《材料科学基础》课件——第二章 材料的结构第二节.pptxVIP

第二章 材料的结构;常见的晶体结构;常见的晶体结构;2、球体紧密堆积原理 晶体堆积的球有两种： ①单质（原子）作等大球体最紧密堆积 ②离子作不等大球体紧密堆积 （1）等大球体的紧密堆积;第一层：每球周围有6个球，每3个球围成1个弧形三角形空隙，正三角、倒三角各半 第二层：球落在三角形空隙上 第三层： 球落在未穿透两层空隙：ABAB…… 六方 球落在穿透两层空隙：ABCABC…… 面心立方 共同特点： ①每个球接触12个球 ②形成两种空隙，n个八面体空隙，2n个四面体空隙;常见的晶体结构;常见的晶体结构;常见的晶体结构;常见的晶体结构;HCP中的四面体间隙;HCP中的八面体间隙; 体心立方 （bcc） 八面体间隙数： 四面体间隙数： 每晶胞： 每晶胞： [1/2 × 6 (面)+ 1/4 × 12(棱)] = 6 [4 × 1/2 × 6(面)] = 12 每原子： 6 / 2 = 3 每原子： 12 / 2 = 6 间隙大小（半径） 间隙大小（半径） = a /√2 － R = 0.633R 110 = √5 a / 4 －R = 0.291R = a / 2 － R = 0.154R 001 ; 晶 胞 类 型 ;（2）不等大球体紧密堆积 负离子作等大球体紧密堆积，正离子填在 负离子堆积形成的空隙中。 AX型：n个八面体空隙，2n个四面体空隙 AX2型：2n个八面体空隙，4n个四面体空隙 （3）其他堆积方式：体心立方，简单立方，简单六方，体心四方，四面体等。;3、原子或离子的配位数 原子或离子周围与它直接相邻结合的原子个 数或异号离子个数。 原子晶体：六方、面心立方紧密堆积，12 离子晶体：一般4、6与r+/r-有关;共价健晶体：受共价键数限制，小于4 原子或离子的配位多面体：由与它直接相邻结合 的原子或离子的中心联线所构成。;4、鲍林规则 离子晶体结构规律 （1）第一规则：正、负离子位置规则 正离子位于负离子配位多面体中心，正、 负离子接触，配位数取决于r+/R-。 （2）第二规则：静电价规则 负离子电价等于从邻近的正离子配给该负离 子各静电键强度总和。（负离子???价被正离子电 价所平衡）S=Z/n;（3）第三规则：稳定性规则 配位多面体，共角顶共棱共面。 因中心正离子间距离，共角顶共棱共面，所 以斥力按此顺序增加。 四面体，R1：R2：R3=1：0.58：0.33 八面体， R1：R2：R3=1 ：0.71：0.58 R1、R2、R3分别为共角顶、共棱、共面的正离 子间距离。;常见的晶体结构;（4）第四规则：斥力最小规则 晶体中有一种以上正离子时，高电价正离子 的低配位数多面体之间存在尽可能彼此互不结合 的趋势。镁橄榄石，Mg2[SiO4]，存在[SiO4]四 面体和[MgO6]八面体，其中四面体互不相联。 （5）第五规则：单一性规则 在一定物化条件下形成的晶体，相同离子只 允许一种排列，贯穿整个晶体。如镁橄榄石 Si4+只属[SiO4]四面体。;二、典型金属的晶体结构 多数具有高对称性的简单晶体结构，最常见 的有3种：面心立方，体心立方，密排六方 1、原子紧密堆积方式 （1）面心立方：堆积方式，ABCABC……；密排面（111），密排方向[110]，实例：Al、γ-Fe、Ni、Cu、Rh、Pt、Ag和Au;常见的晶体结构;常见的晶体结构;（3）体心立方：密排面（110），密排方向[111]；实例：V、α-Fe、Nb、Mo、Cr和W;常见的晶体结构;BCC中的四面体间隙;BCC中的八面体间隙;3、点阵常数与原子半径间的关系 （1）FCC：;（2）HCP：;（3）BCC;常见的晶体结构;;;常见的晶体结构;;三、常见无机化合物晶体结构 主要内容:晶体的对称性、晶族晶系、离子紧密 堆积原理、离子的配位数、晶体的键型、一个晶 胞所占有正负离子的数目、质点所处的空间坐 标、空间格子类型以及同型结构的化合物等． 下面将分别讨论NaCl型、CsCl型、ZnS 型、CaF2型、TiO2型以及尘晶石型结构 ;1、NaCl型 点群：