材料的晶体结构(R).pptVIP

工程材料学 第二章 材料的晶体结构 第二章 材料的晶体结构 Crystal Structure of Material 晶体结构的基础知识 实际金属的体结构与晶体缺陷 第一节 晶体结构的基础知识 一.晶体与非晶体的基本概念 1.晶体 ( crystal ) 的基本概念: 物体内部的原子 ( 或分子 ) 在三维 空间中 , 按一定规律作周期性排列的固 体。 晶体物质所具有的性质: 固定的熔 点; 各向异性等。 例如 , 所有的金属、 食盐等。 2.非晶体 ( non- crystal )的基本概念: 物体内部的原子呈散乱分布,其 物理和力学性能各向同性。例如,普 通玻璃、松香等。 二.晶体学(crystallography)的基本知识 晶体点阵：组成晶体的原子在空间按一定规律规则排列形成的空间点阵 结点/阵点：构成晶体点阵的每一个原子抽象为一个质点 晶格：用来描述晶体中原子排列规律的空间格架 晶胞：组成晶体点阵的最小重复结构单元 晶格常数：晶胞中三个棱边的长度，用a,b,c来表示 1.晶格(crystal lattice): 用以描述晶体中 原子排列规律的空间点阵格架。 2.晶胞 ( unit cell ):能完全反映晶格特  征的最小几何单元。 3.晶格常数 ( lattice constant ) : 4.晶系与布拉菲点阵 4.晶系与布拉菲点阵 1855年,法国学者布拉维(Bravais)用数学方法证明了空间点阵共有且只 能有十四种,并归纳为七个晶系: 5.晶面(crystal face): 在晶格中由一系列原子所构成的平面称为晶面。 6.晶面指数(indices of crystallographic plane):用密勒(Miller)指数对晶格中 某一晶面进行标定。 使用方法: 设置坐标; 求截距; 取倒数。 步骤： 1）建立坐标系，定原点和坐标轴； 2）求出待定晶面在坐标轴上的结距，晶面平行与坐标，截距为∞； 3）将坐标值取倒数后化为最小整数（hkl） 说明 ⑴一个晶面指数表示一系列平行晶面。 ⑵所有原子排列规律相同，方位不同的晶面属同一晶面族。 一晶面族中的各晶面的指数的数字相同，但符号、次序不同，以 {hkl} 记之。 如 {111} 晶面族包含四个晶面 7.晶向(crystal direction): 在晶格中,任  意两原子之间的连线所指的方向。 8.晶向指数: 用密勒(Miller)指数对晶格 中某一原子排列在空间的位向进行标 定。 使用方法: 设置坐标; 求截距; 取最小整数。 2。说明⑴一个晶向指数表示一系列平行同向的晶向， [ uvw ]与[uvw ] 平行反向。 ⑵所有原子排列规律相同，方向不同的晶向属同一晶向族。 一晶向族中的各晶向的指数的数字相同，但符号、次序不同，以〈uvw〉记之。 如 〈100〉晶向族包括 [100]、 [010]、 [001] 三个晶向及反 向[100]、 [010]、 [001] ，共计 6 个晶向。 思考：〈123〉晶向族包括多少晶向？ 三.常见的三种晶体结构 体心立方 面心立方 密排六方 三.常见的三种晶体结构 1.体心立方晶格 ( body-center cubic lattice ) 2.面心立方晶格 ( face-center cubic lattice ) 3.密排六方晶格 ( c/a = 1.633 ) ( close-packed hexagonal lattice ) Fcc与hcp的比较 比较 fcc、hcp的结构，两者的配位数与致密度都相等，所以, fcc 与 hcp 都是最紧密的原子排列形式。 fcc hcp 四.纯金属的晶体结构与特性 1.金属键---金属原子间的结合键。 2.金属键的基本特点是电子公有化。 3.电子气---当金属原子结合成晶体时,价电子不再被束缚在各个原子上,而是在整个晶体内运动,从而形成电子气。 4.金属晶体---失去价电子的金属正离子与组成电子气的自由电子之间产生的静电引力使金属原子结合在一起,从而形成了金属晶体。 第二节 实际金属的体结构