第01章 晶体结构分析.ppt

第一章 晶体材料的结构 第一节 晶体基础知识 一、原子的排列方式 二、晶格与晶胞 二、晶格与晶胞 三、晶系 第二节 晶向与晶面指数 一、晶向与立方晶系晶向指数 二、晶面与立方晶系晶面指数 二、晶面与立方晶系晶面指数 三、六方晶系晶面与晶向指数 三、六方晶系晶面与晶向指数 三、六方晶系晶面与晶向指数 四、其他晶体学概念 四、其他晶体学概念 第三节 纯金属常见的晶体结构 一、面心立方 面心立方中原子排列 面心立方中的间隙 二、体心立方 体心立方中原子排列 体心立方中的间隙 三、密堆六方 密堆六方中的间隙 四、面心立方和密堆六方的原子堆垛 五、其他概念 五、其他概念 ZnO的晶体结构 ?-Al2O3(刚玉)型结构 LiNbO3型结构 为ABO3型晶体结构的一种类型。　　三方晶系，其中氧原子堆积为ABAB，并形成稍略变的氧八面体空隙。它有1/3被A离子占有居，1/3被B离子占据，余下1/3则为空隙。　　此类结构的主要特点是：阳离子A和B离子相近，且比氧离子半径小得多。　　如LiNbO3，LiTaO3等晶体属此种结构，具压电性，是重要的声表面波材料，在现代通讯中有重要作用。 WO3晶体结构 金红石 小结 第三节 纯金属常见的晶体结构 原子半径 当大量原子通过键合组成紧密排列的晶体时，利用原子等径刚球密堆模型，以相切两刚球的中心距(原子间距)之半作为原子半径。原子半径的测量方法是利用X射线来先确定其晶体结构的类型和一些晶面的间距，然后根据晶体结构中原子排列的关系计算出。 原子的半径并不是固定不变的，它随着结合键的类型和外界环境不同而不同。一般表现规律为：①温度升高，原子半径增大；压力增大，原子半径减小；②原子间结合键愈强，如离子键或金属键，原子间距相应较小，即原子的半径也较小；③晶体中，原子的配位数的降低，原子的半径也随之减小，在同素异晶转变中，这种改变可减小转变中的体积变化，铁的面心立方与体心立方晶格之间的变化就是一例。 第四节 常见离子晶体的结构 结构特点: 正离子半径一般较小,负离子半径较大，所以由负离子堆积成骨架，正离子则按其自身的大小，居留于相应的负离子孔隙—负离子配位多面体中。 常见结构：1 NaCl晶型 面心立方点阵，正负离子的配位数均为6 2 CsCl晶型 简单立方点阵，正负 离子的配位数均为8 3 闪锌矿（立方ZnS）晶型：配位数均为4 4 纤锌矿（六方ZnS）晶型：配位数均为4 鲍林第一规则： 氧化锌晶体有三种结构：六边纤锌矿结构、立方闪锌矿结构，以及比较罕见的氯化钠式八面体结构。纤锌矿结构在三者中稳定性最高，因而最常见。立方闪锌矿结构可由逐渐在表面生成氧化锌的方式获得。在两种晶体中，每个锌或氧原子都与相邻原子组成以其为中心的正四面体结构。八面体结构则只曾在100亿帕斯卡的高压条件下被观察到。 纤锌矿结构（六方结构，氧原子层和锌原子层呈六方紧密排列）。 闪锌矿结构（与金刚石类似，可看成氧原子FCC排列，4个锌原子占据金刚石中晶胞内四个碳原子的位置） 刚玉晶体结构属三方晶系，O2-按六方紧密堆积，Al3+填充于2/3的八面体空隙。 Al3+的分布有一定的规律，其原则是在同一层和层与层之间，Al3+之间的距离应保持最远，这是符合鲍林规则的，否则Al3+位置分布不当，出现过多的Al-O八面体共面的情况，将对结构的稳定性不利。 设按六方密堆的O2-分别为OA层与OB层，则?-Al2O3中氧与铝的排列可写成： OAAlDOBAlEOAAlFOBAlDOAAlEOBAlF∥OAAlD…，从第十三层开始才出现重复。 Al2O3 FeTiO3 LiNbO3 钙钛矿结构的通式为ABO3，其中，A2+ 、B4+或A1+ 、B5+为金属离子。CaTiO3在高温时为立方晶系，O2-和较大的Ca2+作面心立方密堆，Ti4+填充于1/4的八面体空隙。Ca2+占据面心立方的角顶位置。O2-居立方体六个面中心，Ti4+位于立方体中心。 CaTiO3型结构 * 晶体学基础知识 晶向与晶面指数 纯金属常见的晶体结构 常见离子晶体的结构 常见共价键晶体结构 一、原子的排列方式 分子的构成 有的分子是单原子，如金属材料；有的是几个相同或不同的原子，如陶瓷材料；有的分子中包含的数千或更多的原子，如高分子材料。 1. 非晶体 原子排列：粒子(原子、离子或分子)无规则的堆积。 特点： 各向同性； 黏度为其力学性能的基本参数，能保持自己形状的为固体，不能保持自己形状的为液体； 随温度的升高黏度减小，在液体和固体之间没有明显的温度界限。 2. 晶体 原子排列：粒子(原子、离子或分子)