2.1晶体-1.ppt

第2章晶体结构 1 按原子排列 第2章晶体结构 物资聚集形态 气态 液态 固态 晶体 非晶体 2 晶体是由质点 原子 分子 离子或原子团 结合而成的 各向异性的均匀物体 具有一定的熔点 生长良好时呈在三维空间呈有规则 周期性重复排列 即长程有序的固体 第2章晶体结构 3 第2章晶体结构 4 第2章晶体结构 非晶体原子无规则排列无固定熔点各向同性晶体与非晶体可相互转化 5 第2章晶体结构 原子排列在决定固态材料的组织和性能中起着极重要的作用 金属 陶瓷和高分子的一系列特性都和其原子的排列密切相关 如Cu A1 面心立方 有优异的延展性能而Zn Cd 密排六方 则较脆 6 第2章晶体结构 因此 研究固态物质内部结构 即原子排列和分布规律是了解掌握材料性能的基础 只有这样 才能从内部找到改善和发展新材料的途径 7 第2章晶体结构2 1晶体学基础 8 2 1晶体学基础 2 1 1空间点阵与晶体点阵 9 2 1晶体学基础 2 1 1空间点阵与晶体点阵 10 2 1晶体学基础 2 1 1空间点阵与晶体点阵 11 2 1晶体学基础 2 1 1空间点阵与晶体点阵 12 2 1晶体学基础 实际晶体中的质点 原子 分子 离子或原子团等 在三维空间可以有无限多种排列形式 为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性 可先将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化 组成所谓的空间点阵 阵点 结点 将质点抽象为规则排列于空间的几何点空间点阵 阵点在三维空间规则排列的阵列 简称点阵空间格子 用平行的直线将阵点连接起来构成的三维几何格架空间点阵主要特征 每个阵点具有完全相同的周围环境 2 1 1空间点阵与晶体点阵 13 2 1晶体学基础 晶体结构 阵点是单个原子 离子或分子 时所构成的空间阵列晶格 将晶体点阵中的阵点用平行的直线连接起来 构成三维几何格架 2 1 1空间点阵与晶体点阵 14 2 1 2晶胞 组成点阵的具有代表性的基本单元 称为晶胞 2 1晶体学基础 晶胞 15 2 1 2晶胞 1 对称性选取的平行六面体应反映点阵的最高对称性 2 相等性平行六面体内的棱和角相等的数目应最多 3 直角性当平行六面体的棱边夹角存在直角时 直角数目应最多 4 最小性在满足上述条件的情况下 晶胞体积应最小 如何选取晶胞 应遵循下述原则 2 1晶体学基础 16 2 1 2晶胞 2 1晶体学基础 17 如何描述晶胞 点阵参数 点阵常数a b c 点阵矢量abc 2 1晶体学基础 18 晶系 1 三斜triclinicsystem 2 单斜monoclinic 3 正交 斜方 rhombic 4 六方hexagonal 5 菱方 三角 trigonal 6 四 正 方tetragonal 7 立方cubic 2 1 3晶系根据6个点阵参数间的相互关系 可将全部空间点阵归于7种类型 即7个晶系 system 19 1 三斜晶系 20 2 单斜晶系 21 3 正交 斜方 22 4 六方 23 5 菱方 三角 24 6 四方 25 7 立方 26 2 1 4布拉菲点阵 布拉菲 BravaisA 按照 每个阵点的周围环境相同 的原则 用数学方法推导出能够反映空间点阵全部特征的单位平面六面体只有14种 这14种空间点阵也称布拉非点阵 27 1 三斜晶系 28 2 单斜晶系 简单单斜底心单斜 29 3 正交 斜方 简单正交底心正交体心正交面心正交 30 4 六方 31 5 菱方 三角 32 6 四 正 方 简单四方体心四方 33 7 立方 简单立方体心立方面心立方 34 1 三斜 5 菱方 三角 7 立方 6 四 正 方 4 六方 3 正交 斜方 2 单斜 35 同一空间点阵选取晶胞的方式不同 可归属不同的晶系和布拉菲点阵 例1 体心立方晶胞 简单三斜晶胞 a b c 90 a b c 90 36 例2 面心立方晶胞 简单菱方 a b c 60 菱方 四 正 方 立方晶系 面心立方晶胞 37 例3 面心立方晶胞 体心正方 a b c 90 38 2 1 5空间点阵与晶体结构的区别 空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象 用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性 由于各阵点的周围环境相同 它只可能有14种类型 晶体结构是指晶体中实际质点 原子 离子或分子 的具体排列情况 它们能组成各种类型的排列 晶体结构的种类是无限的 39 空间点阵不同 晶体结构相似 体心立方结构 体心立方点阵简单立方点阵 40 空间点阵相同 晶体结构不同 例如 如图所示为金属中常见的密排六方晶体结构 但不能看作一种空间点阵 这是因为位于晶胞内的原子与晶胞角上的原子具有不同的周围环境 但可转化为简单六方布拉菲点阵 41 空间点阵相同 晶体结构不同 面心立方布拉菲点阵 面心立方晶体简单立方