建筑材料之晶体材料的结构.pptx

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1、第二章晶体材料的结构引言晶体学基础知识纯金属常见的晶体结构立方晶系晶向与晶面材料实际的晶体结构1.材料的结构（Architecture）材料的结构有两个层次，一种是原子尺度的结构(atomic-scalearchitecture),在材料学中常称为晶体结构或相结构(Crystalline/latticestructure)，对应有晶体(crystal)和非晶体(non-crystal)；微观尺度的结构(microscopic-scalearchitecture)，在材料学科中常称为显微组织(microstructure)，对应于金相（morph

2、ology）。一、引言2.材料的结构对性能的影响晶体结构对性能的影响二、晶体学基础知识非晶体原子排列：粒子(原子、离子或分子)无规则的堆积。特点：各向同性；黏度为其力学性能的基本参数，能保持自己形状的为固体，不能保持自己形状的为液体；随温度的升高黏度减小，在液体和固体之间没有明显的温度界限。半晶常出现在高分子材料或复合材料中结晶度其中晶体所占的比例晶体原子排列：粒子(原子、离子或分子)在三维空间呈周期性的规则重复排列。一般情况下金属材料都是晶体。特点：各向异性：不同方向原子的排列方式不相同，因而其表现的性能也有差异固定的熔点：排列规律能保持时呈

3、现固体，温度升高到某一特定值，排列方式的解体，原子成无规则堆积，这时大多呈现不能保持自己形状的液体。晶体晶体－结构测定Thetransmissionelectronmicroscopecanbeusedtoimagetheregulararrangementofatomsinacrystallinestructure.Thisatomic-resolutionviewisalongindividualcolumnsofgalliumandnitrogenatomsingalliumnitride.Thedistancemarkeris113pi

4、cometersor0.113nm.0.113nm晶体－结构测定基本概念晶体：原子（或离子、分子)在三维空间呈周期性则规排列的物质称为晶体。晶格：为表示晶体中原子排列的规律，用假想的直线连接各原子的平衡位置而形成的一个三维的几何格架称晶格。晶格中各直线的交点（原子的平衡位置）称结点。晶胞：组成晶格最小的几何单元称晶胞。常以晶格常数a、b、c和轴间夹角α、β、γ表示晶胞的形状和大小。晶胞选取原则:晶胞在三维空间重复堆砌可构成整个空间点阵，通常为小的平行六面体。晶胞的选取要满足：①能充分反映整个空间点阵的对称性；②具有尽可能多的直角；③体积要最小

5、；平行六面体的三个棱长a、b、c和及其夹角α、β、γ，可决定平行六面体尺寸和形状，这六个量亦称为点阵常数。按点阵常数分类晶系三、纯金属的晶体结构体心立方晶格（body-centredcube,简称bcc），立方体的8个顶点及中心都有1个原子。体对角线上的三个原子紧邻相切属于体心立方晶格的金属有:钠(Na);钾(K);铬(Cr);钼(Mo);钨(W);钒(V);钽(Ta);铌(Nb)等。α-铁(α-Fe);面心立方晶格face-centredcube,简称fcc）立方体的8个顶点及每个面的中心都有1个原子面对角线上的三个原子紧邻相切属于面心立

6、方晶格的金属有:金(Au);银(Ag);铜(Cu);铝(Al);镍(Ni);铂(Pt);铅(Pb)等。γ-铁(γ-Fe)；密排六方晶格（hexagonalclose-packedlattice，简称hcp）晶胞内每一原子与周围6个原子相切，与上、下层各3个原子也相切，是最紧密的原子排列方式。底面上相邻原子都紧邻相切属于密排六方晶格的金属有:镁(Mg);锌(Zn);镉(Cd);α–钛(α–Ti);铍(Be)等。比较fcc、hcp的结构，两者的配位数与致密度都相等，所以,fcc与hcp都是最紧密的原子排列形式。fcchcp四、立方晶系中的

7、晶向与晶面晶向：晶体中各方向的原子列晶面：晶体中各方位的原子面为了研究晶向与晶面在晶体中的作用，须用数学方式描述其位向晶向指数表示各原子列方向的数学符号标定步骤⑴从零引射线；⑵取点求坐标；如1，1，0⑶变简加方括：[110]（数字间不加标点，0表示平行于某一坐标平面，有负号则置于数字上方）说明⑴一个晶向指数表示一系列平行同向的晶向，[uvw]与[uvw]平行反向。⑵所有原子排列规律相同，方向不同的晶向属同一晶向族。一晶向族中的各晶向的指数的数字相同，但符号、次序不同，以〈uvw〉记之。如〈100〉晶向族包括[100]、[010]、[001]三

8、个晶向及反向[100]、[010]、[001]，共计6个晶向。思考：〈123〉晶向族包括多少晶向？晶面指数表示各原子面方位的数学符号标定步骤⑴三轴求截