《焊接检验及质量评价》课件-晶体结构

晶体结构晶体结构固体可看成是组成固体的质点（原子或离子，有时也可能是分子或原子团）以某种方式排列聚集而形成的。根据组成质点(粒子)的排列是有序还是无序可把固体分为晶体和非晶体。这是目前固体材料最重要的两类质点结构排列形式。晶体是固体物质的主要存在形式.通过研究晶态结构从而获得微观立体结构信息已成为极其重要的固体（材料）研究渠道，因此晶体学是材料科学深入发展的重要支柱。晶体结构固体与液体和气体的区别在于构成固体的质点在空间上有其相应的固定的平衡位置。晶体与非晶体的区别在于构成晶体的质点的空间排列是按某一规律重复进行的。晶体的微观结构特点就是其质点在三维空间呈周期性的排列－－长程有序长程有序是晶体最基本的特征。这种性质叫做晶体结构的周期性。晶体学就是描述这种有序结构的理论.晶体结构a.石英晶体结构模型b.石英玻璃结构模型晶体结构晶体的宏观特征概括有下列几点：1.规则的几何外形——所有晶体均具有自发地形成封闭的几何多面体外形能力的性质,且外形上表现出不同程度的对称性。注意：但外形与生长环境有关，晶体的外形不是晶体品种的特征因素。晶体结构2.晶面角守恒——属于同一晶种的晶体，两个对应晶面间的夹角恒定不变。晶面角守恒表明同一种晶体，其内部结构的规则性是相同。晶面角才是晶体的特征因素。a、c晶面夹角总是113º18´b、c晶面夹角总是120º00´晶体结构3.有固定的熔点——晶体在一定的温度下进行熔解，其熔化过程就是晶体的长程有序性解体的过程，破坏长程序所需要的热量就是熔解热。4.物理性质的各向异性——沿晶体的不同方向的电导率、热导率、折光率、解理性等不一定相同。这表明晶体内容结构的规则性在不同的方向是不一样的。晶体的这些宏观特征表明晶体中原子、分子（通称作微粒）是按一定方式重复排列的。这是晶体最基本的特征。空间点阵对于晶体的周期性的结构，存在两个重要的要素，即周期重复的内容和周期重复的方式。前者就是结构单元，后者是重复周期的大小和方向。所谓材料的晶体结构，首先是指组成材料的原子、离子或分子在空间的排列方式。不考虑构成物质具体的原子或分子，把它们抽象为几何点，称为阵点或结点。阵点在空间周期性的规则排列称为点阵。用点阵的性质来探讨晶体的几何结构的理论叫做点阵理论。空间点阵空间点阵学认为：一个理想晶体是由全同的称为基元的结构单元在空间无限重复而构成的。基元可以是原子、离子、分子、分子团。晶体中的所有基元是等同的，即它们的组成、位形和取向都是相同的。因此，晶体的内部结构可抽象为由一些相同的几何点在空间作周期性的无限分布，几何点代表基元的某个相同位置，点的总体称为空间点阵。空间点阵点阵最基本的性质是经过平移后能够复原，即所有点阵结构都是对称的。一个点阵结构所对应的所有平移操作的集合称成一个平移群。描叙晶体结构的两个数学工具就是：反映结构周期性的几何形式－－点阵和反映结构周期性的代数形式－－平移群根据点阵的分布情况，可把点阵分为：直线点阵平面点阵

空间点阵空间点阵将平面点阵用直线连接起来得到平面格子。平面点阵只可能有这五种，每一个点阵都具有一定的对称特征,每种点阵只需取一个最小的单元便可看出其几何特征。空间点阵规则分布于三维空间中的阵点所组成的空间图形称为空间点阵，把这些阵点用直线连接起来所形成的空间格架称为晶格。晶胞一般是一个平行六面体。晶胞的三条棱边长a、b、c及三个夹角α、β、γ称为点阵参量（晶格参数）只要确定了这六个参数，阵点在空间的分布规律就完全确定了。空间中的所有阵点可由晶胞的平移来得到。表示空间点阵几何规律的基本空间单元，称之为晶胞。空间点阵空间点阵空间点阵是由在三维空间作规则的、周期的重复排列的阵点所组成的。晶格是由在三维空间作规则的周期的重复排列的晶胞所组成的。法国晶体学家布拉维在1850年提出了著名的布拉维空间点阵。规定每个阵点必须具有相同的周围环境。并用数学方法推导。得出14种点阵，根据其对称特点可分为七大晶系。空间点阵

表1空间点阵和晶系晶族晶系点阵类型点阵参数特点主要对称特征高级立方简单立方P体心立方I面心立方Fa=b=c,α=β=γ=90°4个三次对称轴中级六方简单六方Ha=b≠c,α=β=90,γ=120°

1个六次对称轴

中级四方简单四方P体心四方Ia=b≠c,α=β=γ=90°

1个四次对称轴中级菱方简单菱方Pa=b=c,α=β=γ≠90°

1个三次对称轴低级三斜简单三斜Pa≠b≠c,α≠β≠γ≠90°

无低级单斜简单单斜P底心单斜C