材料现代研究法方讲义.ppt

晶体学基础 ;绚丽多姿的晶体;人们通过对天然矿物外部形态的观察发现，绝大多数天然矿物常具有独特的规则几何多面体的外形，即其外表多为平整的面所包围，同时还具有由二个面相交的直线和直线会聚的夹角。 ;晶体并非局限于天然生成的固体。金属和合金在一般条件下都是晶体，一些陶瓷材料是晶体，高聚物在某些条件下也是晶体。;石盐(NaCl)的晶体结构; Fe;晶体结构及晶体学 ;晶体结构与非晶结构比较;晶体中所有基本单位的化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同。将这种基本单位称为基元(motif)。基元可以是单个原子，也可以是一组相同或不同的原子。 ;若将每个基元抽象成一个几何点，即在基元中任意规定一点，然后在所有其他基元的相同位置也标出一点，这些点的阵列就构成了该晶体的点阵(lattice)。 点阵是一个几何概念，是按周期性规律在空间排布的一组无限多个的点，每个点都具有相同的周围环境，在其中连接任意两点的矢量进行平移时，能使点阵复原。 ;点阵与晶体结构;点阵与晶体结构;点阵与晶体结构;点阵与晶体结构;14种空间点阵(Bravais点阵) ? 根据晶体的对称特点,可分为7个晶系： 1) 三斜晶系(triclinic 或anorthic) a≠b≠c；α≠β≠γ≠90?。 2) 单斜晶系(monoclinic) a≠b≠c；α＝γ＝90?≠β (第二种定向,晶体学常用)。 a≠b≠c；α＝β＝90?≠γ (第一种定向)。 3)　正交晶系(orthorhombic) a≠b≠c；α＝β＝γ＝90? (又称斜方晶系)。 4)　菱方晶系(rhombohedral) a＝b＝c；α＝β＝γ≠90? (又称三方晶系)。 5)　正方晶系(tetragonal) a＝b≠c；α＝β＝γ＝90? (又称四方晶系)。 6)　六方晶系(hexagonal) a＝b≠c；α＝β＝90?；γ＝120°。 7)　立方晶系(cubic)　 a＝b＝c；α＝β＝γ＝90?；(又称等轴晶系)。 ;1.三斜(P)； 2.简单单斜(P);3.底心单斜(C); 4.简单正方(P);5.底心正方(C); 6.体心正方(I);7.面心正方(F); 8.简单斜方(P);9.体心斜方(I) 10.简单立方(P);11.体心立方(I); 12.面心立方(F); 13.六方(P); 14.菱方(R);二、晶体结构的对称性;晶体的对称元素及对称操作 ;晶体的宏观对称性;反映对称;旋转对称;旋转对称;倒反(反演)对称;旋转倒反(反演)对称;综上所述，晶体的宏观对称元素只有以下八种是基本的，即 1，2，3，4，6，1，m，4 ;点对称群;;晶体的微观对称性;旋转＋平移对称;反映＋平移; 三、点阵的描述;可以把空间点阵按平行六面体划分为许多大小、形状相同的网格，称为点阵晶胞。 划分平行六面体点阵晶胞的Bravais法则是：应反映点阵的对称性，格子直角尽量多，且包括点阵点数最少。 为了反映对称性，晶胞中的阵点数可大于１。 含有一个阵点的晶胞称为初基或简单晶胞； 含有两个或两个以上阵点的称为非初基晶胞。 只有初基晶胞的三个棱边才能构成平移基矢。 ;为了表示晶胞的形状和大小，可将晶胞画在空间坐标上，坐标轴(又称晶轴)分别与晶胞的三个棱边重合，坐标的原点为晶胞的一个顶点，晶胞的棱边长以 a,b,c 表示，棱间夹角 以α,β,γ表示。棱边 长a,b,c 和棱间夹角α, β,γ共六个参数称为 点阵常数。 ; 在点阵晶胞中,标出相应晶体结构中基元各原子的位置,则可得到构成晶体的基本结构单位。这种平行六面体的基本结构单位叫晶胞(unit cell)。 晶胞的两个要素： 晶胞的大小和形状,它由点阵常数a,b,c, α,β,γ规定； 晶胞内部各个原子的坐标x,y,z。坐标参数的意义是指由晶胞原点指向原子的矢量ｒ, 用单位矢量 表达,即;晶向指数与晶面指数; 根据晶向指数的定义,平行于a轴的晶向指数为[100],平行于b轴的晶向指数为[010],平行于c轴的晶向指数为[001]。 当某一指数为负值时,则在该指数上加一横线,如 。 相互平行的晶向具有相同的指数,但是[100]与 是一条线上的两个指向相反的方向,不能等同看待。 uvw表示由对称性联系的一系列等同晶向,这些等同晶向组成等效晶向族。例如立方晶系中各棱边都属于100晶向族,它包括以下晶向：;晶面指数及晶面间距;如果晶面通过原点,可将坐标适当平移,