2第二章固体结构(1节2h)课程.ppt

第二章 固体结构 概 述 物质按聚集状态分类: 气态、液态和固态 按原子或分子排列规律性分：晶体（crystal）和非晶体（noncrystal） 晶体与非晶体的区别： １.原子规排：晶体中原子（分子或离子）在三维空间呈周期性重复排列，而非晶体的原子无规则排列的。 ２.固定熔点：晶体具有固定的熔点，非晶体无固定的熔点，液固转变是在一定温度范围内进行。 3. 各项异性：晶体具有各向异性（anisotropy），非晶体为各向同性。 绝大部分陶瓷、少数高分子材料、金属及合金是晶体；多数高分子材料、玻璃及结构复杂材料是非晶体 。 2.１ 晶体学基础 2.1.1 空间点阵与晶胞 阵点 空间格子(space lattice) 点阵(lattice) 晶体中描述质点规则排列的空间格架（即阵列）称为空间点阵，简称点阵。 晶胞（cell）从晶格中选取一个能完全反映晶格特征的基本单元作为点阵的组成单元，这种最小的几何单元称晶胞 晶格示意图 晶胞示意图 晶胞大小和形状表示方法 晶胞大小和形状表示方法为： 晶胞的棱边长度ａ、ｂ、ｃ（称为点阵常数、晶格常数(lattice constants/parameters))； 棱边的夹角为α、β、γ（称为晶轴间夹角）。 选取晶胞的原则：　 1、应反映出点阵的高度对称性 2、棱和角相等的数目最多 3、棱边夹角为直角时，直角数目最多 4、晶胞体积最小 晶格常数示意图 空间点阵类型 根据６个参数间相关系可将全部空间点阵归为七大类，十四种（称为布拉菲点阵）。晶系和点阵类型如表中所示（十四种空间格子） 晶体结构和空间点阵的区别： 空间点阵（space lattice）：质点排列的几何学抽象只有１４种类型 晶体结构（crystal structure）：实际质点的排列是无限的 七大晶系和十四种空间格子 七大晶系： 1.三斜晶系（triclinic system）：a≠b≠c，α≠β≠γ≠ 90° 2.单斜晶系（monoclinic system ）：a≠b≠c，α＝γ＝90°≠β 3.正交(斜方)晶系（orthogonal system ）：a≠b≠c，α＝β＝γ＝ 90° 4.四(正)方晶系（tetragonal system ）：a＝b ≠ c，α＝β＝γ＝90° 5.立方晶系（cubic system ）：a＝b＝c，α＝β＝γ＝90° 6.六方晶系（hexagonal system ）：a＝b ≠ c，α＝β＝90°，γ＝120° 7.菱形晶系（rhombohedral system）：a＝b＝c， α＝β＝γ≠90° 十四种空间格子(参考下面): 1 简单三斜点阵 a≠b≠c α≠β≠ γ 2 底心单斜点阵 a≠b ≠c α=γ=90°≠β 3 简单单斜点阵 a≠b ≠c α=γ =90°≠β 4 简单正交点阵 a≠b≠c，α= β= γ = 90° 5 底心正交点阵 a≠b≠c，α= β= γ = 90° 6 体心正交点阵 a≠b≠c，α= β= γ = 90° 7 面心正交点阵 a≠b≠c，α= β= γ = 90° 8 简单六方点阵 a=b ≠ c，α=β=90°，γ =120° 9 简单菱方点阵 a=b=c，α=β=γ ≠ 90° 10 简单四方点阵 a=b ≠ c，α=β=γ =90° 11 体心四方点阵 a=b ≠ c，α=β=γ =90° 12 简单立方点阵 a=b=c，α=β=γ =90° 13 体心立方点阵 a=b=c，α=β=γ =90° 14 面心立方点阵 a=b=c，α=β=γ =90° 2.1.2 晶向指数和晶面指数 晶面（crystal plane）——晶体结构一系列原子所构成的平面。 晶向（crystal directions）——通过晶体中任意两个原子中心连成直线来表示晶体结构的空间的各个方向。 晶向指数(indices of directions)和晶面指数(indices of crystal－plane)是分别表示晶向和晶面的符号，国际上用Ｍiller指数（Ｍiller indices ）来统一标定。 1.立方晶系中晶向指数 确定立方晶系(cubic crystal systems)晶向指数［ｕｖｗ]的步骤如下： (1) 设坐标 (2) 求坐标 (3) 化整数 (4) 列括号［ｕｖｗ］ 若晶向上一坐标值为 负值则在指数上加一负号。 立方晶系中阵点坐标 确定立方晶系中晶向指数示意图 立方晶系中一些常用的晶向指数 晶向指数还有如下规律： （1）某一晶向指数代表一组在空间相互平行且方向一致的所有晶向。 （2）若晶向所指的方向相反，则晶向