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1.2 原子的规则排列 §1.2.1晶体学基础 §1.2.2晶体结构及其几何特征 在紧密堆积的情况下，即每层都紧密相切，这时，每个原子中心和它的最近邻原子的中心间的距离都是a(图中d=a) 4)金属的其它类型结构 金刚石结构 A4 锗、α锡、金刚石 三角（菱方系结构） A7 砷、锑、铋 正方系结构 锌、β锡 三斜系结构 A8 2 同素异构性（Allotropy） 定义：同一种金属元素在不同温度（压力）下出现不同晶体结构的现象，表现为性能不同 1、Fe 912 ℃ α-Fe bcc 912—1394℃ γ-Fe fcc 1394 ℃ δ-Fe bcc 2、Sn 13 ℃ 灰锡 金刚石立方 13 ℃ 白锡 正方 3、Mn（α、β、γ、δ四种，室温下fcc） 第三层原子占据A位置 ABAB……排列——hcp 第三层原子占据C位置 ABCABC……排列——fcc 5 金属元素的原子大小 表征原子大小通常采用两种量度方法：原子半径和结构原子体积。 1）原子半径： ① 定义 最近邻的两个原子中心之间的距离的一半。 2）结构原子体积：晶胞中每个原子占有的体积。即晶胞体积除以晶胞中的原子数。当元素的晶体结构改变时，其结构原子体积变化很小或基本不变。 假设a1和a2分别为fcc和bcc结构的点阵常数，当发生fcc→bcc转变时，如果结构原子体积基本不变，则 6．单晶体与多晶体 7、非金属单质的晶体结构 金刚石结构 A4 锗、α锡、金刚石 石墨结构A9 β锡结构A5 正方系 7、非金属单质的晶体结构 b锡结构 8 陶瓷的晶体结构 陶瓷的晶体结构特征： 晶体结构复杂 原子排列不紧密 配位数低 陶瓷的晶体结构分类： 离子键结合的陶瓷：MgO，ZrO2，CaO，Al2O3 等金属氧化物 共价键结合陶瓷：SiC，Si3N4，纯SiO2高温相 1）离子键结合的陶瓷晶体结构---NaCl型（B1） 金属氧化物，最常见，几百种化合物 1)离子键结合的陶瓷晶体结构--- Al2O3及Cr2O3，α-Fe2O3，Ti2O3，V2O3的结构 Al2O 3又称刚玉， 刀具，砂轮的原料。 O 2-位于密排六方的结点上， Al 3 +位于八面体间隙上， 为保持电荷平衡，只有2/3的 八面体间隙被占据 2)共价键晶体结构---多属于金刚石型结构 SiC，Si3N4，纯SiO2高温相，ZnS 例题---熟悉典型晶体结构，致密度，原子半径等基本概念 例题一 铜为FCC结构，原子半径为0.1278 n m，计算其密度（Cu的相对原子量为63.5） 解：因为Cu为FCC结构，故 r2= a2 /4， a2 =4 r2 ， a=0.3615 n m 所以，ρ=质量/体积=4×[63.5/（6.02 × 1023）] /（0.3615 × 10-9）3 =8.93g/cm3 例题---熟悉典型晶体结构，致密度，原子半径等基本概念 例题二 1mm3固态Sr锶(strontium)中，有多少原子？原子的堆积密度多少？它属于立方晶系，其晶体结构是什么？已知Sr的原子量为87.62，原子半径为0.215nm，离子半径为0.127nm， 密度为2.6g/m3 。 解：1mm3固态Sr中原子=2.6x10-3g/mm3/（87.62g/6.02x1023） =1.78 ×1019个 /mm3 堆积密度=（4π/3）×（0.125 × 10-6）3×1.78 ×1019/1 = 0.74 根据致密度，晶体为面心立方结构。 综合比较 fcc与hcp相比，间隙尺寸相同，分布位置不同。 fcc与bcc相比，fcc间隙数量少。 用间隙的内容解释γ-Fe溶碳能力大于α-Fe的原因？ 四面体间隙 八面体间隙 12 0.0794a 6 0.146a hcp 12 0.126a 6 0.067a b