上海交大材基-第二章晶体结构--复习提纲讲解.doc

第2章 晶体结构 提纲： 2.1 晶体学基础 2.2 金属的晶体结构 2.3 合金相结构 2.4 离子晶体结构 2.5 共价晶体结构 2.6 2.7 非晶态结构 学习要求： 掌握晶体学基础及典型晶体的晶体结构，了解复杂晶体(包括合金相结构、离子晶体结构，共价晶体的结构，聚合物的晶态结构特点)、准晶态结构、液晶结构和非晶态结构。 1．晶体学基础（包括空间点阵概念、分类以及它与晶体结构的关系；晶胞的划分，晶向指数、晶面指数、六方晶系指数、晶带和晶带定律、晶面间距的确定、极射投影）； 2．三种典型金属晶体结构（晶胞中的原子数、点阵常数与原子半径、配位数与致密度、堆垛方式、间隙类型与大小）； 3．合金相结构（固溶体、中间相的概念、分类与特征）； 4．离子晶体的结构规则及典型晶体结构（AB、AB2、硅酸盐）； 5、共价晶的结构规则及典型晶体结构体（金刚石） 6、聚合物的晶态结构、准晶态结构、液晶结构和非晶态结构。 重点内容 选取晶胞的原则； Ⅰ) 选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性； Ⅱ）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多； Ⅲ）当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多； Ⅳ）在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。 7个晶系，14种布拉菲空间点阵的特征； （1）简单三斜 简单单斜 底心单斜 简单正交 底心正交 体心正交 面心正交 （4）简单六方 （5）简单四方 体心四方 （6）简单菱方 （7）简单立方 体心立方 面心立方 晶向指数与晶面指数的标注，包括六方体系，重要晶向和晶面需要记忆。 晶向指数，晶面指数，晶向族，晶面族，晶带轴，共带面，晶面间距 晶体的对称元素与32种点群； 晶体宏观对称元素独立的对称操作有8种,即1，2，3，4，6，i，m， 。 或C1，C2，C3，C4，C6 ，Ci，Cs，S4。 微观对称元素 极射投影与Wulff网； 三种典型金属晶体结构的晶体学特点； 在金属晶体结构中，最常见的是面心立方(fcc)、体心立方（bcc）和密排六方(hcp)三种典型结构，其中fcc和hcp系密排结构，具有最高的致密度和配位数。这三种典型结构的晶胞分别含有4、2、6个原子。利用刚球模型可以算出晶体结构中的间隙，以及点阵常数与原子半径之间的关系。 晶体中的原子堆垛方式和间隙； 固溶体的分类及其结构特点； 固溶体保持溶剂的晶体结构类型。根据溶质在固溶体点阵中的位置可分为置换固溶体和间隙固溶体；按固溶度则分为有限固溶体和无限固溶体；而按溶质在固溶体中的排布则分为无序固溶体和有序固溶体；若按溶剂分类则有第一类固溶体和第二类固溶体之分。 影响固溶体固溶度的因素； ⅰ) 组元的晶体结构 crystal structure of components 晶体结构相同是组元之间形成无限固溶体的必要条件（Cr α-Fe） ⅱ）原子尺寸因素 the size factor effect Δr＜14～15％ Δr30％, ⅲ）化学亲和力（电负性因素）the electrochemical effect 生成的化合物越稳定，溶解度减小；只有电负性相近的元素，较大的溶解度。 ）电子浓度（原子价因素）the relative valency effect e）a） 超结构的类型和影响有序化的因素； 有序固溶体也称为超结构或超点阵，它在 X射线衍射图上会出现附加的线条，称为超结构线。 中间相的分类及其结构特点； 中间相的晶体结构不同于其组元的结构，它通常可用化合物的化学分子式表示。中间相根据其主导影响因素可分为正常价化合物，电子化合物，间隙相与间隙化合物，拓扑密堆相等。 离子晶体的结构规则； 离子晶体是以正负离子为结合单元的，其结合键为离子键。Pauling在实验基础上，用离子键理论，归纳总结出离子晶体的如下结构规则：负离子配位多面体规则、电价规则、负离子多面体共用顶、棱和面的规则，不同种类正离子配位多面体间连接规则和节约规则等。它们在分析、理解晶体结构时简单明瞭，突出了结构特点。 NaCl型、AB2型和硅酸盐晶体结构特点； r+/r- 0-0.155 0.155-0.255 0.255-0.414 0.414-0.732 0.732-1 1 配位数 2 3 4 6 8 12 形状 哑铃状 三角形 四面体 八面体