固体材料的晶体结构

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1、1.2固体材料的晶体结构CrystalStructuresofSolidMaterials1.2.1纯金属的晶体结构Crystalstructuresofpuremetals1.典型金属的晶体结构2.晶体中的晶面与晶向(以立方晶系为例说明)1.2.2共价晶体与离子化合物的晶体结构Crystalstructuresofcovalentandioniccrystals1.2.3实际晶体的结构特征StructureCharacteristicsofRealCrystals1.点缺陷（pointdefects）2.线缺陷（lineardefects）即位错dislocation3.面缺

2、陷（planardefects）1.2.4同素异构(晶)转变(亦称多晶型转变)Allotropyandpolymorphism1.典型金属的晶体结构在已知的80余种金属元素中，大都属于体心立方、面心立方或密排六方晶格中的一种。①球体堆砌模型；②晶格常数a③原子半径r=?④晶胞原子数n=?⑤配位数C=?⑥致密度K=?⑦同类金属1.2.1纯金属的晶体结构Crystalstructuresofpuremetals1.典型金属的晶体结构（1）体心立方晶格(bodycenteredcubic，缩写为BCC或bcc)（a）模型；（b）晶胞；（c）晶胞原子数图1.2体心立方晶胞示意图①原子堆

3、砌模型：②晶格常数：a③晶胞原子数n：2④原子半径r：r＝a1.典型金属的晶体结构（1）体心立方晶格(bodycenteredcubic，缩写为BCC或bcc)（a）模型；（b）晶胞；（c）晶胞原子数图1.2体心立方晶胞示意图⑤配位数C：C=8⑥致密度K：K=nv/V=2×4/3πr3/a3＝0.68＝68％。⑦同类金属实例：α-Fe，Cr，Mo，W，V，Nb，β–Ti，Ta等约30余种。（2）面心立方晶格(facecenteredcubic，缩写为FCC或fcc)1.典型金属的晶体结构（a）模型；（b）晶胞；（c）晶胞原子数图1.3面心立方晶胞示意图①原子堆砌模型；②晶格常数

4、；③晶胞原子数n；④原子半径r；⑤配位数C；⑥致密度K；⑦同类金属实例晶格常数：晶胞的各条棱边的长度,a原子半径r：晶胞中相距最近的两个原子间平衡距离的1/2，即r=a晶胞原子数n:指完全属于此晶胞所独有原子数目n=1/8×8+1/2×6=4致密度K：晶胞中原子占有体积与整个晶胞体积的比值,即K=(n×4/3πr3）/a3＝0.74配位数C：晶格中与任一原子相距最近且等距离原子数目,C=12同类金属实例：γ-Fe,Cu,Al,Pb,Au,Ag,Ni等1.典型金属的晶体结构（a）模型；（b）晶胞；（c）晶胞原子数图1.3面心立方晶胞示意图（2）面心立方晶格（FCC，fcc）图1.

5、4面心立方晶格的配位数（3）密排六方晶格(hexagonalclose-packed，缩写HCP或hcp)1.典型金属的晶体结构图1.5密排六方晶胞示意图①原子堆砌模型；②晶格常数；③晶胞原子数n；④原子半径r；⑤配位数C；⑥致密度K；⑦同类金属实例1.典型金属的晶体结构表1.1三种典型金属晶体结构特点1.典型金属的晶体结构【例题1-1】已知纯金属铝的原子直径为0.28683nm，试求其晶格常数。i.分析：纯金属铝的晶体结构系FCC，在FCC晶胞中r=a，那么d=2×a，其晶格常数a与原子直径d之间的关系就十分明确了。ii.解答：因d=2×a，所以a=×d=×0.28683=

6、0.4056nm。因此，金属铝的晶格常数为0.4056nm。iii.归纳与引申：对于立方晶胞来说，晶格常数a与原子半径r之间的关系应符合关系式：r=a（FCC），或r=a（BCC）。因此，遇到此类问题时首先应判明是FCC还是BCC晶胞，这是最关键之处；其次，应分析已知条件与所求解问题之间的关系；再之，在运用此关系式计算后，注意计算结果是否直接符合题意。iv.请思考：若已知某纯金属的晶格常数值，如何求其原子半径呢？晶体中各种方位上的原子面称为晶面;各个方向上的原子列称为晶向。晶体的许多性能(如各向异性等)和行为都和晶体中特定晶面和晶向密切相关。通常用晶面指数和晶向指数分别表示

7、晶面和晶向,晶面指数与晶向指数又统称密勒（Miller）指数。2.晶体中的晶面与晶向（以立方晶系为例说明）（1）晶面指数表示法(如图1-6中ABCD晶面):①设坐标选晶胞中任意结点为空间坐标系的原点(但注意不要把原点放在欲定的晶面上)，以晶胞的三条棱边为空间坐标轴OX、OY、OZ;②求截距以晶格常数a、b、c分别为OX、OY、OZ轴上的长度度量单位，求出欲定晶面在三个坐标轴上的截距(即1，1，∞);③取倒数将所得三截距之值变为倒数(即1，1，0);④化简将所得三倒数值按比例化为最小简单整数(