具唯唯一一性性，，但但體體積積都都相相等等。。為了了反反映映晶晶體體對對稱稱的的特特征征，，結(jié)結(jié)晶晶學(xué)學(xué)上上所所取取的的重重復(fù)復(fù)單單元元，，體體積積不不一一定定最最小小，，結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)不不僅僅在在頂頂角角上上，，還還可可以以在在面面心心或或體體心心上上，，這這種種重重復(fù)復(fù)單單元元稱稱作作晶胞胞。三種種常常見見的的晶晶胞胞結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)1、、面面心心立立方方(Face-CenteredCubic(FCC))2、、體體心心立立方方(Body-CenteredCubic(BCC))3、密排六六方(HexagonalColse-Packed(HCP))120°體心立方面心立方

固體物理學(xué)中原胞的選取示例圖a1晶體學(xué)符號(hào)號(hào)晶面符號(hào)(面號(hào)):它是根據(jù)晶晶面(或晶晶體中平行行于晶面的的其他平面面)與各結(jié)結(jié)晶軸的交交截關(guān)系，，用簡單的的數(shù)字符號(hào)號(hào)形式來表表達(dá)它們在在晶體上方方位的一種種晶體學(xué)符符號(hào);目前國際上上通用的都都是米氏符號(hào)(Miller‘ssymbol)，亦稱米米勒符號(hào).晶面符號(hào)的的確定:晶體上任意意一個(gè)晶面面，若它在在三個(gè)結(jié)晶晶軸X軸、Y軸、Z軸上的截距距依次為OA、OB、OC,已知軸軸率為a∶∶b∶c，，則該晶面面在晶軸上上的截距系系數(shù)p,q,r分別為:p=OX/a,q=OY/b,r=OZ/c其倒數(shù)比1/p:1/q:1/r=h:k:l晶面指數(shù)(米氏指數(shù)數(shù)):取h:k:l的最簡單整整數(shù)比,此此時(shí)的h,k,l就稱為晶面面指數(shù);米氏指數(shù)(Millerindices)是是指：用來來表達(dá)晶面面在晶體上上之方向的的一組無公公約數(shù)的整整數(shù)，它們們的具體數(shù)數(shù)值等于該晶面在結(jié)結(jié)晶軸上所所截截距系系數(shù)的倒數(shù)數(shù)比。如果將米氏氏指數(shù)按順順序連寫，，并置于園括號(hào)內(nèi),表達(dá)達(dá)為(hkl),便便構(gòu)成成了晶晶面的的米氏氏符號(hào)號(hào)。按X、、Y、、Z軸軸順序序，不不得顛顛倒??！晶軸有有正負(fù)負(fù)方向向，指指數(shù)的的負(fù)號(hào)號(hào)寫在在上面面晶面可可與晶晶軸垂垂直,平平行或或斜交交例（3D））xyz=(111)ABC=(hkl)=?cbaOYXZABCABC=(1234)ba(110)(210)(100)(010)(210)(210)(210)(110)(110)(110)(010)(100)-a-b四軸定定向時(shí)時(shí)的晶晶面符符號(hào):定義同同三軸軸定向向用(hkil)的形形式表表達(dá)指數(shù)依依次與與X、Y、U和Z軸相對對應(yīng)存在h+k+i=0晶棱符符號(hào)用簡單單數(shù)字字符號(hào)號(hào)形式式表達(dá)達(dá)晶棱符符號(hào)只只涉及及方向向,不不涉涉及具具體位位置表達(dá)為為[uvw]確定晶晶棱符符號(hào)的的方法法：將晶棱棱平移移，使使之通通過晶晶體中中心，，然后后在其其上任任取一一點(diǎn)，，求出出此點(diǎn)點(diǎn)在三三個(gè)晶晶軸上上的坐坐標(biāo)（（u、、v、、w）），并并以軸軸長來來度量量，即即求得得晶棱棱符號(hào)號(hào)。例3：：設(shè)晶體體上有有一晶晶棱OP，，將其其平移移使通通過晶晶軸的的交點(diǎn)點(diǎn)，并并在其其上任任意取取一點(diǎn)點(diǎn)M，，M點(diǎn)點(diǎn)在三三個(gè)晶晶軸上上的坐坐標(biāo)分分別為為MR=a、MK=2b和MF=3c，三三個(gè)軸軸的軸軸長分分別為為a、、b、、c，，則：：u∶∶v∶∶w=MR/a∶MK/b∶∶MF/c=1∶2∶3。故該晶晶棱的的符號(hào)號(hào)為［［123］］。四軸定定向時(shí)時(shí)的晶晶棱符符號(hào)以[uvtw]的形形式表表達(dá)也有三三指數(shù)數(shù)形式式:[uvw]四指數(shù)數(shù)和三三指數(shù)數(shù)之間間的比比較點(diǎn)、線線、面面與點(diǎn)點(diǎn)、線線、面面族的的標(biāo)記記符號(hào)號(hào)名稱特定點(diǎn)、線、面的標(biāo)記符號(hào)點(diǎn)、線、面族的標(biāo)記符號(hào)點(diǎn)的位置、線（方向或晶向）面（平面或晶面）·mnp·或mnp[uvw](hkl):mnp:<uvw>{hkl}晶帶符符號(hào)晶帶(zone)彼此間間的交交棱均均相互互平行行的一一組晶晶面之之組合合。晶帶軸軸(zoneaxis)用以表表示晶晶帶方方向的的一根根直線線，它它平行行于該該晶帶帶中的的所有有晶面面，也也就是是平行行于該該晶帶帶中各各個(gè)晶晶面的的公共共交棱棱方向向。晶帶符符號(hào)(zonesymbol)在晶體體上用用相應(yīng)應(yīng)的晶晶帶軸軸(晶棱)符號(hào)號(hào)來表表示。。晶面間間距：相鄰鄰兩個(gè)個(gè)平行行晶面面之間間的距距離面間距距特性：通常低指數(shù)數(shù)的面面間距距較大大，高指指數(shù)的的面間間距小小。晶面間間距與與點(diǎn)陣類類型有關(guān)。。體心心立方方：{110}最大大；面面心立立方：：{111}最最大，，都不不是{100}晶面間距最最大的的面總總是陣陣點(diǎn)(或原原子)最密密排的的晶面面。晶面面間距距越小小，晶晶面上上陣點(diǎn)點(diǎn)排列列越稀稀疏。。晶面間間距dhkl計(jì)算：正交晶晶系面面間距距計(jì)算算式：：立方晶晶系面面間距距計(jì)算算式：：六方晶晶系面面間距距計(jì)算算式：：注意：以上上對簡簡單晶晶胞而而言；；復(fù)雜雜晶胞胞應(yīng)考考慮層層面增增加的的影響響。如如，在在體心心立方方或面面心立立方晶晶胞中中間有有一層層，故故實(shí)際際晶面面間距距應(yīng)為為d001/2。。Oabc球體最最緊密密堆積積(Closest-Packed)原理——球球體的的堆積積密度度越大大，系統(tǒng)的的勢能能越低低，晶晶體越越穩(wěn)定定。2.2晶晶體中中質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的堆堆積等徑球球體的的最緊緊密堆堆積方方式球體在平平面的堆堆積方式式兩層球體體的堆積積方式三層球體體的堆積積方式空隙類型型空隙數(shù)與與球數(shù)的的關(guān)系空間利用用率的求求解1.球球體在平平面的堆堆積方式式2.兩兩層球體體的最緊緊密堆積積方式ACBABCABCABC3.三三層球體體的最緊緊密堆積積方式（（一）ABC三層球體體的最緊緊密堆積積方式（（二）ABC4.空空隙類型型NaCl晶體問題：以以NaCl為例例，1個(gè)個(gè)Na+或1個(gè)Cl-周圍有幾幾個(gè)四面面體空隙隙，幾個(gè)個(gè)八面體體空隙？？其中有有多少空空隙是被被填滿的的？ABC球數(shù)與空空隙數(shù)的的關(guān)系(以B空隙上面面的球?yàn)闉槔?（（ABAB········）ABC球數(shù)與空空隙數(shù)的的關(guān)系（（ABCABC········）總結(jié)：在密堆積積結(jié)構(gòu)中中，每個(gè)個(gè)球接觸觸到同種種球的個(gè)個(gè)數(shù)為12個(gè)；；密堆積結(jié)結(jié)果形成成2種方方式：六方緊緊密堆積積和立方方緊密堆堆積；密堆積結(jié)結(jié)果形成成2種空空隙：一種是是由6個(gè)個(gè)球形成成的八面面體空隙隙，一種種是由4個(gè)球形形成的四四面體空空隙。每每個(gè)球周周圍有6個(gè)八面面體空隙隙，對n個(gè)等大大球體堆堆積系統(tǒng)統(tǒng)，其八八面體空空隙總數(shù)數(shù)為；；每個(gè)球球體周圍圍有8個(gè)個(gè)四面面體空隙隙，對n個(gè)等等大球體體堆積系系統(tǒng)，其其四面體體空隙總總數(shù)為。1.3不不等徑徑球體的的緊密堆堆積較大球體體作等徑徑球體的的緊密堆堆積，較小的球球填充在在大球緊緊密堆積積形成的的空隙中中。例：NaCl晶體1.4空空間利利用率的的求解例：計(jì)算算等徑球球面心立立方緊密密堆積的的空間利利用率?原子堆積積系數(shù)atomicpackingfactor（（APF）：晶胞中原原子體積積與晶胞胞體積的的比值。。例以球球體緊密密堆積模模型，計(jì)計(jì)算下列列結(jié)構(gòu)的的空間利利用率。。(1)簡簡立方方；(2)體心心立方；；(3)面面心立立方；(4)六方方密積；；ca例根據(jù)據(jù)最緊密密堆積原原理，空空間利用用率越高高，結(jié)構(gòu)構(gòu)越穩(wěn)定定，金剛剛石結(jié)構(gòu)構(gòu)的空間間利用率率很低（（只有34.01%）），為什什么它也也很穩(wěn)定定？例以NaCl晶胞為為例，說說明等徑徑球面心心立方緊緊密堆積積中的八八面體和和四面體體空隙的的位置和和數(shù)量，，并計(jì)算算其空間間利用率率。內(nèi)在因素素對晶體體結(jié)構(gòu)的的影響———化學(xué)學(xué)組成與與晶體結(jié)結(jié)構(gòu)的關(guān)關(guān)系質(zhì)點(diǎn)的相相對大小小配位數(shù)和和配位多多面體離子極化化電負(fù)性外在因素素對晶體體結(jié)構(gòu)的的影響———同質(zhì)質(zhì)多晶與與類質(zhì)多多晶及晶晶型轉(zhuǎn)變變同質(zhì)多晶晶與類質(zhì)質(zhì)多晶晶型轉(zhuǎn)變變影響晶體體結(jié)構(gòu)的的因素三角形配位四面體配位八面體配位立方體配位配位多面面體離子晶體體的結(jié)構(gòu)構(gòu)：主要取決決于離子子間的數(shù)數(shù)量關(guān)系系、離子子的相對對大小及及離子間間的極化化關(guān)系。。這些因因素的相相互作用用又取決決于晶體體的化學(xué)學(xué)組成，，其中何何種因素素起主要要作用，，視具體體晶體而而定。哥希密特特結(jié)晶化學(xué)學(xué)定律：晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)取決于于其組成成基元（（原子、、離子或或離子團(tuán)團(tuán)）的數(shù)數(shù)量關(guān)系系、大小小關(guān)系及及極化性性能。同質(zhì)多晶晶與類質(zhì)質(zhì)同晶——外在因素素對晶體體結(jié)構(gòu)的的影響同質(zhì)多晶晶：化學(xué)組成成相同的的物質(zhì)，，在不同的熱力學(xué)學(xué)條件下下形成成結(jié)構(gòu)不同的晶體的的現(xiàn)象，，由此所所產(chǎn)生的的每一種化化學(xué)組成成相同但但結(jié)構(gòu)不不同的晶晶體稱為為變體?！獙ρ醒芯烤托娃D(zhuǎn)變、、材料制制備過程程中工藝藝制度的的確定有有重要意意義。