材料科學(xué)基礎(chǔ)_第二章 固體結(jié)構(gòu)課件

1、第二章固體結(jié)構(gòu),本章章節(jié)結(jié)構(gòu),2.1晶體學(xué)基礎(chǔ) 2.2金屬的晶體結(jié)構(gòu) 2.3合金相結(jié)構(gòu) 2.4離子晶體結(jié)構(gòu) 2.5共價晶體結(jié)構(gòu) 2.6聚合物的晶體結(jié)構(gòu) 2.7 準(zhǔn)晶態(tài)結(jié)構(gòu) 2.8液晶態(tài)結(jié)構(gòu) 2.9非晶態(tài)結(jié)構(gòu),2,學(xué)習(xí)交流PPT,本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn),選取晶胞的原則 7個晶系，14種布拉維空間點(diǎn)陣的特征。 晶向指數(shù)與晶面指數(shù)的標(biāo)注 晶面間距的確定與計(jì)算 晶體的對稱元素與32種點(diǎn)群 極射投影與Wulff網(wǎng) 3種典型金屬晶體結(jié)構(gòu)的晶體學(xué)特點(diǎn) 晶體中的原子堆垛方式和間隙 固溶體的分類及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),影響固溶體固溶度的因素 超結(jié)構(gòu)的類型和影響有序化的因素 中間相的分類及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則 NaC

2、l型、A2B2型和硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 金剛石型共價晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 聚合物晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型、晶體形態(tài)及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)及其性能與晶體結(jié)構(gòu)的區(qū)別,3,學(xué)習(xí)交流PPT,物質(zhì)的狀態(tài),4,學(xué)習(xí)交流PPT,氣體物質(zhì)處于高溫條件下，或者氣體物質(zhì)被射線照射以后，原子被電離，整個氣體含有足夠數(shù)量的離子和帶負(fù)電的電子，而且一般情況下正負(fù)電荷量幾乎處處相等，這種聚集態(tài)叫等離子態(tài)。（發(fā)光星體內(nèi)部，熒光燈，霓虹燈放電時） 如果物質(zhì)處于極高的壓力作用下，大氣壓的140萬倍，電子殼層都會被“擠破”，電子都變成為“公有”， “光身”的原子核在高壓作用下會緊密地堆積起來，成為密度非常大的（大約是水成密度的3萬至6.5萬倍）狀態(tài)

3、，稱為超固態(tài)。（恒星的最后階段-白矮星） 如果對氣-液共存的體系同時提高溫度和壓力，在一特定的溫度、壓力點(diǎn)時，氣-液相之間的界面就會消失，此時體系就處于一種即不同于氣態(tài)，也不同于液態(tài)的新流體態(tài)，稱之為超臨界態(tài),5,學(xué)習(xí)交流PPT,物理性質(zhì)的區(qū)別 1、熔點(diǎn)； 2、結(jié)構(gòu)上的各向同性與各向異性,6,學(xué)習(xí)交流PPT,晶體結(jié)構(gòu) crystal structure,非晶體結(jié)構(gòu) amorphous structure,準(zhǔn)晶體結(jié)構(gòu) quasicrystal structure,在空間規(guī)則排列，存在長程有序long-range order,長程無序，但在幾個原子距離范圍內(nèi)有序，即短程有序short-range

4、order,7,學(xué)習(xí)交流PPT,晶體（crystal）：物質(zhì)的基元（基本單元，包括原子、離子、分子等） 在三維空間作有規(guī)律的周期性重復(fù)排列所形成的物質(zhì)。,空間點(diǎn)陣 陣點(diǎn) 晶體 基元,將晶體中原子或原子團(tuán)抽象為純幾何點(diǎn)（陣點(diǎn) lattice point），即可得到一個由無數(shù)幾何點(diǎn)在三維空間排列成規(guī)則的陣列-點(diǎn)陣（lattice）,1空間點(diǎn)陣,2.1 晶體學(xué)基礎(chǔ),8,學(xué)習(xí)交流PPT,點(diǎn)陣是一個幾何概念，它由一維、二維或三維規(guī)則排列的陣點(diǎn)組成。三維點(diǎn)陣又稱空間點(diǎn)陣（晶格 crystal lattice）。 基元可以是單個原子，也可以是彼此等同的原子群或分子群。 特征：每個陣點(diǎn)在空間分布必須具有完全相

5、同的周圍環(huán)境(surrounding),晶體結(jié)構(gòu) = 空間點(diǎn)陣 + 基元,9,學(xué)習(xí)交流PPT,基元排列,10,學(xué)習(xí)交流PPT,基元排列,11,學(xué)習(xí)交流PPT,基元排列,12,學(xué)習(xí)交流PPT,代表晶格原子排列規(guī)律的最小幾何單元,原子堆垛 atomic packing,晶胞 unit cell,空間點(diǎn)陣/晶格 Crystal lattice,剛球模型（hard sphere model）,13,學(xué)習(xí)交流PPT,2晶胞（Unite cells） 能夠代表結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基本單元（最小平行六面體） 同一空間點(diǎn)陣中，不同的選取方式會得到不同的晶胞。,選取晶胞的原則：,) 反映出點(diǎn)陣的最高對稱性； ）平行六面體

6、內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多； ）當(dāng)平行六面體的棱角存在直角時，直角的數(shù)目應(yīng)最多； ）在滿足上條件，晶胞應(yīng)具有最小的體積。,14,學(xué)習(xí)交流PPT,晶格常數(shù) lattice constants,各棱邊a、b、c,各棱間的夾角 、,點(diǎn)陣矢量,ruvw,晶胞,a,b,c,b,g,15,學(xué)習(xí)交流PPT,晶系與布拉菲點(diǎn)陣,7大晶系的分類依據(jù)： 6個點(diǎn)陣參數(shù)間的相互關(guān)系。 14種布拉菲格子的分類依據(jù)： 根據(jù)平移對稱性推導(dǎo)，每個陣點(diǎn)的周圍環(huán)境相同。,16,學(xué)習(xí)交流PPT,七大晶系，14個布拉菲點(diǎn)陣,簡單六方 簡單菱方 簡單四方 體心四方 簡單立方 體心立方 面心立方,六方 Hexagonal a1=a2a3c

7、，=90 ， =120 菱方(三方） Rhombohedral a=b=c, =90 四方（正方）Tetragonal a=bc, =90 立方 Cubic a=b=c， =90,簡單三斜 簡單單斜 底心單斜 簡單正交 底心正交 體心正交 面心正交,三斜 Triclinic abc ， 單斜 Monoclinic abc， =90 正交(斜方) orthorhombic abc，=90,布拉菲點(diǎn)陣,晶系,布拉菲點(diǎn)陣,晶系,17,學(xué)習(xí)交流PPT,三斜Triclinic ：簡單三斜(1),14種Bravais格子,18,學(xué)習(xí)交流PPT,2. 單斜Monoclinic ： 簡單單斜(2)；底心單斜(

8、3),19,學(xué)習(xí)交流PPT,底心單斜,簡單單斜,20,學(xué)習(xí)交流PPT,3. 正交Orthorhombic： 簡單正交 (4) 底心正交 (5) 體心正交 (6) 面心正交 (7),21,學(xué)習(xí)交流PPT,簡單正交,面心正交,體心正交,底心正交,22,學(xué)習(xí)交流PPT,4. 六方Hexagonal：簡單六方(8),簡單六方,23,學(xué)習(xí)交流PPT,5. 菱方Rhombohedral ：簡單菱方(9),簡單菱方,24,學(xué)習(xí)交流PPT,6. 四方Tetrahedral：簡單四方 (10)；體心四方 (11),25,學(xué)習(xí)交流PPT,簡單四方,體心四方,26,學(xué)習(xí)交流PPT,7. 立方Cubic： 簡單立方

9、(12) 體心立方 (13) 面心立方 (14),27,學(xué)習(xí)交流PPT,面心立方,28,Chapter2 Structure of Materials,簡單立方,體心立方,28,學(xué)習(xí)交流PPT,兩對容易混淆的概念,原子和陣點(diǎn)； 點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)。,29,學(xué)習(xí)交流PPT,原子和陣點(diǎn),陣點(diǎn)是在空間中無窮小的點(diǎn)。 原子是實(shí)在物體。 陣點(diǎn)不必處于原子中心。,晶體結(jié)構(gòu)= 結(jié)構(gòu)基元點(diǎn)陣 晶體結(jié)構(gòu)是在每個點(diǎn)陣點(diǎn)上安放一個結(jié)構(gòu)基元。,30,學(xué)習(xí)交流PPT,Cu,NaCl,CaF2,面心立方FCC,31,學(xué)習(xí)交流PPT,簡單立方SC - CsCl,體心立方BCC-V,Cs,Cl,V,32,學(xué)習(xí)交流PPT,晶體

10、結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣,兩者區(qū)別： 空間點(diǎn)陣是晶體中質(zhì)點(diǎn)排列的幾何抽象，各陣點(diǎn)周圍環(huán)境相同，只可能有14種； 晶體結(jié)構(gòu)是指實(shí)際的物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的具體排列，有各種各樣的類型。 兩者之間聯(lián)系：,晶體結(jié)構(gòu)=空間點(diǎn)陣+基元,33,學(xué)習(xí)交流PPT,思考題1,試證明四方晶系中只有簡單四方和體心四方兩種空間點(diǎn)陣類型，為什么沒有底心和面心。 切入點(diǎn)：緊扣概念。 作圖，通過選取晶胞的原則來證明。,34,學(xué)習(xí)交流PPT,思考題1,試證明四方晶系中只有簡單四方和體心四方兩種點(diǎn)陣類型，為什么沒有底心和面心。 切入點(diǎn)：作圖，通過選取晶胞的原則來證明。 1、四個簡單四方格子拼出的大格子里面可以勾出一個底心格子，但不是最小體積；反之，在

11、底心格子里面肯定能構(gòu)出比底心格子小的簡單格子，所以沒有底心格子。 2、同上，四個體心四方格子拼出的大格子里面可以勾出一個面心格子，但不是最小體積，所以。,35,學(xué)習(xí)交流PPT,思考題2,為什么密排六方結(jié)構(gòu)不能稱作為一種空間點(diǎn)陣？ 從定義入手：空間點(diǎn)陣的定義，要求各個點(diǎn)所處的環(huán)境一樣,36,學(xué)習(xí)交流PPT,思考題2,因?yàn)榭臻g點(diǎn)陣中的各點(diǎn)要求具有完全相同的環(huán)境，而密排六方結(jié)構(gòu)中頂點(diǎn)上的點(diǎn)和內(nèi)部的點(diǎn)環(huán)境不同 連接兩黃球,37,學(xué)習(xí)交流PPT,2.2、晶體的對稱性,1、對稱的概念 對稱性：圍繞假想的幾何要素（對稱要素）進(jìn)行一定幾何操作（對稱操作），幾何圖形能重復(fù)的性質(zhì)。 對稱操作：能使對稱物體各相同部

12、分作有規(guī)律重復(fù)的操作動作。有的對稱操作有實(shí)際動作，如傘的旋轉(zhuǎn)。有的對稱操作無實(shí)際動作，如鏡面反映。 對稱要素：進(jìn)行對稱操作時所依賴的幾何(點(diǎn)、線、面) 要素。,38,學(xué)習(xí)交流PPT,晶體中，對稱性分為： 宏觀對稱（點(diǎn)對稱性）：反映晶體外形即宏觀性質(zhì)的對稱性。 微觀對稱（平移對稱性）：反映晶體內(nèi)原子排列的對稱性。,39,學(xué)習(xí)交流PPT,微觀對稱性元素,宏觀對稱性元素,40,學(xué)習(xí)交流PPT,2、宏觀對稱要素與對稱操作 1）回轉(zhuǎn)對稱 對稱要素:對稱軸 回轉(zhuǎn)一周，圖形重復(fù)n次稱為n次對稱軸。（國際符號1、2、3、4、6） 對稱操作:回轉(zhuǎn),41,學(xué)習(xí)交流PPT,晶體中的各種對稱軸,42,學(xué)習(xí)交流PPT,

13、2）鏡面對稱 對稱要素：對稱面（國際符號m） 對稱操作：反映 3）反演對稱 對稱要素：對稱中心（國際符號i） 對稱操作：反伸,對稱面,m,反演對稱中心,43,學(xué)習(xí)交流PPT,4）回轉(zhuǎn)-反演對稱（復(fù)合對稱） 對稱要素:回轉(zhuǎn)-反伸軸（國際符號 ） 對稱操作：回轉(zhuǎn)+反伸,1次回轉(zhuǎn)反伸（國際符號1）：等價于反演。1= C 2次回轉(zhuǎn)反伸（國際符號2）：等價于對稱面。2 = m 3次回轉(zhuǎn)反伸（國際符號3）：3 = 3 + i 4次回轉(zhuǎn)反伸（國際符號4）:不能以其他對稱要素組合代替。 6次回轉(zhuǎn)反伸（國際符號6）: 6 = 3 + m(與對稱軸垂直),44,學(xué)習(xí)交流PPT,32個點(diǎn)群,點(diǎn)群是點(diǎn)對稱操作按一點(diǎn)規(guī)

14、則所組成的集合。 根據(jù)晶胞是否含有特征對稱要素，將晶體分為7個晶系 32個晶體學(xué)點(diǎn)群是滿足“晶體制約”的點(diǎn)群。,32晶類的推演,45,學(xué)習(xí)交流PPT,晶體點(diǎn)群的Schnflies和國際符號,46,學(xué)習(xí)交流PPT,三斜,47,學(xué)習(xí)交流PPT,單斜,48,學(xué)習(xí)交流PPT,正交,49,學(xué)習(xí)交流PPT,四方,50,學(xué)習(xí)交流PPT,四方,51,學(xué)習(xí)交流PPT,三方,52,學(xué)習(xí)交流PPT,三方,53,學(xué)習(xí)交流PPT,六方,54,學(xué)習(xí)交流PPT,六方,55,學(xué)習(xí)交流PPT,立方,56,學(xué)習(xí)交流PPT,立方,57,學(xué)習(xí)交流PPT,3、晶體內(nèi)部的微觀對稱 1）平移軸 圖形沿平移軸移動一定距離，圖形相等部分重合。

15、 平移軸移距：使圖形重復(fù)的最小平移距離,58,學(xué)習(xí)交流PPT,2）滑動面（一種混合對稱要素） 由一個對稱面和沿此面的平移組成。 對稱操作：先沿對稱面反映，而后沿平行于對稱面的某方向平移一定距離（或先平移一定距離，而后沿對稱面反映），使結(jié)點(diǎn)重合。,對稱面,反映,平移,反映,平移,59,學(xué)習(xí)交流PPT,滑動面對稱操作按平移方向和距離分5種情況： 沿晶體a軸平移1/2結(jié)點(diǎn)距離（a/2），記為a。 沿晶體b軸平移1/2結(jié)點(diǎn)距離（b/2），記為b。 沿晶體c軸平移1/2結(jié)點(diǎn)距離（c/2），記為c。,(1) (2) (3),60,學(xué)習(xí)交流PPT,沿對角線滑移距離：(a+b)/2、(b+c)/2、(a+c)

16、/2、(a+b+c)/2，記為n。 沿對角線滑移距離：(a+b)/4、(b+c)/4、(a+c)/4、(a+b+c)/4，記為d。,(4) (5),61,學(xué)習(xí)交流PPT,3）螺旋軸（一種混合對稱要素） 由一根回轉(zhuǎn)軸和平行于此軸的平移組成。 對稱操作：先繞軸旋轉(zhuǎn)360o/n，而后平行于軸平移一定距離，使結(jié)點(diǎn)重合。此螺旋軸稱n次螺旋軸。,螺旋軸按旋轉(zhuǎn)方向分為： 左螺旋（順時針）、右螺旋（逆時針）、中性螺旋。 螺旋軸按旋轉(zhuǎn)角度（）分為：2次、3次、4次、6次軸。 平移距離：(s/n)T n:軸次，T:結(jié)點(diǎn)距離，s:小于n的自然數(shù)。,62,學(xué)習(xí)交流PPT,空間群(Space Group),空間群是點(diǎn)陣

17、、平移群(滑移面和螺旋軸)和點(diǎn)群的組合。 230個空間群是由14個Bravais點(diǎn)陣與32個晶體點(diǎn)群系統(tǒng)組合而成。,參見：,63,學(xué)習(xí)交流PPT,從晶系到空間群,7個晶系,旋轉(zhuǎn)，反射，反演,平移,螺旋軸，滑移面,32個點(diǎn)群,14種Bravais格子,230個空間群,（按照晶胞的特征對稱元素分類）,64,學(xué)習(xí)交流PPT,2.3、晶體中的晶面和晶向 通過晶體中原子中心的平面叫做晶面； 通過原子中心的直線為原子列，代表的方向叫做晶向。 晶面用晶面指數(shù)表達(dá)。 晶向用晶向指數(shù)表達(dá)。,65,學(xué)習(xí)交流PPT,建立坐標(biāo)系 陣點(diǎn)坐標(biāo),66,學(xué)習(xí)交流PPT,晶向指數(shù)的確定,67,學(xué)習(xí)交流PPT,（1）晶向指數(shù),確

18、定步驟： A：確定原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，過原點(diǎn)作所求晶向的平行線， B：求直線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)值并按比例化為最小整數(shù)，加方括弧，形式為uvw。,68,學(xué)習(xí)交流PPT,晶向指數(shù)練習(xí),A: B: C: D:,69,學(xué)習(xí)交流PPT,晶向指數(shù)練習(xí),A: B: C: D:,70,學(xué)習(xí)交流PPT,Example 1：已知某過原點(diǎn)晶向上一點(diǎn)的坐標(biāo)為1、1、1，求該直線的晶向指數(shù)。,Example 3：已知晶向指數(shù)為110, 畫出該晶向。,將三坐標(biāo)值加方括弧得111。,找出1、1、0坐標(biāo)點(diǎn),連接原點(diǎn)與該點(diǎn)的直線即所求晶向。,Example 2：已知某過原點(diǎn)晶向上一點(diǎn)的坐標(biāo)為1、1.5、2，求該直線的晶向指數(shù)。,將三

19、坐標(biāo)值化為最小整數(shù)加方括弧得234。,71,學(xué)習(xí)交流PPT,晶向指數(shù)不僅僅代表一個特定直線，而是代表著一組相互平行的方向。,簡單立方格子,這兩個面晶向指數(shù)相同嗎？ 它們的性質(zhì)相同嗎？,72,學(xué)習(xí)交流PPT,任意找兩個晶向,性質(zhì)不同的晶向間的區(qū)別 原子排列方式 間距不同（線密度不同）,簡單立方格子,若兩個晶向的全部指數(shù)數(shù)值相同而符號相反, 則它們相互平行或?yàn)橥辉恿? 但方向相反。 如110與 。 若只研究原子排列情況, 則晶向110與 可用同一個指數(shù)110表示。,73,學(xué)習(xí)交流PPT,需要指出說明的是： 1. 一個晶向指數(shù)代表著所有相互平行、方向一致的晶向； 2. 若兩晶向平行但方向相反，則

20、晶向指數(shù)的數(shù)字相同，而符號相反； 3. 只有對于立方結(jié)構(gòu)的晶體，改變晶向指數(shù)的順序，所表示的晶向上的原子排列情況完全相同，而對于其它結(jié)構(gòu)的晶體則不適用。,110,011,74,學(xué)習(xí)交流PPT,體心立方、面心立方晶格主要晶向的原子排列和密度,75,學(xué)習(xí)交流PPT,111,76,學(xué)習(xí)交流PPT,簡單立方格子,晶向指數(shù)不同，而性質(zhì)相同的晶向 晶向族： 具有等同性能的晶向歸并而成。 晶向族所包括的晶向數(shù)量與什么有關(guān)系？ 對稱性！ 對稱性越高，數(shù)量越多；反之，則少。,77,學(xué)習(xí)交流PPT,晶面指數(shù)（密勒指數(shù)miller）確定,78,學(xué)習(xí)交流PPT,（2）晶面指數(shù),確定步驟： A：確定原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，求

21、出所求晶面在三個坐標(biāo)軸上的截距， B：取三個截距值的倒數(shù)，并按比例化為最小整數(shù)，加圓括弧，形式為（hkl）。,79,學(xué)習(xí)交流PPT,Example 1.求截距為、1、晶面的指數(shù),Example 2.求截距為1、1、 晶面的指數(shù),截距值取倒數(shù)為0、1、0，加圓括弧得（010）,取倒數(shù)為1、1 、0, 化為最小整數(shù)加圓括弧得（110）,80,學(xué)習(xí)交流PPT,晶面指數(shù)不僅僅代表一個面，而是代表著一組相互平行的晶面。,這三個面晶面指數(shù)相同嗎？,81,學(xué)習(xí)交流PPT,需要指出說明： 晶面指數(shù)(hkl)不是指一個晶面，而是代表一組相互平行的晶面； 平行晶面的晶面指數(shù)相同，或數(shù)字相同而符號相反， 如(hkl

22、)和,3. 在立方晶系中，指數(shù)相同的晶面與晶向相互垂直。,82,學(xué)習(xí)交流PPT,任意找?guī)讉€晶面,性質(zhì)不同晶面間不同之處 原子排列方式 面間距不同 （面密度不同）,面心立方格子,83,學(xué)習(xí)交流PPT,體心立方、面心立方晶格主要晶面的原子排列和密度,84,學(xué)習(xí)交流PPT,晶面指數(shù)不同，而性質(zhì)相同的晶面,85,學(xué)習(xí)交流PPT,晶面族： 晶體內(nèi)凡晶面間距和晶面上原子的分布完全相同，只是空間位向不同的晶面可以歸并為同一晶面族，以hkl表示 它代表由對稱性相聯(lián)系的若干組等效晶面的總和。 對稱性越高，所包括的晶面數(shù)越多！,86,學(xué)習(xí)交流PPT,立方晶系晶面族hkl中的晶面數(shù)：立方晶系晶向族中的晶向數(shù)：,a)

23、 三個數(shù)不等，且都0，則此晶面族中有,高對稱性,87,學(xué)習(xí)交流PPT,b）h k l有兩個數(shù)字相等 且都0，則有，如112,88,學(xué)習(xí)交流PPT,c) h k l三個數(shù)相等，則有,89,學(xué)習(xí)交流PPT,d）h k l 有1個為0，應(yīng)除以2，則有,90,學(xué)習(xí)交流PPT,e）有1個為0，2個相等，則有,f）有2個為0，則有,91,學(xué)習(xí)交流PPT,立方晶系常見的晶向?yàn)椋?*2,92,學(xué)習(xí)交流PPT,立方晶系常見的晶面族為：,93,學(xué)習(xí)交流PPT,一、標(biāo)出面心立方晶胞中某個（111）面上各陣點(diǎn)的坐標(biāo) 二、在立方晶系中畫出111晶面族的所有晶面，并寫出123晶面族和221晶向族中的全部等價晶面密勒指數(shù)和

24、晶向指數(shù),111=（111）+（111）+（111） +（111）+（111）+（111） +（111）+（111） 晶面族12324 個 晶向族22124個,94,學(xué)習(xí)交流PPT,95,學(xué)習(xí)交流PPT,寫出以下A、B、C三個面的晶面指數(shù)。,A： B： C：,96,學(xué)習(xí)交流PPT,4.六方晶系指數(shù),與(100)柱面等同的有幾個，晶面指數(shù)分別是？,97,學(xué)習(xí)交流PPT,（h k i l ) i= -( h+k ) u v t w t= -( u+v ),晶面指數(shù),晶向指數(shù),三坐標(biāo)系 四軸坐標(biāo)系 a1，a2，c a1，a2，a3，c,四軸坐標(biāo)系特點(diǎn),98,學(xué)習(xí)交流PPT,晶面指數(shù),晶向指數(shù),解析法

25、,99,學(xué)習(xí)交流PPT,練習(xí),給出面A、B的三軸坐標(biāo)和四軸坐標(biāo)晶面指數(shù) 給出晶向C、D的三軸坐標(biāo)和四軸坐標(biāo)晶向指數(shù),100,學(xué)習(xí)交流PPT,(0001),A,B,C,D,101,學(xué)習(xí)交流PPT,5.晶帶 所有相交于某一晶向直線或平行于此直線的晶面構(gòu)成一個 “晶帶” 此直線稱為晶帶軸，所有的這些晶面都稱為共帶面。 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 hu kv lw0 晶帶定律 凡滿足此關(guān)系的晶面都屬于以u v w為晶帶軸的晶帶,102,學(xué)習(xí)交流PPT,6晶面間距,兩相鄰近平行晶面間的垂直距離晶面間距，用dhkl表示 從原點(diǎn)作（h k l）晶面的法線，則法線被最近的（h

26、 k l） 面所交截的距離即是,103,學(xué)習(xí)交流PPT,上述公式僅適用于簡單晶胞 對于復(fù)雜晶胞則要考慮附加面的影響,fcc 當(dāng)（hkl）不為全奇、偶數(shù)時，有附加面：,bcc 當(dāng)hkl奇數(shù)時，有附加面：,立方晶系：,104,學(xué)習(xí)交流PPT,低指數(shù)的晶面間距較大，而高指數(shù)的晶面間距則較小,六方晶系,105,學(xué)習(xí)交流PPT,(110)面,106,學(xué)習(xí)交流PPT,bcc中的附加面,(100)面,實(shí)際是a/2,107,學(xué)習(xí)交流PPT,fcc中的附加面,(110)面,實(shí)際是,108,學(xué)習(xí)交流PPT,立方點(diǎn)陣 100面間距大 面密度大 320面間距小 面密度小,指數(shù)越高， 面間距越小， 面密度小 (有附加面

27、的情況例外）,109,學(xué)習(xí)交流PPT,計(jì)算面心立方晶體的(100),(110),(111)晶面的面間距和面致密度，并指出面間距最大的面。,110,學(xué)習(xí)交流PPT,面間距最大的面為(111)面。,111,學(xué)習(xí)交流PPT,1、極射投影原理,P,P,四、極射投影,112,學(xué)習(xí)交流PPT,2、晶體的極射投影,晶體的晶面極點(diǎn),晶體的極射投影,113,學(xué)習(xí)交流PPT,極射投影特點(diǎn),大圓 直徑等于投影球直徑的圓。 小圓 直徑小于投影球直徑的圓。 與投影面平行的大圓投影為基圓。 與投影面平行的小圓投影為基圓的同心圓。,B,參考球,投射點(diǎn),114,學(xué)習(xí)交流PPT,與投影面垂直的大圓投影為直線,B,投射點(diǎn),基圓(

28、大圓),115,學(xué)習(xí)交流PPT,與投影面不平行且不垂直的大圓投影為以投影球直徑為弦的圓弧。,B,投射點(diǎn),116,學(xué)習(xí)交流PPT,3、吳氏網(wǎng)的構(gòu)成及應(yīng)用,（1）吳氏網(wǎng)的構(gòu)成 畫有經(jīng)線和緯線的圓形網(wǎng)。 （2）吳氏網(wǎng)的應(yīng)用 求某晶面的極射投影。 已知兩晶面，求其之間夾角。 同一晶帶各晶面的極點(diǎn)一定位于同一大圓上。,117,學(xué)習(xí)交流PPT,4標(biāo)準(zhǔn)極射投影,x=z line,x=y line,y=z line,規(guī)律二、,規(guī)律一、 矢量加合,118,學(xué)習(xí)交流PPT,2 金屬的晶體結(jié)構(gòu),體心立方點(diǎn)陣,面心立方點(diǎn)陣,密排六方點(diǎn)陣,119,學(xué)習(xí)交流PPT,表2.5三種典型金屬結(jié)構(gòu)的晶體學(xué)特點(diǎn),120,學(xué)習(xí)交流P

29、PT,晶胞中的原子數(shù)（Number of atoms in unit cell）,點(diǎn)陣常數(shù)（lattice parameter）a，b，c 原子半徑（atomic radius） R 配位數(shù)（coordination number） N,致密度（Efficiency of space filling）,軸比（axial ratio） c/a,121,學(xué)習(xí)交流PPT,配位數(shù)及配位多面體,四面體配位4,八面體配位6,立方體配位 8,十四面體配位12,122,學(xué)習(xí)交流PPT,密排結(jié)構(gòu) 最密排面 fcc 1 1 1 ABCABCABC hcp0 0 0 1 ABABABAB,堆垛（Stacking）方

30、式,123,學(xué)習(xí)交流PPT,四面體和八面體間隙,fcc，hcp 間隙為正多面體，且八面體和四面體間隙相互獨(dú)立 bcc 間隙不是正多面體，四面體間隙包含于八面體間隙之中,間（空）隙,124,學(xué)習(xí)交流PPT,0.414r 0.225r,125,學(xué)習(xí)交流PPT,表2.8三種晶體結(jié)構(gòu)的間隙,126,學(xué)習(xí)交流PPT,A 體心立方晶體結(jié)構(gòu)(BCC),444,N2,127,學(xué)習(xí)交流PPT,體心立方晶體結(jié)構(gòu),（a）剛球模型；（b）晶胞模型；（c）晶胞中的原子數(shù),體心立方晶體結(jié)構(gòu)（A2或bcc）,-Fe、-Fe、W、Mo、Ta、Nb、V、-Ti ,128,學(xué)習(xí)交流PPT,最密排方向?yàn)轶w對角線方向即 原子半徑為R

31、=,體心立方原子半徑,129,學(xué)習(xí)交流PPT,bcc致密度,130,學(xué)習(xí)交流PPT,陣點(diǎn)的等同性,131,學(xué)習(xí)交流PPT,體心立方晶體原子的配位數(shù),每個原子有8個最近鄰原子及6個次近鄰原子。 距離僅大15%，因此往往要考慮次鄰原子的作用 有時將配位數(shù)記為8+6，即有效的配位數(shù)大于8。,132,學(xué)習(xí)交流PPT,扁八面體空隙位置,面心位置,棱邊中點(diǎn)位置,由面上的4個原子和2個體心原子構(gòu)成,由4個體心原子和棱上的2個原子構(gòu)成,133,學(xué)習(xí)交流PPT,扁八面體間隙,個數(shù) 6個面，1/2 12個棱邊，1/4 總計(jì)6個,134,學(xué)習(xí)交流PPT,位于立方體每個面中心和每根棱中間,體心立方扁八面體間隙,數(shù)目為

32、6,rB / rA = 0.15,rB / rA = 0.633,135,學(xué)習(xí)交流PPT,四面體空隙,其實(shí)是扁八面體空隙的1/4,136,學(xué)習(xí)交流PPT,四面體空隙,由4個原子圍成，空隙中心位置都分布在各個面上，并且每個面上有4個，每個計(jì)1/2。 總計(jì)12個 這些四面體并不是正四面體，6個棱中，有兩個長為a，4個為,137,學(xué)習(xí)交流PPT,位于兩個體心原子和兩個頂角原子所組成的四面體中心,體心立方四面體間隙,數(shù)目為12,rB / rA = 0.29,138,學(xué)習(xí)交流PPT,體心立方結(jié)構(gòu)結(jié)論,結(jié)論： N2，6個扁八面體間隙，12個四面體間隙 體心立方堆積密度不大，總的空隙體積大 但是空隙較分散，

33、所以單個空隙的體積小 具有體心立方結(jié)構(gòu)的金屬有：釩，鈮、鉭、鉬、鋇、-鈦（800）、-Fe（910 ）等,139,學(xué)習(xí)交流PPT,B 面心立方晶體結(jié)構(gòu)(FCC)（立方密堆）,222,N4,140,學(xué)習(xí)交流PPT,面心立方晶體結(jié)構(gòu),（a）剛球模型； （b）晶胞模型； （c）晶胞中的原子數(shù),面心立方晶體結(jié)構(gòu)（A1或fcc）,Al、Cu、Ni、Au、Ag、Pt、Pb、-Fe.,141,學(xué)習(xí)交流PPT,最密排方向即面對角線方向 原子半徑為,面心立方原子半徑,142,學(xué)習(xí)交流PPT,fcc致密度,143,學(xué)習(xí)交流PPT,面心陣點(diǎn)上的配位數(shù)？,144,學(xué)習(xí)交流PPT,頂點(diǎn)上的配位數(shù)？,145,學(xué)習(xí)交流PP

34、T,八面體空隙的位置,棱邊中點(diǎn)位置體心位置,146,學(xué)習(xí)交流PPT,八面體空隙,體心位置,棱邊中點(diǎn)位置,由面心上的6個原子構(gòu)成,由共棱邊的4個面上的原子和棱上的2個原子構(gòu)成,147,學(xué)習(xí)交流PPT,棱邊長,位于立方體正中心和每個棱邊中心,面心立方八面體間隙,數(shù)目=1+121/4=4,設(shè)原子半徑為rA，間隙中能容納的最大圓球半徑rB,rB /rA = 0.414,148,學(xué)習(xí)交流PPT,位于由一個頂角原子和三個面中心原子連接成的正四面體中心,面心立方四面體間隙,數(shù)目為8,rB / rA =0.225,149,學(xué)習(xí)交流PPT,四面體空隙,幾個四面體空隙？ 這些四面體與八面體空隙之間位置的關(guān)系？,1

35、50,學(xué)習(xí)交流PPT,面心立方小結(jié),N4，4個正八面體間隙，8個正四面體間隙 與體心立方堆積相比，面心立方堆積密度大，總的空隙體積小。但是空隙不分散，單個空隙體積要大，所以可以更容易填入其他原子 具有abcabc的堆積結(jié)構(gòu)。 具有面心立方結(jié)構(gòu)的金屬有：銅、銀、金、鋁、鉛、銠等,151,學(xué)習(xí)交流PPT,C 六方緊密堆積結(jié)構(gòu)(HCP),屬于緊密堆積，配位數(shù)為12 注意這個結(jié)構(gòu)不是一個布拉菲格子 晶胞是其三分之一,152,學(xué)習(xí)交流PPT,密排六方晶體結(jié)構(gòu),（a）剛球模型；（b）晶胞模型；（c）晶胞中的原子數(shù),密排六方 A3或hcp ，簡單六方點(diǎn)陣,Mg、Zn、Cd、-Be、-Ti、-Zr、-Co.,

36、153,學(xué)習(xí)交流PPT,c/a=1.633（理想情況） 底面上原子間距和上下層間距相等,密排六方原子半徑,c/a1.633:底面上原子間距和上下層間距不相等,154,學(xué)習(xí)交流PPT,hcp致密度,155,學(xué)習(xí)交流PPT,c/a=1.633,密排六方晶格hcp的配位數(shù),c/a1.633,CN=6+6,CN=12,156,學(xué)習(xí)交流PPT,密排六方八面體間隙,與面心立方結(jié)構(gòu)的八面體和四面體間隙形狀完全相似,八面體間隙,位置不同,rB / rA = 0.414,157,學(xué)習(xí)交流PPT,密排六方四面體間隙,四面體間隙,rB /rA = 0.225,158,學(xué)習(xí)交流PPT,六方密堆結(jié)構(gòu)小結(jié),N6，6個正八

37、面體間隙，12個正四面體間隙 與立方密堆一樣，屬于緊密堆積，配位數(shù)為12 具有ABA的堆積結(jié)構(gòu) 具有六方密堆結(jié)構(gòu)的金屬有：鎂、鋅、鎘、鈹、鋯、鈦等,159,學(xué)習(xí)交流PPT,立方密堆與六方密堆的結(jié)構(gòu)比較,等徑球在平面上最緊密堆垛方式,A層原子緊密排列，第二層可排B與C位置，但不可同時排B與C位置,160,學(xué)習(xí)交流PPT,第一層為A 第二層放在B位置 第三層放在C位置 第四層再放回A位置 這樣按abcabc順序排列,立方緊密堆積,方向?yàn)?體對角線方向,161,學(xué)習(xí)交流PPT,緊密堆積六方結(jié)構(gòu),C軸方向按ABABA堆垛 每兩層重復(fù)一次,162,學(xué)習(xí)交流PPT,立方密堆,163,學(xué)習(xí)交流PPT,立方密

38、堆,164,學(xué)習(xí)交流PPT,六方密堆,165,學(xué)習(xí)交流PPT,六方密堆,166,學(xué)習(xí)交流PPT,立方密堆與六方密堆的結(jié)構(gòu)比較,167,學(xué)習(xí)交流PPT,體心立方晶體堆垛方式,非最緊密堆垛方式,168,學(xué)習(xí)交流PPT,密排面和密排方向 單位面積晶面上的原子數(shù)或者原子所占據(jù)的面積稱晶面原子密度（面密度）。 單位長度晶向上的原子數(shù)或原子所占據(jù)的長度稱晶向原子密度（線密度）。 原子密度最大的晶面或晶向稱密排面或密排方向。,密排面和密排方向,169,學(xué)習(xí)交流PPT,體心立方晶體密排面和密排方向,170,學(xué)習(xí)交流PPT,面心立方晶體密排面和密排方向,171,學(xué)習(xí)交流PPT,六方密堆晶體密排面和密排方向,17

39、2,學(xué)習(xí)交流PPT,173,學(xué)習(xí)交流PPT,同素異晶性（多型性）,當(dāng)外界條件（溫度、壓力）改變時，元素的晶體結(jié)構(gòu)可以發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種性能稱作同素異晶性，或稱多型性,錫在溫度低于18時為金剛石結(jié)構(gòu)的-Sn，也稱為灰錫,這種轉(zhuǎn)變則稱為同素異晶轉(zhuǎn)變或多型性轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物叫同素異晶體,碳具有六方結(jié)構(gòu)和金剛石結(jié)構(gòu)兩種晶型,錫在溫度高于18時為正方結(jié)構(gòu)的-Sn，也稱為白錫,174,學(xué)習(xí)交流PPT,練習(xí)題：,對fcc結(jié)構(gòu)的晶體（點(diǎn)陣常數(shù)為a，按硬球模型計(jì)算） （1）分別計(jì)算原子在100、110和111晶向上的原子密度，并說明哪個晶向是密排方向； （2）計(jì)算原子在(100)、(110)和(111)晶面上的原子

40、密度和三個面的面間距，并指出面間距最大的晶面。,注：按硬球模型，先把原子直徑計(jì)算出來,經(jīng)典考題,175,學(xué)習(xí)交流PPT,對bcc結(jié)構(gòu)的晶體（點(diǎn)陣常數(shù)為a，按硬球模型計(jì)算） （1）分別計(jì)算原子在100、110和111晶向上的原子密度，并說明哪個晶向是密排方向； （2）計(jì)算原子在(100)、(110)和(111)晶面上的原子密度和三個面的面間距，并指出面間距最大的晶面。,注：按硬球模型，先把原子直徑計(jì)算出來,176,學(xué)習(xí)交流PPT,哪個方向是最密排方向？,111,177,學(xué)習(xí)交流PPT,100方向,178,學(xué)習(xí)交流PPT,110方向,179,學(xué)習(xí)交流PPT,111方向,180,學(xué)習(xí)交流PPT,18

41、1,學(xué)習(xí)交流PPT,182,學(xué)習(xí)交流PPT,183,學(xué)習(xí)交流PPT,下圖是某金屬晶胞的三個晶面，圖中小圓表示原子的位置，請確定： 該晶胞屬于哪個晶系？哪種晶體結(jié)構(gòu)？并繪了該晶胞的三維示意圖，請標(biāo)出坐標(biāo)及晶胞參數(shù)。 如果原子的重量為105g/mol，試計(jì)算該金屬的密度。NA=6.0231023,184,學(xué)習(xí)交流PPT,答案： (1) 屬于正交(斜方)晶系； 體心正交晶體結(jié)構(gòu)。 畫圖 a=0.3nm；b=0.4nm；c=0.35nm；=90。 (2),185,學(xué)習(xí)交流PPT,3、合金相結(jié)構(gòu),合金定義：2種或以上的金屬或金屬與非金屬 具有金屬特性，組成合金的基本的，獨(dú)立的物質(zhì)稱為組元。,常見合金：碳

42、鋼： Fe-C （C：0.03%-2%） 鑄鐵：Fe-C（C：2%-4.3%） 不銹鋼：Fe-Cr(Cr:12%-30%) 黃銅：Cu-Zn，青銅：Cu-Sn, 白銅：Cu-Ni K金：18K金（Au-Ni,Zn,Cu）,186,學(xué)習(xí)交流PPT,合金的分類,合金（組成和結(jié)構(gòu)差異）,固溶體,中間相（金屬間化合物及其固溶體）,固溶體是以某一組元為溶劑，在晶體點(diǎn)陣或晶格間隙上溶入其他組元原子所形成的均勻混合的固態(tài)溶體，保持著溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類型。其成分可在一定固溶度極限值內(nèi)波動，不能用分子式表示 中間相是組元所形成的金屬間化合物，溶劑與溶質(zhì)的比例固定，并且結(jié)構(gòu)與所有組元都不同，處于溶解限度的中間某個位

43、置 相：具有相同（連續(xù)變化）的成分，結(jié)構(gòu)和性能的部分,187,學(xué)習(xí)交流PPT,188,學(xué)習(xí)交流PPT,固溶體,置換型,間隙型,間隙位置,正常格點(diǎn),有限,無限,固溶體的分類,189,學(xué)習(xí)交流PPT,影響置換固溶體溶解度的因素,a. 晶體結(jié)構(gòu) b. 原子尺寸15% c. 化學(xué)親和力（電負(fù)性） d. 原子價 電子濃度：合金中價電子數(shù)目與原子數(shù)目的比值。 e. 溫度,相似則相溶,190,學(xué)習(xí)交流PPT,間隙固溶體 當(dāng)原子半徑相差太多時，一般進(jìn)入間隙，引起溶劑點(diǎn)陣的畸變，點(diǎn)陣常數(shù)增大。 所以間隙型固溶體不能無限固溶。 不僅與原子大小有關(guān)系還與晶隙的大小和形狀有關(guān)系。,a-Fe,-Fe,191,學(xué)習(xí)交流P

44、PT,固溶體的宏觀均勻和微觀不均勻性,引入短程序參數(shù)來描述固溶體的微觀不均勻性。,192,學(xué)習(xí)交流PPT,固溶體的性質(zhì),1、點(diǎn)陣常數(shù)變化 2、產(chǎn)生固溶強(qiáng)化強(qiáng)度硬度升高 3、物理和化學(xué)性能的變化結(jié)構(gòu)變化性能變化,193,學(xué)習(xí)交流PPT,中間相,中間相：凡不和相圖端際相連的相，是化合物或者以化合物為基的固溶體。 分類： 1、正常化合物 2、電子化合物 3、與原子尺寸因素有關(guān)的化合物 4、超結(jié)構(gòu)（有序固溶體） 鍵特點(diǎn)：金屬鍵與其他典型鍵（離子鍵、共價鍵）的混合，均具有一定的金屬性,間隙相和間隙化合物,拓?fù)涿芏严?這些論述均是指的合金！,194,學(xué)習(xí)交流PPT,1、正常價化合物 組成金屬和電負(fù)性較強(qiáng)的

45、IVA，VA, VIA族元素，按照原子價規(guī)律所形成的化合物 晶體結(jié)構(gòu)離子鍵化合物的結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性取決于電負(fù)性差 差越小，不穩(wěn)定，金屬性越強(qiáng)； 差越大，穩(wěn)定，趨于離子性化合物。,195,學(xué)習(xí)交流PPT,2、電子化合物（休姆羅塞里相） 晶體結(jié)構(gòu)主要取決于電子濃度 IB族的貴金屬（Ag,Au,Cu）與IIB,IIIA,IVA族元素,196,學(xué)習(xí)交流PPT,38,38-50,50-67,197,學(xué)習(xí)交流PPT,198,學(xué)習(xí)交流PPT,電子濃度化合物中每個原子平均所占有的價電子數(shù)（e/a）。如Cu3Al (3*1+3)/(3+1),注意：第VIII族元素的原子價電子數(shù)規(guī)定為零。,199,學(xué)習(xí)交流PPT,2

46、00,學(xué)習(xí)交流PPT,不符合化合價規(guī)律，其成分在一定范圍內(nèi)變化，可視為以化合物為基的固溶體，其電子濃度也在一定范圍內(nèi)變化。 金屬鍵為主，具有明顯的金屬性,201,學(xué)習(xí)交流PPT,3、與原子尺寸因素有關(guān)的化合物 結(jié)構(gòu)取決于原子尺寸差別,間隙相和間隙化合物,拓?fù)涿芏严?差很大時,中等程度差別,a、間隙相和間隙化合物 C、H、N、B等半徑較小的元素可與金屬形成間隙相或間隙化合物。 rX/rM0.59時，形成晶體結(jié)構(gòu)簡單的間隙相。 rX/rM0.59時，形成晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的間隙化合物。 H、N原子半徑小，均形成間隙相；B原子半徑大，形成間隙化合物。而C處于中間狀態(tài)，兩者均勻有。,202,學(xué)習(xí)交流PPT,

47、（1）間隙相 a、結(jié)構(gòu)簡單，與組元結(jié)構(gòu)均不同。非金屬原子占據(jù)晶格間隙中。 rX/rM0.414時，占據(jù)四面體間隙； rX/rM0.414時，占據(jù)八面體間隙； b、間隙相的成分有時會在一定范圍內(nèi)變化，可以視為以化合物為基的固溶體（第二類固溶體）。間隙相之間也可以固溶，有時是無限固溶。如：TiC-ZrC，TiC-VC. c、具有高的硬度和熔點(diǎn)。,203,學(xué)習(xí)交流PPT,Fe4N,N占據(jù)什么間隙，比例多少？ 結(jié)構(gòu)中還有幾個八面體間隙，在哪個位置,WC,204,學(xué)習(xí)交流PPT,（2）間隙化合物 a、 rX/rM0.59時，結(jié)構(gòu)復(fù)雜 b、間隙化合物中的金屬元素常常被其他金屬所置換，形成以化合物為基的固溶

48、體。 c、具有較高的硬度和熔點(diǎn)，但比間隙相稍低。,205,學(xué)習(xí)交流PPT,206,學(xué)習(xí)交流PPT,207,學(xué)習(xí)交流PPT,b、拓?fù)涿芏严啵═CP）,拓?fù)涿芏严嗍怯刹灰?guī)則的四面體填充空間的密堆結(jié)構(gòu),208,學(xué)習(xí)交流PPT,這些多面體具有如下特征： （1）面為三角形（2）凸形多面體（3）每個角和5-6個棱相連接,卡斯珀(Kasper)提出一些可以滿足上述堆垛方式的規(guī)則多面體（Kasper配位多面體）,209,學(xué)習(xí)交流PPT,210,學(xué)習(xí)交流PPT,211,學(xué)習(xí)交流PPT,（1）拓?fù)淅ニ瓜?Laves),AB2型密堆結(jié)構(gòu) Laves相的晶體結(jié)構(gòu)的典型代表 金屬間,MgCu2(立方)型,MgZn2(

49、六方)型,MgNi2(六方)型,電子濃度,1.33-1.75,1.80-2.00,1.80-1.90,212,學(xué)習(xí)交流PPT,拓?fù)? Laves -MgCu2,晶胞分子數(shù)：Z=8,213,學(xué)習(xí)交流PPT,214,學(xué)習(xí)交流PPT,Cu原子組成四面體，四面體頂點(diǎn)與頂點(diǎn)相連，形成層狀，每一密排層成3.6.3.6網(wǎng)絡(luò),215,學(xué)習(xí)交流PPT,216,學(xué)習(xí)交流PPT,Mg原子組成一種金剛石型結(jié)構(gòu)的四面體網(wǎng)絡(luò),217,學(xué)習(xí)交流PPT,（2）拓?fù)湎?218,學(xué)習(xí)交流PPT,中間相-4超結(jié)構(gòu)（有序固溶體）,某些在高溫具有短程有序的固溶體，當(dāng)其成分接近一定的原子比（AB,AB2,AB3），在緩冷到臨界溫度Tc時

50、，形成有序固溶體。 在XRD圖中就會有外加的線條，叫超結(jié)構(gòu)線。 異類原子之間的吸引大 長程有序度參數(shù)S表示有序化程度,219,學(xué)習(xí)交流PPT,超結(jié)構(gòu)形成過程 機(jī)理：形核和長大，過程是通過原子遷移過程實(shí)現(xiàn)； 成核短程有序的微小區(qū)域（有序疇） 長大各有序疇長大 接壤界面結(jié)構(gòu)相同，成為一體 不同的分界面，反相疇界 形成的影響因素：溫度、降溫速度和成分,220,學(xué)習(xí)交流PPT,中間相-5金屬間化合物性質(zhì),（1）超導(dǎo) （2）電學(xué)性能半導(dǎo)體 （3）強(qiáng)磁性能 （4）儲氫材料 （5）高溫性能 （6）耐蝕性能 （7）形狀記憶,221,學(xué)習(xí)交流PPT,1).具有超導(dǎo)性質(zhì)的金屬間化合物，如Nb3Ge，Nb3Al等；

51、 2).具有特殊電學(xué)性質(zhì)的金屬間化合物，如InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半導(dǎo)體材料用； 3).具有強(qiáng)磁性的金屬間化合物，如稀土元素（Ce，La，Sm，Pr，Y等）和Co的化合物，具有特別優(yōu)異的永磁性能； 4). 具有耐熱特性的金屬間化合物，如Ni3Al，NiAl，TiAl，Ti3Al，F(xiàn)eAl，F(xiàn)e3Al，MoSi2，NbBe12。ZrBe12等不僅具有很好的高溫強(qiáng)度，并且，在高溫下具有比較好的塑性； 5).具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性和消震性的金屬間化合物，如 TiNi，CuZn，CuSi，MnCu，Cu3Al等已在工業(yè)上得到應(yīng)用.,222,學(xué)習(xí)交流PPT,223,學(xué)習(xí)交流PPT,空

52、間群符號,224,學(xué)習(xí)交流PPT,2.4離子晶體結(jié)構(gòu),典型：堿金屬與鹵族元素形成的化合物晶體 離子間的相互作用： 吸引：庫侖力 排斥：電子云重疊； 或者電子的動能與電子密度成指數(shù)關(guān)系； 結(jié)構(gòu)規(guī)則：鮑林規(guī)則,1、負(fù)離子配位多面體規(guī)則 正離子處于負(fù)離子配位多面體中，離子半徑影響結(jié)構(gòu),225,學(xué)習(xí)交流PPT,2、電價規(guī)則 每個負(fù)離子的電價Z-等于或接近等于與之鄰接的各正離子靜電強(qiáng)度的總和。 3、點(diǎn)、線、面共用規(guī)則 考慮正離子間的斥力； 穩(wěn)定性：點(diǎn)線面 4、不同種類正離子配位多面體間連接規(guī)則 電價較高，配位數(shù)較低的正離子配位多面體之間，有盡量互不結(jié)合的趨勢。 5、節(jié)約規(guī)則 在同一晶體中，同種正離子與同

53、種負(fù)離子的結(jié)合方式應(yīng)最大限度地趨于一致。,AlO6八面體,226,學(xué)習(xí)交流PPT,典型離子晶體的結(jié)構(gòu),二元：AB型，AB2型，A2B3型 多元：ABO3型，AB2O4型,227,學(xué)習(xí)交流PPT,1、AB型化合物結(jié)構(gòu),a、CsCl型,簡單立方 空間群：Pm-3m 晶胞分子數(shù)：Z1 配位數(shù)均為8 分別處于對方的立方體間隙,228,學(xué)習(xí)交流PPT,*data for ICSD (Inorganic Crystal Structure Database) #44289 CopyRight ?2008 by Fachinformationszentrum Karlsruhe, and the U.S.

54、Secretary of Commerce on behalf of the United States. All rights reserved. Coll Code 44289 Rec Date 2000/07/15 Chem Name Cesium Chloride Structured Cs Cl Sum Cl1 Cs1 ANX AX D(calc) 4.03 Title Direct determination of self-consistent total energies and and charge densities of solids: a study of the co

55、hesive properties of the alkali halides Author(s) Cortona, P. Reference Physical Review, Serie 3. B - Condensed Matter (18,1978-) (1992), 46, 2008-2014 Unit Cell 4.11 4.11 4.11 90. 90. 90. Vol 69.43 Z 1 Space Group P m -3 m SG Number 221 Cryst Sys cubic Pearson cP2 Wyckoff b a Red Cell P 4.11 4.11 4

56、.11 90 90 90 69.427 Trans Red 1.000 0.000 0.000 / 0.000 1.000 0.000 / 0.000 0.000 1.000 Comments Measured cell at 298 K: 4.12 The structure has been assigned a PDF number (calculated powder diffraction data): 01-089-3627 The structure has been assigned a PDF number (experimental powder diffraction d

57、ata): 5-607 Structure calculated theoretically Structure type : CsCl X-ray diffraction from single crystal No R value given in the paper. At least one temperature factor missing in the paper. Atom # OX SITE x y z SOF H Cs 1 +1 1 a 0 0 0 1. 0 Cl 1 -1 1 b 0.5 0.5 0.5 1. 0 *end for ICSD #44289,229,學(xué)習(xí)交流

58、PPT,b、NaCl型,面心立方 空間群：Fm-3m 配位數(shù)均為6 晶胞分子數(shù)：Z=4 可以認(rèn)為Na、Cl兩個面心立方格子的穿插 分別處在對方晶格的什么間隙（八面體間隙）,230,學(xué)習(xí)交流PPT,c、立方ZnS型(閃鋅礦-ZnS),立方晶系，面心立方點(diǎn)陣 空間群：F-43m 配位數(shù)均為4，理論上按原子大小比例是6，為什么不是6？ 晶胞分子數(shù)：Z4 可以認(rèn)為S、Zn兩套面心立方格子的穿插（對角線1/4） 分別處在對方晶格的什么間隙 (1/2四面體間隙),每個S被幾個ZnS4四面體所共有?,231,學(xué)習(xí)交流PPT,可以認(rèn)為S、Zn兩套面心立方格子的穿插（對角線1/4）,232,學(xué)習(xí)交流PPT,233,學(xué)習(xí)交流PPT,d、六方ZnS型(纖鋅礦),六方晶系 空間群：P63mc 配位數(shù)均為4 晶胞分子數(shù)：Z2,晶胞,234,學(xué)習(xí)交流PPT,坐標(biāo)： S2-：0 0 0，2/3 1/3 1/2 Zn2+：0 0 5/8，2/3 1/3 1/8,S2-：2/3 1/3 0 Zn2+：2/3 1/3 3/8,235,學(xué)習(xí)交流PPT,可以認(rèn)為S、Zn兩套六方密堆格子穿插構(gòu)成。 分別處在對方晶格的什么間隙(1/2四面體間隙) ？,每個S被幾個ZnS4四面體所共有?,2