材导106022应用物理系.PDF

第三章：金屬與陶瓷結構 • 3.1簡介 • 3.12點座標 • 3.2 基本概念 • 3.13 結晶學的方向 • 3.3單位晶胞 • 3.14 結晶學的平面 • 3.4 金屬的晶體結構 • 3.15 線密度和平面密度 • 3.5 密度計算－金屬 • 3.16緊密堆積之晶體結構 • 3.6 陶瓷的晶體結構 • 3.17單晶 • 3.7 密度計算－陶瓷 • 3.18 多晶材料 • 3.8矽酸鹽陶瓷 • 3.9碳 • 3.19 異向性 • 3.10 多形體和同素異 • 3.20 X-光繞射：晶體結構 形體 的決定 • 3.11晶體系統 • 3.21 非結晶固體 學習目標 描述結晶性材質與非結晶性材質在原子或分子結構 上之差異 。 畫出面心立方 、體心立方以及六方最密堆積晶體結 構之單位晶胞 。 推導出面心立方及體心立方晶體結構之單位晶胞邊 長與原子半徑的關係式 。 在給定單位晶胞尺寸的情況下 ，對具有面心立方及 體心立方晶體結構之金屬 ，能夠計算出其密度 。 描繪或描述氯化鈉 、氯化銫 、閃鋅礦 、鑽石 、螢石 和鈣鈦礦晶體結構之單位晶胞 。同時亦能描繪或描 述石墨和矽石玻璃的原子結構 。 在給定的陶瓷化合物化學式及其成分離子的離子半徑 情況下 ，預測其晶體結構 。 在給定方向指標三個整數值的情況下 ，於單位晶胞內 畫出對應此指標的方向 。 標示已畫於單位晶胞內平面之米勒指數 。 描述面心立方與六方最密堆積晶體結構如何藉由堆積 原子最緊密平面來產生 。同樣地 ，描述氯化鈉晶體結 構是如何以堆積陰離子最緊密平面的方式來產生 。 區別單晶材料與多晶材料 。 利用材料性質來定義等向性與異向性 。 3.1 簡介 第二章主要是探討不同形式的原子鍵結 ，而原 子鍵結的形式是由各別原子的電子結構 來決定 。 當討論材料結構的層級時 ，則 特別著重在固態 中 原子排列的情況 ，進而介紹結晶與非結晶的 觀念 。 結晶固體是以晶體結構的概念來描述 ，特別以 單位晶胞 (unit cell)來呈現 。並藉由結晶學上之 點 、方向與平面等表現方式 ，對存在於金屬與 陶瓷內的晶體結構詳加描述 。 3.2 基本概念 結晶 (crystalline)材料是在遠大於原子間距離之範圍 內 ，原子具重覆週期性的排列 ，也就是說存在 長程 有序排列 (long-range order) 。 結晶固體的某些性質會隨材料的晶體結構 (crystal structure) 而變 ，亦即依原子 、離子或分子在空間中 的排列情形而定 。 (a) (b) 成份相同之(a)晶體 與(b)玻璃。 3.3 單位晶胞 描述晶體結構時 ，通常會將整個結構細分為許多具有重 覆性的小單元 ，稱為單位晶胞 (unit cells) 。對絕大部分晶 體結構而言 ，單位晶胞是具有三組平行面的平行六面體 或稜面體 。 單位晶胞用來代表晶體結構的 對稱性 ，在晶體中所有原 子的位置可藉由沿單位晶胞邊長移動整數距離來產生 。 晶格 (lattice)