2-1晶体结构的基本知识

1、2-1 晶体结构的基本知识,江西理工大学应科院材料教研室 钟涛生,1 晶格与晶胞,为了便于描述和研究晶体中原子、离子和分子的排列规律，通常将晶体看成没有缺陷的理想晶体。,理想晶体的微粒在空间作复杂的振动,为了便于研究将晶体近似看成理想晶体，并将微粒看成静止不动的质点,得到了一系列在空间规则排列的点，即为空间点阵。,组成晶体的粒子（原子、离子或分子）在三维空间中形成有规律的对称排列，如果我们用点来代表组成晶体的粒子，这些点的总体就称为空间点阵 ，又叫做点阵,1 晶格与晶胞,构成空间点整的这些点叫做阵点,阵点,理想晶体,1 晶格与晶胞,为了便于观察，用许多平行的直线将所有的阵点连接起来，这样就构成

2、了一个空间格架。 这个空间格架叫做晶格，如图所示。,1 晶格与晶胞,晶格,从晶格中取出一个仍能保持点阵特征的最基本单元叫晶胞，如图所示。,1 晶格与晶胞,由于晶体具有对称性，所以对于同一点阵，可能因为选取晶胞方式的不同而得到不同的晶胞,1 晶格与晶胞,选取晶胞的原则： 晶胞几何形状充分反映点阵的对称性； 平行六面体内相等的棱和角数目最多； 当棱间呈直角时，直角数目应最多； 满足上述条件，晶胞体积应最小。,2 晶格常数与晶系,晶胞的形状可用三条棱的长度（a，b，c）和三条棱之间的夹角（，）来形容。 a，b，c ，称为点阵参数，其中a，b，c 叫做晶格常数。,2 晶格常数与晶系,根据a，b，c是否

3、相等， ，是否相等， ，是否直角，将晶体分为7大晶系14个晶族。,布拉菲点阵,三斜晶系（A.简单三斜）,单斜晶系（B.简单单斜、C.底心单斜）,正交晶系（D.简单正交、E.底心正交、F.体心正交、G.面心正交）,四方晶系（H.简单四方、I.体心四方）,菱方晶系（J.简单菱方）,六方晶系（K.简单六方）,立方晶系（L.简单立方、M.底心立方、N.面心立方）,2 晶格常数与晶系,三斜晶系,（abc , 90）,2 晶格常数与晶系,单斜晶系,（abc , = 90）,2 晶格常数与晶系,正交晶系,（abc , =90）,2 晶格常数与晶系,四方晶系,（a=bc , =90）,2 晶格常数与晶系,菱方

4、晶系,（a=b=c , =90）,2 晶格常数与晶系,六方晶系（K.简单六方）,（a=bc ,=90，=120 ）,2 晶格常数与晶系,立方晶系,（a=b=c ,=90）,2 晶格常数与晶系,3 纯金属的晶体结构,纯金属常见的晶体结构主要有bcc、fcc、hcp三种 （1）三种晶格的晶胞： bcc: 形状描述 属于bcc结构的金属有Na、K、Cr、W、V、-Fe等,3 纯金属的晶体结构,（1）三种晶格的晶胞： fcc 形状描述 属于fcc结构的金属有Al、Ag、Au、Cu、Pb、-Fe等,3 纯金属的晶体结构,（1）三种晶格的晶胞： hcp 形状描述 c/a=1.633 属于hcp结构的金属有

5、Mg、Zn、Be等,3 纯金属的晶体结构,（2）晶胞中的原子个数： 晶胞中的原子个数指1个晶胞所独立占有的原子数目N。 由于处于晶胞顶角和周围面上的原子和其它晶胞所共有，只有晶胞内部的原子才为晶胞所独有。 所以单个晶胞内的原子个数n为：,3 纯金属的晶体结构,（3）原子半径： 原子半径的求法： 假定：晶胞中的原子等径， 假定：原子排列最紧密的方向上原子之间相切。 那么最近邻两原子之间距离的一半即为原子半径。,fcc:最密排方向为晶向，所以原子半径为,bcc:最密排方向为晶向，所以原子半径为,hcp:最密排方向为 晶向，所以原子半径为,3 纯金属的晶体结构,（3）原子半径：,3 纯金属的晶体结构,（4）致密度K和配位数： 不同晶体结构类型的晶格，其内部排列紧密程度不同，通常用致密度和配位数来描述原子排列的紧密程度。 致密度K：指晶胞中所有原子体积之和与晶胞体积之比。 K=n./V n为一个晶胞内的原子个数， 为一个原子的体积，V为晶胞的体积。,3 纯金属的晶体结构,（4）致密度K和配位数： 致密度K：,致密度K,3 纯金属的晶体结构,（4）致密度K和配位数： 配位数： 配位数