晶体学基础与典型金属的晶体结构.ppt

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1、主讲教师董艳春《材料科学基础》第一章材料的晶体结构同学们好！《材料科学基础》结构线纯金属的晶体结构固态合金的相结构晶体缺陷、固态扩散金属塑性变形与再结晶凝固线纯金属的凝固二元合金相图铸件与铸锭的凝固铁碳合金相图三元合金相图第13页《材料科学基础》第一章晶体结构返回第一节晶体学基础第二节典型金属的晶体结构第1页材料科学基础教程第一节晶体学基础1.金属原子结合和金属键2.晶体与非晶体3.空间点阵、晶格与晶胞4.晶体结构与空间点阵5.布拉非点阵及晶系6.晶向指数与晶面指数第2页第一节工程材料中的原子排列硅表面原子排列碳表面原子排列第一节晶体学基础第一

2、节晶体学基础一.金属原子结合和金属键（一）双原子作用模型（二）结合键第3页第一节返回幻灯片4首页平衡位置-d＝d0的位置（即作用力为零，结合能最低）第4页（一）.双原子作用模型结论：1.金属原子呈规则排列。2.大多数金属原子趋于紧密排列或次紧密排列。长程力－原子间的吸引力。短程力－原子间的排斥力。第一节晶体学基础（二）结合键金属键：正离子之间、自由电子之间、正离子与自由电子之间的相互作用使金属原子牢固的结合在一起，此种键结合成为金属键。第5页第一节晶体学基础金属键既无饱和性又无方向性，形成低能量的密堆结构。当金属受力变形而改变原子之间的相互位

3、置时，不至于使金属键破坏，这就使金属具有良好延展性，并且，由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电和导热性能。离子键：离子晶体中正负离子静电引力较强，结合牢固。其熔点和硬度均较高。另外，在离子晶体中很难产生自由运动的电子两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。共价键键合的基本特点是核外电子云达到最大的重叠，形成“共用电子对”，有确定的方位，且配位数较小。图1.6SiO2中硅和氧原子间的共价键示意图共价键:（五）范德华力属物理键，系一种次价键，没有方向性和饱和性。二.晶体与非晶体晶体－单晶体与多晶体晶体非晶体组成物质微粒

4、呈有规律的周期性排列组成物质微粒无规则排列固定熔点无固定熔点单晶体具有各向异性各向同性第6页第一节晶体学基础单晶体ABC单晶体与多晶体第7页第一节晶体学基础晶体结构三.空间点阵、晶格与晶胞空间点阵--由具有相同的周围环境阵点构成的阵列，且无限大。2.晶格-空间几何格架。3.晶胞-晶格中最小的几何单元。规律性、对称性和周期性晶胞参数-晶格常数:a、b、c棱间夹角:α、β、γ第一节晶体学基础空间点阵和晶体结构的区别与联系空间点阵晶体结构质点实际排列的抽象晶体中原子或分子实际排列点阵中的点都具有相同的周围环境质点周围几何环境不完全相同只有14种有无限

5、种联系－不同的晶体结构可以归属于同一空间点阵。区别－第一节晶体学基础如NaCl结构、金刚石结构，结构虽然不同，但都属于同一点阵即面心立方点阵（简称fcc点阵）。空间点阵和晶体结构的区别与联系第一节晶体学基础四.布拉非点阵(14种)及晶系(7个晶系)1.三斜晶系2.单斜晶系第一节晶体学基础3.正交晶系第一节晶体学基础4.六方晶系5.菱方晶系第一节晶体学基础6.四方晶系7.立方晶系第一节晶体学基础布拉非点阵及晶系布拉非点阵又是空间点阵－14种，归属于七个晶系：立方晶系－a=b=c,α=β=γ=90o四方晶系－a=b≠c,α=β=γ=90o六方晶系－

6、a1=a2=a3,α=β=90o,γ=120o三斜晶系－a≠b≠c，α≠β≠γ≠90o单斜晶系－a≠b≠c，α=γ=90o≠β棱方晶系－a=b=c,α=β=γ≠90o正交晶系－a≠b≠c，α=β=γ=90o，第14页第一节晶体学基础五.晶向指数与晶面指数(一）立方晶系的晶向指数与晶面指数(二）六方晶系的晶向指数与晶面指数第15页第一节晶体学基础立方晶系晶向指数与晶面指数2.晶面指数的表示方法3.晶向指数与晶面指数的位向关系4.晶面间距5.晶带（晶带轴与晶带面）1.晶向指数的表示方法第16页第一节晶体学基础晶向指数的表示方法：（1）在晶向中任选一

7、点为原点作OX、OY、OZ三坐标轴，建立直角坐标系。（2）以一个晶格常数a为度量单位，求出晶向任意一点的坐标值（x,y,z）。（3）化简成最小的整数放入[uvw]内。1.晶向指数－表示某晶向的空间几何方位。用[uvw]表示。第一节第一节晶体学基础晶向指数小结一个晶向指数代表空间相互平行且方向相同的一组晶向。2.将各指数乘以-1如[001]与[00]代表空间另一组晶向。3.晶向上原子排列规律相同但空间方位不同的晶向属于同一晶向族，用表示。第一节第一节晶体学基础晶向族所包括的晶向指数计算方法1.若u、v、w三数都不等且都不等于0时，此晶

8、向族包括2×3!×4组晶向。2.若u、v、w三数中有两个数相等则保括2×；有三个数相等则保括：2×3.若u、v、w三数中有一位数为0，则晶向指数除于2