材料科学基础课件 02材料中的晶体结构.ppt

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1、1第二章材料中的晶体结构2.1晶体学基础2.2纯金属的晶体结构2.3离子晶体和共价晶体的结构2晶体结构：晶体中原子、离子或分子在空间规则排列的特征。第一节晶体学基础二维晶体结构3空间点阵(Spacelattice)：将原子（离子、分子）抽象为几何质点，由这些点在三维空间作周期性的规则排列所组成的三维阵列。构成点阵的每一个点称为阵点。每个阵点周围环境完全相同。晶格：将阵点用多组相互平行的直线连接形成的空间格架。4晶胞：晶格中能够代表晶体中原子排列特点和规律性的最小体积单元。要求：能够充分反映整个空间

2、点阵的对称性，有尽可能多的直角并且体积尽可能小，对称性尽可能高。acbαβγacbαβγ表征：晶轴、点阵常数、夹角、基矢简单晶胞：只在每个角上有阵点复合晶胞：内部或面上还有阵点5晶系和Bravais点阵6三斜六方x1菱方单斜四方x2立方x3正交x47最小化原则eg.为什么没有底心和面心四方？？？8晶格和晶体结构+=FeAl9晶向和晶面指数化晶向：空间点阵中各阵点列的方向，代表原子列的方向。代表了相互平行、方向一致的一组晶向。[uvw]晶向族：代表晶体中原子排列相同，但空间位向不同的一组晶向。

3、w>晶面：通过空间中任一组阵点的平面，代表了原子平面。代表一组相互平行的平面。（hkl）晶面族：原子排列相同，但位向不同的各族晶面。{hkl}10晶向指数化过程建立坐标系（以某一阵点为原点O,以三个基矢为坐标轴,以晶胞边长作为坐标轴的长度单位）作直线OP（平行于待标定的晶向或晶向直线通过坐标原点）确定通过原点直线上任一点的坐标值并化为最小整数，[UVW]11acb[100][110][111]常用晶向12晶面指数化过程建立坐标系确定晶面在各坐标轴上的截距取截距的倒数，并化为最小的简单整数（hkl）

4、acbxyz(112)(110)(111)(001)同指数晶向和晶面相互垂直方向和符号相关位置和倍数相关131415六方晶系指数化acbi晶面(hkil)，i≡－(h＋k)晶向[uvtw]，t＝－(u＋v)建立四轴坐标系16晶向a1a2a3c晶面17晶体学定理晶带：相交和平行于某一晶向直线[uvw]的所有晶面（hkl）的组合称为晶带。其中晶向直线称为晶带轴。同一晶带中各晶面称为共带面。通常用晶带轴指数表示晶带。晶带定理：hu+kv+lw=0立方晶体中,[hkl]⊥(hkl)hu＋kv＋lw＝0，那

5、么[uvw]在(hkl)上18如果晶带[uvw]包含(h1k1l1)和(h2k2l2)两个晶面，则,如果(hkl)同属于[u1v1w1]和[u2v2w2]两个晶带，则19两平行晶面间距立方晶体晶向长度晶面夹角晶向夹角晶胞体积一般是晶面指数数值越小，其面间距较大，并且其阵点密度较大202.2纯金属的晶体结构由于金属键没有方向性和饱和性，使大多数金属晶体都具有紧密排列、对称性高的简单晶体结构。典型金属晶体结构：fcc、bcc、hcp21堆垛方式Fcc密排面{111}，密排方向<110>,堆垛次序：AB

6、CABCABC……AAABBBCCC22ABA:第三层位于第一层正上方ABC:第三层位于一二层间隙23HCP密排面{0001}，密排方向<11-20>堆垛次序:ABABABAB……24Bcc密排面{110}，密排方向<111>，堆垛次序ABABABAB……25金属晶体学常数点阵常数：晶胞棱边长度。与原子半径和晶型有关系。晶胞内原子数：位于面、棱、角的原子为几个晶胞共有。26致密度：晶体结构中原子体积所占总体积的百分数。配位数：晶体中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。27structurea0vs

7、.ratomspercellcoordinationNumberpackingfactorexamplesSC160.52Polonium(Po),α-MnBCC280.68Fe,Ti,W,Mo,Nb,Ta,K,Na,V,Zr,CrFCC4120.74Fe,Cu,Au,PtAg,Pb,NiHCP2120.74Ti,Mg,Zn,BeCo,Zr,Cd金属晶体学常数表28晶体间隙：六个原子间八面体间隙29晶体间隙：四个原子间四面体间隙30nCNξintersticesdi/daoct.tete.oct.

8、tete.BCC280.6866/2=31212/2=60.150.29FCC4120.7444/4=188/4=20.410.22HCP6120.7466/6=11212/6=20.410.2231多晶型性外界温度、压力等条件改变时，元素晶体结构发生变化，这种性质称为多晶型性。（同素异构转变）发生晶型转变时，体积、强度、塑形、磁性、导电性等将发生改变。BCCBCCFCC3233晶体结构中的原子半径：密排晶体中相切刚性球中心距离的一半称为原子半径。影响因素：温度与压力：影响原子热振