晶体学基础课件.ppt

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1、第二章材料中的晶体结构主要内容：一、晶体学基础二、典型晶体结构及其几何特征§2.1晶体与非晶体1.晶体的定义物质的质点(分子、原子或离子)在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质叫晶体。2.非晶体非晶体在整体上是无序的；近程有序。图材料中原子的排列（1）周期性（不论沿晶体的哪个方向看去，总是相隔一定的距离就出现相同的原子或原子集团。这个距离称为周期）液体和气体都是非晶体。（2）有固定的凝固点和熔点.（3）各向异性（沿着晶体的不同方向所测得的性能通常是不同的：晶体的导电性、导热性、热膨胀性、弹性、强度、光学性质）。3.晶体的特征a.根本区别：质点是否在三

2、维空间作有规则的周期性重复排列b.晶体熔化时具有固定的熔点,而非晶体无明显熔点,只存在一个软化温度范围c.晶体具有各向异性，非晶体呈各向同性（多晶体也呈各向同性，称“伪各向同性”）4.晶体与非晶体的区别玻璃经高温长时间加热后能形成晶态玻璃通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下来也可能得到非晶态获得非晶态的金属和合金（采用特殊的制备方法）5.晶体与非晶体的相互转化思考题常见的金属基本上都是晶体,但为什么不显示各向同性?多晶中各个晶粒往往取向不同，所以多个晶粒集合在一起在任一方向上都显示不出某一个晶向的特性来。§2.2.1空间点阵和晶胞1.基本概念（1）阵点、

3、空间点阵阵点：为了便于研究晶体中原子(分子或离子)的排列情况，将晶体看成是无错排的理想晶体，忽略其物质性，抽象为规则排列于空间的无数几何点。这些点代表原子(分子或离子)的中心，也可是彼此等同的原子群或分子群的中心，各点的周围环境相同。可能在每个结点处恰好有一个原子，也可能围绕每个结点有一群原子（原子集团）。空间点阵：阵点的空间排列称为空间点阵。§2.2晶体学基础（2）晶格将阵点用一系列平行直线连接起来，构成一空间格架叫晶格。（3）晶胞从点阵中取出一个仍能保持点阵特征的最基本单元叫晶胞。在空间点阵中，能代表空间点阵结构特点的是小平行六面体。整个空间点阵可由晶胞

4、作三维的重复堆砌而构成。图空间点阵（1）晶胞几何形状能够充分反映空间点阵的对称性；（2）平行六面体内相等的棱和角的数目最多；（3）当棱间呈直角时，直角数目应最多；（4）满足上述条件，晶胞体积应最小。图晶胞的选取2.晶胞的选取原则：晶胞的尺寸和形状可用点阵参数来描述，它包括晶胞的各边长度和各边之间的夹角。图晶胞、晶轴和点阵参数3.描述晶胞的六参数§2.2.2晶系和布拉菲点阵1.晶系奥古斯特·布拉菲（AugusteBravais，又译布拉伐、布喇菲，1811年－1863年），法国物理学家，于1845年得出了三维晶体原子排列的所有14种布拉菲点阵结构，首次将群的概

5、念应用到物理学，为固体物理学做出了奠基性的贡献。除此之外，布拉菲还对磁性、极光、气象、植物地理学、天文学和水文学等方面进行过研究。§2.2.2晶系和布拉菲点阵1.七个晶系按照“每个阵点的周围环境相同”的要求，最先是布拉菲（A.Bravais）用数学方法证明了只能有14种空间点阵。通常人们所说的点阵就是指布拉菲点阵。图布拉菲点阵2.十四种布拉菲点阵思考题体心单斜点阵是不是一个新的点阵？体心单斜点阵晶胞为ABCD-EFHG。可以连成底心单斜点阵，其晶胞为JABD-KEFG。晶体结构和空间点阵的区别空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期

6、性和对称性，由于各阵点的周围环境相同，它只能有14中类型晶体结构则是晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构是无限的。图结构相似的不同点阵图几种晶体结构的点阵分析(a)γ-Fe(b)NaCl(c)CaF2(d)ZnS晶向：空间点阵中各阵点列的方向。晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。WilliamH.Miller矿物学家（1801-1880，英国）§2.2.3晶面指数和晶向指数在材料科学中，讨论晶体的生长、变形和固态相变等问题时，常要涉及到晶体的某些方向（晶向）

7、和某些平面（晶面）。(1)建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上；(2)确定该晶向上距原点最近的一个阵点P的三个坐标值(xa，yb，zc)；(3)将x，y，z化成最小的简单整数比u，v，w，且u∶v∶w=x∶y∶z；(4)将u，v，w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]。晶体中点阵方向的指数，由晶向上阵点的坐标值决定。1.晶向指数的标定图晶向指数的标定图晶向指数的标定a.指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。b.负值：标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。c.晶向族：晶体中原子排列情

8、况相同但空间位向不同的一组晶向，用表示。数