晶體學(xué)晶體學(xué)

晶體學(xué)晶體學(xué)第一頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶體學(xué)概論原文件連接第二頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日1、晶體與非晶體的特性比較晶體

晶體的微粒在空間排列有一定的規(guī)律。非晶體

組成非晶體的微粒的空間排列是雜亂無(wú)章的。非晶體又常稱為“過(guò)冷的液體”。第三頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶體和非晶體的區(qū)別如下：1.晶體有規(guī)則的幾何外形;2.晶體有固定的熔點(diǎn);3.晶體顯各向異性。1.非晶體沒(méi)有一定的外形；2.非晶體沒(méi)有固定熔點(diǎn)；3.非晶體顯各向同性。2θ/(o)Intersity(CPS)第四頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1)．點(diǎn)陣（晶格）結(jié)構(gòu)2)．晶胞3)．晶系第五頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日1）．點(diǎn)陣（晶格）結(jié)構(gòu)

晶體中的每個(gè)結(jié)構(gòu)單元抽象為一個(gè)幾何點(diǎn)，許多點(diǎn)排成一行稱直線點(diǎn)陣；許多行的直線點(diǎn)陣平行排行稱平面點(diǎn)陣；許多平面點(diǎn)陣平行排列稱三維空間點(diǎn)陣。晶體結(jié)構(gòu)＝點(diǎn)陣＋結(jié)構(gòu)單元第六頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日2）．晶胞能夠表現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)特征的基本單位稱為晶胞。(包括晶格的形式、大小及位于晶格結(jié)點(diǎn)上的微粒）。如下面是NaCl晶胞，含4個(gè)Na和4個(gè)Cl第七頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶胞晶胞表征：棱長(zhǎng)：晶格常數(shù)或點(diǎn)陣常數(shù)

a,b,c夾角：晶間角

α,β,γ

a

c

b

αβγa

c

b

αβγ第八頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶系與布喇菲點(diǎn)陣第九頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶系總共有14種空間點(diǎn)陣形式第十頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)1.體心立方（bcc）體心立方晶格的晶胞中，八個(gè)原子處于立方體的角上，一個(gè)原子處于立方體的中心，角上八個(gè)原子與中心原子緊靠。具有體心立方晶格的金屬有鉬（Mo)、鎢（W）、釩（V）、α-鐵（α-Fe，<912℃）等。

單位晶胞原子數(shù)為2

配位數(shù)為8

原子半徑根號(hào)（3）/4a(設(shè)晶格常數(shù)為a)

致密度0.68

第十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日體心立方實(shí)例CsCl第十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日面心立方（fcc）面心立方晶格（胞）（F.C.C.晶格）

面心立方晶胞如圖所示，金屬原子分布在立方體的八個(gè)角上和六個(gè)面的中心。面中心的原子與該面四個(gè)角上的原子緊靠。具有這種晶格的金屬有鋁（Al）、銅（Cu）、鎳（Ni）、金（Au）、銀（Ag）、γ-鐵（γ-Fe，912℃~1394℃）等。

面心立方晶胞的特征是：

一、晶格常數(shù)：a=b=c,α=β=γ=90°

二、晶胞原子數(shù)：1/8×8+1/2×6=4（個(gè)）

三、原子半徑：γ原子=四分之根號(hào)二a

四、致密度：0.74（74%）第十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日密排六方（hcp）密排六方晶格（hcp）(close-packedhexagonallattice):常見(jiàn)的金屬立方晶格.

晶格常數(shù)：底面邊長(zhǎng)a和高c，

c/a=1.633

原子半徑:r=1/2a

原子數(shù):n=12×1/6+2×1/2+3=6

致密度：K=nV原子／V晶體=0.74

第十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶向及晶向指數(shù)在晶體中，任意兩個(gè)原子之間的連線稱為原子列，其所指方向稱為晶向。晶向指數(shù)的確定步驟為：①建立坐標(biāo)系，過(guò)原點(diǎn)作所求晶向的平行線。②求該平行線上任一點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)值并按比例化為最小整數(shù)，加一方括弧即為所求晶向的指數(shù)，其形式為[uvw]。連接原點(diǎn)與該坐標(biāo)點(diǎn)的直線即為所求晶向。第十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶面與晶面指數(shù)(110)(112)(111)(001)晶面指數(shù)的確定步驟為：①以任一原子為原點(diǎn)（注意原點(diǎn)不要放在待確定晶面上），以過(guò)原點(diǎn)的三條棱邊為坐標(biāo)軸，以晶格常數(shù)為測(cè)量單位建立坐標(biāo)系。②求出待定晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸上的截距；③取三個(gè)截距值的倒數(shù)并按比例化為最小整數(shù)，加一圓括弧，即為所求晶面的指數(shù)，在晶體中，由一系列原子所組成的平面稱為晶面，米勒指數(shù)表征。第十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶面族將原子排列相同的晶面稱為晶面族第十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶胞原子數(shù)晶胞原子數(shù)是指一個(gè)晶胞內(nèi)所包含的原子數(shù)。晶胞頂點(diǎn)處的原子同時(shí)為相鄰幾個(gè)晶胞所共有，晶胞面心的原子同時(shí)屬于兩個(gè)相鄰的晶胞，只有在晶胞體積內(nèi)的原子才完全屬于該晶胞。（1）體心立方結(jié)構(gòu)：（2）面心立方結(jié)構(gòu)：（3）密排六方結(jié)構(gòu)：第十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日原子面密度原子面密度是指某晶面單位面積的原子數(shù)第十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日原子線密度原子線密度是指某晶向單位長(zhǎng)度所含的原子數(shù)第二十頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日致密度、配位數(shù)、原子半徑原子半徑：通常指晶胞中原子密度最大的方向上相鄰兩原子之間平衡位置距離的一般。

配位數(shù)：是指晶胞中任一原子周?chē)c其最近鄰且等距的原子數(shù)，把原子看成剛性圓球，則原子排列程度也可用一個(gè)晶胞內(nèi)原子所占體積與晶胞體積之比，即致密度K描述，其中；n為晶胞原子數(shù)，v為一個(gè)原子的體積，V為晶胞體積。

第二十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日原子體密度、面密度和線密度的計(jì)算原子體密度的計(jì)算：原子體密度=單胞的質(zhì)量/單胞的體積例1：銅是面心立方晶體，其原子半徑為0.1278nm，相對(duì)原子質(zhì)量為63.54g/mol。計(jì)算銅的原子體密度。

解：對(duì)于面心立方晶胞，a=4R故

a=0.361nm銅單胞體積：V=

面心立方晶胞有4個(gè)原子，每個(gè)原子的質(zhì)量為(63.54g/mol）/(原子/mol),單個(gè)晶胞的質(zhì)量為m為m=銅的體密度為=第二十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)原子面密度與線密度的研究體心立方晶胞中原子的線密度最大晶向?yàn)?lt;111>,最大的面密度晶面為（110），其中由（110）<111>，就組成了體心立方晶系的滑移系。面心立方晶胞中原子的線密度最大晶向?yàn)?lt;110>,最大的面密度晶面為（111），其中由（111）<110>，就組成了面心立方晶系的滑移系。第二十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日晶體缺陷1.點(diǎn)缺陷2.線缺陷位錯(cuò)3.面缺陷：界面與表面等間隙原子空位置換原子錯(cuò)位原子變價(jià)原子第二十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷的應(yīng)用：固溶體，固溶強(qiáng)化第二十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日第二十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日線位錯(cuò)刃型位錯(cuò)螺型為錯(cuò)位錯(cuò)的應(yīng)用：加工硬化，塑變滑移第二十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日面缺陷面缺陷晶界相界晶體表面相變硬化細(xì)晶強(qiáng)化，塑變滑移第二十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月