大学材料科学基础第2章 材料中的晶体结构ppt课件.ppt

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1、第二章材料中的晶体结构晶体分类金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体。晶体结构——晶体中原子(离子或分子)在三维空间的具体排列方式7/27/20211DALIANJIAOTONGUNIVERSITY第一节晶体学基础一、空间点阵和晶胞空间点阵——将晶体的物质质点抽象为点所形成的三维阵列阵点——构成空间点阵的每一个点晶格——将阵点用一系列相互平行的直线连接起来形成空间格架晶胞——构成晶格的最基本单元7/27/20212DALIANJIAOTONGUNIVERSITY图2-1晶体结构a)晶体b)晶格c)晶胞7/27/20213DALIANJIAOTONGUNIVERSITY选取

2、晶胞的原则①要能充分反映整个空间点阵的对称性；②在满足①的基础上，晶胞要具有尽可能多的直角；③在满足①、②的基础上，所选取的晶胞体积要最小。简单晶胞(初级晶胞)只在平行六面体的八个角顶上有阵点，而每个角顶上的阵点又分属于八个简单晶胞，故每个简单晶胞中只含有一个阵点。复合晶胞(非初级晶胞)除在平行六面体的八个角顶上有阵点外，在其体心、面心或底心等位置上也有阵点，因此每个复合晶胞中含有一个以上的阵点。7/27/20214DALIANJIAOTONGUNIVERSITY晶胞的形状与大小以晶胞角上的某一阵点为原点，建立坐标系，以该晶胞上过原点的三个棱边为坐标轴x，y，z(称为晶轴

3、)；晶胞的形状和大小由这三个棱的长度a，b，c(称为点阵常数)及其夹角，，来表示；将a，b，c三个点阵矢量(称为基矢)作平移，就可得到整个点阵。点阵中任一阵点的位置均可用下列矢量表示：ruvw＝ua+vb+wc式中，ruvw为由原点到某阵点的矢量；u，v，w分别为沿三个点阵矢量方向平移的基矢数，亦即阵点在x，y，z轴上的坐标值。7/27/20215DALIANJIAOTONGUNIVERSITY图2-2在同一点阵中选取不同的晶胞图2-3晶胞、晶轴和点阵矢量7/27/20216DALIANJIAOTONGUNIVERSITY二、晶系和布拉菲点阵在晶体学中，根据晶胞外形

4、(a，b，c是否相等)和晶轴之间的夹角（，，是否相等，是否呈直角）对晶体进行分类，不涉及晶胞中原子的具体排列情况，这样可将所有晶体分成七种类型或称七个晶系。1848年布拉菲(A．Bravais)根据“每个阵点的周围环境相同”的要求，用数学分析法证明晶体中的空间点阵只有14种，并称之为布拉菲点阵。7/27/20217DALIANJIAOTONGUNIVERSITY图2-414种布拉菲点阵的晶胞7/27/20218DALIANJIAOTONGUNIVERSITY三、晶向指数和晶面指数晶向——空间点阵中各阵点列的方向，表示晶体中原子排列的方向晶面——通过空间点阵中的任意一

5、组阵点的平面代表晶体中的原子平面晶向指数和晶面指数——表示空间点阵中不同晶向和晶面的符号7/27/20219DALIANJIAOTONGUNIVERSITY1．晶向指数的确定(1)建立坐标系，以晶胞中待定晶向上的某一阵点O为原点，以过原点的晶轴为坐标轴，以晶胞的点阵常数a、b、c分别为x、y、z坐标轴的长度单位，建立坐标系。(2)确定坐标值在待定晶向OP上确定距原点最近的一个阵点P的三个坐标值。(3)化整并加方括号将三个坐标值化为最小整数u，v，w，并加方括号，即得待定晶向OP的晶向指数正[uvw]。如果u，v，w中某一数为负值，则将负号标注在该数的上方。晶向指数是由晶向

6、上阵点的坐标值决定7/27/202110DALIANJIAOTONGUNIVERSITY晶向指数间的关系①一个晶向指数代表着相互平行、方向一致的所有晶向；②若晶体中两晶向相互平行但方向相反，则晶向指数中的数字相同，而符号相反。③晶向族——晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向称为，用表示。立方晶系：<111>=非立方晶系：<100>[100]、[010]、[001]，因为在这三个晶向上的原子间距分别为a、b、c，其上的原子排列情况不同，性质亦不同，所以不能属于同一晶向族。7/27/202111DALIANJIAOTONGUNIVERSITY2．晶面指数

7、晶面指数是由晶面与三个坐标轴的截距值所决定(1)建坐标以晶胞的某一阵点O为原点，以过原点的晶轴为坐标轴，以点阵常数a、b、c为三个坐标轴的长度单位，建立坐标系。坐标原点不能选在待定晶面上。(2)求截距(3)取倒数取三个截距值的倒数。(4)化整并加圆括号将上述三个截距的倒数化为最小整数h、k、l，并加圆括号，即得待定晶面的晶面指数(hkl)。如果晶面在坐标轴上的截距为负值，则将负号标注在相应指数的上方。7/27/202112DALIANJIAOTONGUNIVERSITY晶面指数间的关系①晶面指数(hkl)不是指一个晶面，而是代