ch2晶体结构.ppt

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1、第二章晶体结构晶体学基础金属的晶体结构离子晶体和共价晶体晶体最初——具有规则外形的天然矿物。现在——晶体的规则几何外形是内部结构规律的外在反映。近代的科学研究表明了下面的两个基本事实:晶体的基本特征是：组成该材料的内部的微观粒子(原子,分子,离子等)在三维的空间做有规则的周期性的排列。材料的性能也决定于这种排列的规律。2.1.1空间点阵和晶胞1、实际晶体——完整无缺的理想晶体——简化为空间点阵：每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为阵点。在空间呈周期性规则排列——晶体中质点的排列规律性具有完全相同的周围环境由阵点在三维空间规则排列的阵列——空间点阵，简称点阵。2.1晶体学基础2、晶胞——

2、具有代表性的点阵基本组成单元。作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞——最能反映该点阵的对称性选取晶胞的原则：1).应反映出点阵的最高对称性2).棱和角相等的数目应最多3).当棱边夹角存在直角时，直角数目应最多4).在满足上述条件的情况下，晶胞应具有最小的体积。3、点阵参数——描述晶胞的形状和大小：采用3个点阵矢量a，b，c来描述晶胞——完全确定了此空间点阵平行六面体中交于一点的三条棱边的边长a，b，c（称为点阵常数）及棱间夹角α，β，γ共6个点阵参数来表达。4、布拉菲点阵与晶系7个晶系——根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵归属于7种类型。

3、三斜、单斜、正交、六方、菱方、四方、立方三斜a≠b≠c,α≠β≠γ≠90o单斜a≠b≠c,α=β=90o≠γ正交a≠b≠c,α=β=γ=90o六方a=b,α=β=90o,γ=120o菱方a=b=c,α=β=γ≠90o四方a=b≠c,α=β=γ=90o立方a=b=c,α=β=γ=90o布拉非点阵晶系布拉非点阵晶系简单三斜三斜简单六方六方简单单斜底心单斜单斜简单菱方菱方简单正交底心正交体心正交面心正交正交简单四方体心四方四方简单立方体心立方面心立方立方空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象。14种布拉菲点阵——按照“每个阵点的周围环境相同”的要求，布拉菲（BravaisA.）用数学方法

4、推导出能够反映空间点阵全部特征的单位平行六面体只有14种，这14种空间点阵也称布拉菲点阵。12314121389101167452.1.2晶向指数和晶面指数国际通用密勒（Miller）指数——标定晶体中不同方位的晶向和晶面。1.晶向指数确定步骤：1)坐标系——以晶胞的某一阵点O为原点，过原点O的晶轴为坐标轴x,y,z,以晶胞点阵矢量的长度作为坐标轴的长度单位。2)晶向矢量——过原点O作一直线OP，使其平行于待定晶向。3)坐标——在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的3个坐标值。4)化整——将这3个坐标值化为最小整数u、v、w，加以方括号，[uvw]即为待定晶向的晶向指数。2.晶面

5、指数标定步骤：1)参考坐标系——设置方法与确定晶向指数时相同；2)求截距——待定晶面在三个晶轴上的截距，若该晶面与某轴平行，则在此轴上截距为无穷大；若该晶面与某轴负方向相截，则在此轴上截距为一负值；3)取倒数——各截距的倒数；4)化整——将三倒数化为互质的整数比，并加上圆括号，即表示该晶面的指数，记为(hkl)。晶向指数所代表的不仅是某一晶向，而是代表着一组相互平行的晶向。在晶体内凡晶向上原子的分布完全相同，只是空间位向不同的晶向可以归并为同一晶向族，以晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表着一组相互平行的晶面。在晶体内凡晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，只是空间位向不同的晶面可

6、以归并为同一晶面族，以{hkl}第二章晶体结构晶体学基础金属的晶体结构离子晶体和共价晶体2.2.1三种典型的金属晶体结构面心立方结构A1或fcc体心立方结构A2或bcc密排六方结构A3或hcp晶胞中的原子数点阵常数与原子半径配位数和致密度2.2金属的晶体结构1).晶胞中的原子数体心立方晶体每个角上的原子只有1/8个属于这个晶胞,晶胞中心原子完全属于这个晶胞,所以体心立方晶胞中的原子数为8×(1/8)+1=2.1.体心立方晶格原子沿立方体对角线紧密接触.设晶格常数为,则立方体对角线长度为,等于4个原子半径,所以体心立方晶胞中的原子半径.2).原子半径3).配位数配位数是指晶体结构中与任一个原子最

7、近的原子的数目.体心立方晶格的配位数为8.体心立方晶格的致密度为:立方体内的球体的体积/立方体的体积4).致密度密排面{110}密排方向:<111>6).原子堆垛方式原子堆垛方式为ababab.原子面的空隙是有四个原子所构成的,原子排列的紧密程度较差,通常称为次密排面.aba5).原子密排面和密排方向1>八面体间隙为不对称的扁八面体间隙.间隙原子半径的计算:间隙半径为顶点原子至间隙中心的距离减去原