晶體材料結(jié)構(gòu)課件

第一章晶體材料的結(jié)構(gòu)晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)晶向與晶面指數(shù)純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)常見離子晶體的結(jié)構(gòu)常見共價(jià)鍵晶體結(jié)構(gòu)第一節(jié)晶體基礎(chǔ)知識(shí)一、原子的排列方式

分子的構(gòu)成有的分子是單原子，如金屬材料；有的是幾個(gè)相同或不同的原子，如陶瓷材料；有的分子中包含的數(shù)千或更多的原子，如高分子材料。

1.非晶體原子排列：粒子(原子、離子或分子)無(wú)規(guī)則的堆積。特點(diǎn)：各向同性；黏度為其力學(xué)性能的基本參數(shù)，能保持自己形狀的為固體，不能保持自己形狀的為液體；隨溫度的升高黏度減小，在液體和固體之間沒有明顯的溫度界限。一、原子的排列方式2.晶體原子排列：粒子(原子、離子或分子)在三維空間呈周期性的規(guī)則重復(fù)排列。特點(diǎn)：各向異性：不同方向原子的排列方式不相同，因而其表現(xiàn)的性能也有差異固定的熔點(diǎn)：排列規(guī)律能保持時(shí)呈現(xiàn)固體，溫度升高到某一特定值，排列方式的解體，原子成無(wú)規(guī)則堆積，這時(shí)大多呈現(xiàn)不能保持自己形狀的液體。二、晶格與晶胞第一節(jié)晶體基礎(chǔ)知識(shí)晶胞構(gòu)成晶格的最基本單元。晶胞在三維空間重復(fù)堆砌可構(gòu)成整個(gè)空間點(diǎn)陣，通常為小的平行六面體。晶胞要順序滿足①能充分反映整個(gè)空間點(diǎn)陣的對(duì)稱性，②具有盡可能多的直角，③體積要最小。

第一節(jié)晶體基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)陣常數(shù)平行六面體的三個(gè)棱長(zhǎng)a、b、c和及其夾角α、β、γ，可決定平行六面體尺寸和形狀，這六個(gè)量亦稱為點(diǎn)陣常數(shù)。三、晶系第一節(jié)晶體基礎(chǔ)知識(shí)按點(diǎn)陣常數(shù)的特征對(duì)晶體的分類。布拉菲點(diǎn)陣

簡(jiǎn)單單斜底心單斜一、晶向與立方晶系晶向指數(shù)第二節(jié)晶系晶向與晶面指數(shù)晶向族：原子排列情況相同，但空間位向不同的一組晶向的集合。

表示方法：用尖括號(hào)<uvw>表示。舉例：可見任意交換指數(shù)的位置和改變符號(hào)后的所有結(jié)果都是該族的范圍。

晶向指數(shù)特征：與原點(diǎn)位置無(wú)關(guān)；每一指數(shù)對(duì)應(yīng)一組平行的晶向。

二、晶面與立方晶系晶面指數(shù)第二節(jié)晶系晶向與晶面指數(shù)晶面：空間中不在一直線任三個(gè)陣點(diǎn)的構(gòu)成的平面，代表了晶體中原子列的方向。晶面指數(shù)：表示晶面方位的符號(hào)。標(biāo)定方法：建立坐標(biāo)系結(jié)點(diǎn)為原點(diǎn)，三棱為方向，點(diǎn)陣常數(shù)為單位（原點(diǎn)在標(biāo)定面以外，可以采用平移法）；晶面在三個(gè)坐標(biāo)上的截距a1a2a3

；

計(jì)算其倒數(shù)b1b2b3

；化成最小、整數(shù)比h：k：l

；放在圓方括號(hào)(hkl)，不加逗號(hào)，負(fù)號(hào)記在上方

。二、晶面與立方晶系晶面指數(shù)第二節(jié)晶系晶向與晶面指數(shù)晶面族：原子排列情況相同，但空間位向不同的一組晶面的集合。

表示方法：用花括號(hào){hkl}表示。

舉例：可見任意交換指數(shù)的位置和改變符號(hào)后的所有結(jié)果都是該族的范圍。

晶面指數(shù)特征：與原點(diǎn)位置無(wú)關(guān)；每一指數(shù)對(duì)應(yīng)一組平行的晶面。

三、六方晶系晶面與晶向指數(shù)第二節(jié)晶系晶向與晶面指數(shù)2、晶向指數(shù)標(biāo)定方法：平移晶向(或坐標(biāo))，讓原點(diǎn)為晶向上一點(diǎn)，取另一點(diǎn)的坐標(biāo)，有:并滿足p＋q＋r＝0；化成最小、整數(shù)比u：v：t：w放在方方括號(hào)[uvtw]，不加逗號(hào)，負(fù)號(hào)記在上方

。三、六方晶系晶面與晶向指數(shù)第二節(jié)晶系晶向與晶面指數(shù)3、晶向族與晶面族同一族的晶向或晶面也具有等同的效果；三個(gè)水平方向具有等同的效果，指數(shù)的交換只能在他們之間進(jìn)行，Z軸只能改變符號(hào)；改變符號(hào)時(shí)，前三項(xiàng)要滿足p＋q＋r＝0的相關(guān)性要求。四、其他晶體學(xué)概念

第二節(jié)晶向與晶面指數(shù)2.晶面的原子密度：該晶面單位面積上的節(jié)點(diǎn)(原子)數(shù)。

1.晶向的原子密度：該晶向單位長(zhǎng)度上的節(jié)點(diǎn)(原子)數(shù)。3.晶帶和晶帶軸：相交和平行于某一晶向的所有晶面的組合稱為晶帶，此直線叫做它們的晶帶軸。晶帶用晶帶軸的晶向指數(shù)表示。在立方晶系中：

晶面(hkl)和其晶帶軸[uvw]的指數(shù)之間滿足關(guān)系：第三節(jié)純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):以金屬鍵結(jié)合，失去外層電子的金屬離子與自由電子的吸引力。無(wú)方向性，對(duì)稱性較高的密堆結(jié)構(gòu)。常見結(jié)構(gòu)：體心立方bccBody-centeredcubic面心立方fccFace-centeredcubic密堆六方cphClose-packedhexagonal一、面心立方第三節(jié)純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)原子位置立方體的八個(gè)頂角和每個(gè)側(cè)面中心

面心立方中原子排列第三節(jié)純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)在面心立方晶格中密排面為{111}，密排方向?yàn)?lt;110>二、體心立方第三節(jié)純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)原子位置立方體的八個(gè)頂角和體心

體心立方中原子排列第三節(jié)純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)在體心立方晶格中密排面為{110}，密排方向?yàn)?lt;111>體心立方中的間隙第三節(jié)純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)八面體間隙：位置面心和棱中點(diǎn)單胞數(shù)量12/3+6/2=6大小

四面體間隙：側(cè)面中心線1/4和3/4處8個(gè)

密堆六方中的間隙第三節(jié)純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)八面體間隙：位置體內(nèi)單胞數(shù)量6大小

四面體間隙：位置棱和中心線的1/4和3/4處單胞數(shù)量12大小四、面心立方和密堆六方的原子堆垛第三節(jié)純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)原子的密排面的形式：

在平面上每個(gè)原子與六個(gè)原子相切。

hcp中為(0001)面，按

–ABABABABAB-方式堆垛Fcc中為{111}面，按

–ABCABCABCABC-方式堆垛五、其他概念第三節(jié)純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)同素異晶轉(zhuǎn)變大部分金屬只有一種晶體結(jié)構(gòu)，但也有少數(shù)金屬如Fe、Mn、Ti、Co等具有兩種或幾種晶體結(jié)構(gòu)，即具有多晶型。當(dāng)外部條件(如溫度和壓力)改變時(shí)，金屬內(nèi)部由一種晶體結(jié)構(gòu)向另一種晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變稱為多晶型轉(zhuǎn)變或同素異晶轉(zhuǎn)變。鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變?cè)跓崽幚碇杏蟹浅Ｖ卮蟮囊饬x

第四節(jié)常見離子晶體的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):正離子半徑一般較小,負(fù)離子半徑較大，所以由負(fù)離子堆積成骨架，正離子則按其自身的大小，居留于相應(yīng)的負(fù)離子孔隙—負(fù)離子配位多面體中。常見結(jié)構(gòu)：1NaCl晶型面心立方點(diǎn)陣，正負(fù)離子的配位數(shù)均為62CsCl晶型簡(jiǎn)單立方點(diǎn)陣，正負(fù)離子的配位數(shù)均為83閃鋅礦（立方ZnS）晶型：配位數(shù)均為4

4纖鋅礦（六方ZnS）晶型：配位數(shù)均為4鮑林第一規(guī)則：第五節(jié)常見共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):常見結(jié)構(gòu)：小結(jié)名詞概念

內(nèi)容要求

晶體與非晶體