工程材料学之晶体材料的结构.ppt

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1、第二章晶体材料的结构晶体学基础知识立方晶系晶向与晶面纯金属常见的晶体结构材料的实际晶体结构第一节晶体结构基础知识晶体结构概念材料的性能不仅与其组成原子的本性及原子间结合键类型有关，还与晶体中原子在三维空间长程有序排列方式有关。原子在三维空间的有序排列特征称为晶体结构。不同材料其原子可能具有不同的空间排列——不同的晶体结构。甚至同一种材料，在不同的环境下也有不同的原子排列——同素异构。如：C，Fe一、晶格及晶胞晶格：晶体材料中原子的排列是具有长程有序（即：平移对称性）的。将晶体中在三维空间有序排列的原子视为等径的刚球

2、质点，并在三维空间中紧密堆积，然后用一些假想的平行直线，将所有质点的中心连接起来，便构成了一个三维的几何格架。这个抽象出来的用于描述原子在晶体中的位置和排列方式的几何格架，称为晶格。晶格中各线的交点称为结点（或阵点）。第一节晶体基础知识第一节晶体基础知识晶胞从晶格中取一个最小的立体单元（最小的平行六面体）称为晶胞。晶格是晶胞在空间的叠加。晶胞的选择原则：①能充分反映整个空间点阵的对称性。②晶胞内的棱、角相等的数目最多，且具有尽可能多的直角。③体积要最小。二、晶系第一节晶体基础知识一、晶格常数在晶胞中取某一点为原点（

3、通常取在左下角后面一结点），建立坐标系，以晶胞的三个棱边作为坐标轴x，y，z（可以是垂直的，也可以不垂直）。以三边的长度a，b，c及相互间夹角α，β，γ六个参数来表示晶胞的大小和形状，其中三棱边的长度a，b，c称为晶格常数，它们反映了晶胞的大小。按a、b、c是否相等，α、β、γ是否为直角将全部晶体分为7个晶系：二晶格常数与晶系三、14种晶胞（点阵）或Bravais点阵第一节晶体基础知识1、7个简单晶胞（晶胞中只含有一个原子）a=b=c,===90abc,==90a=bc,==90=1

4、20abc,90a=b=c,==90a=bc,===90abc,===90角顶原子：8个单胞共有；面上原子：2个单胞共有；胞内原子：单胞独有2、7个复杂晶胞（晶胞中所含原子数大于1）a=b=c,===90a=bc,===90abc,===90abc,==90abc,===90第二节立方晶系晶向与晶面指数一、晶向与晶面的概念晶向：在晶胞中，通过若干原子中心（结点）连接一起的具有不同空间方位的直线——晶向任何两个

5、结点间的连线即构成一个晶向。晶面：在晶胞中，通过若干原子中心构成的二维平面——晶面二、晶向指数的标定1、为什么要标定：区别不同方位的晶向,因为材料在不同晶向上会表现出不同的性能。标定形式：采用miller指数（英国晶体学家，1939）2、标定方法：以晶胞中某一原子为原点，建立坐标系，以三棱边为坐标轴；以a，b，c为单位矢量；2.在晶向上任取两点，坐标为：(x1,y1,z1)(x2,y2,z2)；3.计算x2-x1：y2-y1：z2-z1；化成最小整数比u：v：w；放在方括号[uvw]中，不加逗号，负号记在上方。A（

6、x1,y1,z1）B（x2,y2,z2）说明：（a）一个晶向指数表示的是一组互相平行，方向一致的所有晶向。因为晶体中的原子排列具有对称性，相互平行的直线上的原子排列完全一样。如：AB=DE坐标：A（1，1，0）B（0，1，1）C（1，1，1）O（0，0，0）举例:求AB,OC晶向指数B(0,1,1)A(1,1,0)C(1,1,1)O(0,0,0)DEB(0,1,1)（b)晶向族B(0,1,1)A(1,1,0)C(1,1,1)O(0,0,0)DEB(0,1,1)如：AO(OA),DE(ED),OB(BO),DC(CD

7、)等均为同等的，可用OA表示，即：<110>由于晶体中原子排列的对称性，存在许多原子排列相同，但方向不同的晶向，在晶体学上，这些晶向是同等的,统称为晶向族，用〈uvw〉表示.共12个可见任意交换指数的位置和改变符号后的所有结果都是该族的范围。原子排列相同的晶向具有相同的性质三、晶面指数的标定为什么标定：区别不同方位，不同原子排列的晶面，同样以Miller指数标定标定方法：建立坐标系：以一个原子中心为原点，以三棱边为坐标轴，以a，b，c为单位矢量；求出待标定晶面在三个坐标轴上的截距，如m、n、p；计算其倒数b1b2b

8、3；化成最小、整数比h：k：l；放在圆方括号(hkl)，不加逗号，负号记在上方。3举例标定右图中阴影晶面的指数求截距OX＝1，OY＝1，OZ＝∞求倒数1/1，1/1,1/∞→1，1，0写出晶面指数（110）求截距OX＝-1，OY＝∞，OZ＝1求倒数-1/1,1/∞,1/1→-1，0，1写出晶面指数:注意：（hkl）表示一组相互平行的晶面。如A面，B面具有相同