武汉理工大学材料科学基础重点 第2章-晶体结构.pdf

第一章 晶体结构 1.1 结晶学基础知识 1.2 晶体中质点的结合力与结合能 1.3 决定离子晶体结构的基本因素 1.4 单质晶体结构 1.5 晶体的结构与性质—无机化合物结构 1.6 硅酸盐晶体结构  1.1结晶学基础知识 一、晶体结构的定性描述 二、晶体结构的定量描述—晶面指数、晶向指数 一、晶体结构的定性描述 1.晶体及其特征 2.晶体结构与空间点阵 3.晶胞与晶胞参数 4.晶系与点阵类型 1. 晶体及其特征 晶体：晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，即晶体是具有格子构造的固体。 晶体的特征： 自范性：晶体具有自发地形成封闭的凸几何多面体外形能力的性质，又称为自限性。 均一性：指晶体在任一部位上都具有相同性质的特征。 各向异性：在晶体的不同方向上具有不同的性质。 对称性：指晶体的物理化学性质能够在不同方向或位置上有规律地出现,也称周期性。 最小内能和最大稳定性 2. 晶体结构与空间点阵 空间点阵：把晶体中质点的中心用直线联起来构成的空间格架即空间点阵，简称晶格. 结点：质点的中心位置称为晶格的结点。结点仅有几何意义，并不真正代表任何质点。 结构基元：晶体中的质点如原子或原子集团。 晶体结构：结构基元+空间点阵即构成晶体结构。 晶体中质点排列具有周期性和对称性 整个晶体可看作由结点沿三个不同的方向按一定间距重复出现形成的，结点间的距离称为 该方向上晶体的周期。同一晶体不同方向的周期不一定相同。可以从晶体中取出一个单元，表 示晶体结构的特征。取出的最小晶格单元称为晶胞。晶胞是从晶体结构中取出来的反映晶体周 期性和对称性的重复单元。 3.晶胞与晶胞参数 晶胞：晶胞是从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的最小重复单元。 不同晶胞的差别：不同晶体的晶胞，其形状、大小可能不同；围绕每个结点的原子种类、数量、 分布可能不同。 选取结晶学晶胞的原则： 1.单元应能充分表示出晶体的周期性、对称性； 2.单元的三条相交棱边应尽量相等，或相等的数目尽可能地多； 3.单元的三棱边的夹角要尽可能地构成直角； 4.单元的体积应尽可能地小。 晶胞参数：晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，此即晶格特征参数，简称晶 胞参数。它们是3条棱边的长度a、b、c和3条棱边的夹角α、β、γ，如图所示。 4.晶系与点阵类型 晶胞参数确定之后，晶胞和由它表示的晶格也随之确定，方法是将该晶胞沿三维方向平行 堆积即构成晶格。 空间点阵中所有阵点（结点）的周围环境都是相同的，或者说，所有阵点都具有等同的晶 体学位置。布拉菲依据晶胞参数之间关系的不同，把所有晶体划归为7类，即7个晶系，见表1- 1。7个晶系共包括14种点阵，称为布拉菲点阵。 表1-1 布拉菲点阵的结 晶系 晶胞参数关 点阵名称 阵点坐标 系 三斜 a≠b≠c 简单三斜 [0,0,0] (triclinic) α≠β≠γ≠90o 单斜 a≠b≠c 简单单斜 [0,0,0] o [0,0,0] [1/2,1/2 ,0] (monoclinic) α=γ=90 ≠β 底心单斜 斜方（正交） a≠b≠c 简单斜方 [0,0,0] (orthorhombic) α=β=γ=90o 体心斜方 [0,0,0] [1/2,1/2 , 1/2] 底心斜方 [0,0,0] [1/2,1/2 ,0] 面心斜方 [0,0,0] [1/2,1/2,0] [1/2,0,1/2] [0,1/2 , 1/2] 四方（正方） a=b≠c 简单四方 [0,0,0]