《晶体结构》PPT课件

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1、3晶体结构3.1晶体的特征3.2空间点阵与晶胞3.3晶系与布喇菲点阵3.4典型的晶体结构3.5晶向与晶向指数3.6晶面与晶面指数3.7三种典型晶体结构的比较3.8原子体密度、面密度和线密度3.9多晶形性与同素异构转变3.10多晶与单晶材料3.11微晶、准晶与液晶3.12合金相结构3.13晶体缺陷3.14非晶态合金3.15用X射线衍射法分析晶体结构3.1　晶体的特征固态物质按其原子或分子的排列特征，可分为晶体和非晶体两大类。晶体:原子(或分子)在三维空间呈有规律的周期性排列。非晶体:原子则呈无规则排列，至多有局部区域呈短程规则排列。晶体与非晶体的主要性能特点：晶体具有一定的熔点，而非晶体则没有

2、；晶体具有各向异性、伪各向同性，而非晶体为各向同性。晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化。3.2空间点阵与晶胞3.2.1空间点阵和晶格3.2.2晶胞3.2.1空间点阵和晶格假设理想晶体中的原子(离子、分子或原子集团等质点)都是固定不动的刚性球，则晶体是由这些刚球堆垛而成(图3-1a)。将这些刚球抽象为纯粹的几何点，得到一个由无数几何点在三维空间规则排列而成的阵列，称之为空间点阵。为便于观察，可用许多平行的直线将空间点阵的所有阵点连接起来，构成一个三维的几何格架(图3-1b)，称为晶格。(a)原子堆垛模型图3-1原子堆垛与晶格示意图3.2.2晶胞晶胞的几何特征可以用晶胞的三条棱边长a、b、c和

3、三条棱边之间的夹角α、β、γ等六个参数来描述。其中a、b、c称为晶格常数或点阵常数，它们可通过X射线衍射分析求得。沿三条棱边所作的坐标轴X、Y、Z称为晶轴，晶轴间夹角称为轴间角，用α、β、γ表示。图3-1晶体中晶胞示意图3．3晶系与布喇菲点阵根据晶胞的三条棱边是否相等、三个夹角是否相等以及是否为直角等关系，晶体学将所有晶体分为七个晶系，如下表所示。序号晶系点阵参数特征举例1三斜晶系a≠b≠c，a≠β≠γ≠90°K2CrO72单斜晶系a≠b≠c，a=γ=90≠ββ-S，CaSO4·2H2O3正交晶系(斜方)a≠b≠c，a=β=γ=90°a-S，Fe3C，Ga4六方晶系a=b≠c,a=β=90°

4、,γ=120°Zn，Mg，Cd5菱方晶系(三角)a=b=c，a=β=γ≠90°As，Sb，Bi6正方晶系(四方)a=b≠c，a=β=γ=90°β-Sn，TiO27立方晶系a=b=c，a=β=γ=90°Fe，Cr，Ag，Au七个晶系中，只能有14种空间点阵，称为布喇菲点阵,如下图所示。图3-214种布喇菲点阵的晶胞点阵中的每一个阵点可以由一个或一个以上的质点（原子、离子或分子）所组成，而这些质点的组合和排列又可以有多种不同的形式。因此，每种空间点阵都可以形成无限多的晶体点阵（晶体结构）。图3-3晶体点阵与空间点阵3.4典型的晶体结构最典型、最常见的晶体结构只有3种，即体心立方结构、面心立方结构

5、和密排六方结构。3.4.1体心立方晶胞图3-4体心立方晶胞3.4.2面心立方晶胞图3-5面心立方晶胞3.4.3密排六方晶胞图3-6密排六方晶胞3.5晶向与晶向指数晶向：晶体中任意两个原子之间的连线称为原子列，其所指方向称为晶向。用晶向指数来确定晶向在晶体中的位向。3.5.1立方晶系的晶向指数立方晶系的晶向指数可用[uvw]来表示。其确定步骤为：(1)选定晶胞的某一阵点为原点，以晶胞的三条棱边为坐标轴，以棱边的长度为单位长度；(2)若所求晶向未通过坐标原点,则过原点作一平行于所求晶向的有向直线；(3)求出该有向直线上距原点最近的一个阵点的坐标值u、v、和w；(4)将三个坐标值按比例化为最小整数

6、，依次放入方括号[]内，即为所求晶向指数。晶向族用表示。图3-7立方晶系的一些晶向指数3.6晶面与晶面指数晶面：晶体中由一系列原子所组成的平面称为晶面。通常，采用晶面指数来确定晶面在晶体中的位向。3.6.1立方晶系的晶面指数立方晶系的晶面指数通常采用密勒指数法确定，即晶面指数是根据晶面与三个坐标轴的截距来决定。晶面指数的一般表示形式为(hkl)，其确定步骤为：(1)选定不在欲求晶面上的某一晶胞阵点为坐标原点，以避免出现零截距；(2)以晶胞三条棱边为坐标轴，以晶胞边长为单位长度，求出待定晶面与三个轴的截距。若晶面与某轴平行，则认为该晶面与该轴的截距为无穷大，其倒数为零；(3)取各轴截

7、距的倒数，并化为最小整数，依次记入圆括号()内，即得晶面指数。图3-9立方晶系的主要晶面指数图3-10立方晶系{100}、{110}和{111}晶面族晶面与晶向的关系当某一晶向[uvw]位于或平行于某一晶面(hkl)时，必然满足以下关系：hu+kv+lw=0反之，根据此关系也可判定某晶向是否位于或平行于某晶面。此外，具有相同指数的晶面与晶向必定是互相垂直的，如(111)⊥[111]。3.7三种典型晶体结构的比