第2章固体结构1-2-晶体学基础课件.ppt

第二章 固体结构 第一节 晶体学基础 第二节 金属的晶体结构 第三节 合金相结构 第四节 离子晶体结构 第五节 共价晶体结构 第六节 聚合物的晶态结构 第七节 非晶态结构 第一节 晶体学基础 1.1 晶体与非晶体 1.2 空间点阵和晶胞 1.3 晶向指数与晶面指数 1.4 晶带与晶面间距 1.1 晶体与非晶体 一、晶体与非晶体的定义 晶体：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。 非晶体：非晶体在整体上是无序的，近程有序。 二、晶体的特征 （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）。 三、晶体与非晶体的区别 a.根本区别：质点是否在三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”） 四、晶体与非晶体的相互转化 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） 思考题 常见的金属基本上都是晶体,但为什么显示各向同性? 1.2 空间点阵和晶胞 一、空间点阵 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，称之为阵点。 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。这种点的空间排列称为空间点阵。 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）。 二、空间格子（结晶格子） 将阵点用一系列平行直线连接起来，构成一个三维几何格架，称为空间格子，亦称晶格。 三、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作三维的重复堆砌而构成。 四、7种晶系，14种布拉菲点阵根据点阵参数的相互关系，可将全部空间点阵归属于七种晶系。 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。通常所说的点阵就是指布拉菲点阵。 五、晶体结构与空间点阵 晶体结构不同，空间点阵可能相同。 晶体结构相似，空间点阵可能不同。 1.3 晶向指数与晶面指数 一、晶向指数的标定 (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)选取该晶向上原点以外的任一点P(xa，yb，zc)； (3)将xa，yb，zc化成最小的简单整数比u，v，w，且u∶v∶w = xa∶yb∶zc； (4)将u，v，w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]。 1.4 晶带与晶面间距 一、晶带 相交于某一晶向直线或平行于此直线的晶面构成一个晶带，此直线称为晶带轴。 设晶带轴的指数为[uvw]，则晶带中任何一个晶面的指数（hkl）都必须满足：hu+kv+lw=0，满足此关系的晶面都属于以[uvw]为晶带轴的晶带。 已知两个非平行的晶面指数为（h1k1l1）和（h2k2l2），则其交线即为晶带轴的指数。 二、晶面间距 本节小结 晶体与非晶体； 空间点阵、空间格子、晶胞； 7种晶系14种布拉菲点阵； 晶向指数； 晶面指数； 晶带； 晶面间距。 * * 气态 物质 液态 固态 晶 体 图 材料中原子的排列 远程无序，近程有序 原子排列无序 非晶体 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。 图 空间点阵 晶胞的选取原则： （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。 描述晶胞的六参数 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。