晶体缺陷理论晶体学及固体结构基础ppt课件.ppt

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1、2.1晶体学基础原子的排列方式：无序排列、短程（近程）有序－非晶体；长程有序－晶体晶体有一定的熔点（晶态－非晶态转变温度），非晶体没有固体非晶体是过冷的液体，又称为玻璃体晶体各向异性，非晶体各向同性2.1.1空间点阵和晶胞（1）空间点阵与晶格（2）晶胞晶胞选取原则平行六面体内相等的棱和角数目最多当棱间成直角时，直角数目最多满足上面条件，晶胞体积最小→7个晶系，14种空间点阵（布拉菲点阵）（3）七大晶系和十四种布拉菲点阵十四种布拉菲点阵（4）晶体结构和空间点阵的关系阵点上的放任意的结构单元→无限多的晶体结构Cu,NaCl,CaF2具有不同的晶格结构，但都属于面心立方点阵

2、2.1.2晶向指数和晶面指数（1）晶向指数的确定某阵点为原点，以晶轴建立右旋坐标系，点阵常数为三坐标轴单位长度定出欲求晶向的两点坐标，末坐标减初坐标化成互质整数，以[uvw]表示，负号在数字上方一个晶向指数代表一组相互平行的晶向晶向指数相同符号相反，晶向相互平行晶向族（2）晶面指数的确定建立坐标系，原点位于待定晶面之外定出待定晶面到三轴的截距（平行于某轴时截距无穷大），取截距的倒数化成互质整数，以(hkl)表示，负号在数字上方晶面指数相同，符号相反，晶面相互平行对立方晶系，具有相同指数的晶向与晶面垂直，如[010]⊥(010)晶面族（3）六方晶系的晶面指数和晶向指数（

3、4）晶带相交于某一晶向直线或平行于该直线的晶面构成一个晶带晶带轴立方晶系，晶面(hkl)以[uvw]为晶带轴(晶向[hkl]与[uvw]垂直)，故hu+kv+lw=0两个不平行晶面(h1k1l1)、(h2k2l2)求晶带轴[uvw]（5）晶面间距（6）几个基本概念单晶体：原子排列整齐，位向相同的晶体。由一个核心（晶核）生长而成。多晶体：许多取向不同的小颗粒组成的晶体。由多个核心（晶核）生长而成，一般表现出各向同性——伪共向性。晶粒：晶体内呈不规则外形的小颗粒，颗粒内部位向相同，晶粒尺寸一般为10-1~10-7mm。晶界：晶粒与晶粒之间的界面。亚晶粒：晶粒内部有微小位向

4、差的区域，位向的差别为1~2°，又称为亚结构、嵌镶块。2.2金属的晶体结构2.2.1典型金属的晶体结构大多数金属具有比较简单的，高对称性的晶体结构★面心立方结构或A1结构（facecentredcubiclattice；简称fcc）★体心立方结构A2结构(bodycentredcubiclattice；简称bcc)★密排六方结构A3结构（hexagonalclosepackedlattice；简称hcp）(1)晶胞中原子数（2）点阵常数与原子半径原子半径随外界条件，结合键，配位数、价电子数等因素变化原子－刚性球，最密排方向彼此相切=>原子半径最密排方向：体心立方(1

5、11)，面心立方(110)，密排六方(0001)（3）配位数和致密度配位数与致密度用于定量描述原子的紧密程度配位数－－任一原子最近邻且等距的原子数致密度K－－晶胞中原子所占的体积分数K=nv/V2.2.2晶体的原子堆垛方式和间隙（1）原子的堆垛方式面心立方与密排六方的配位数、致密度相同，就引发出不同结构晶体中原子排列的问题。（2）晶体结构中的间隙间隙的数量、位置、大小影响相结构、扩散、相变2.2.3多晶型性2.3合金相结构纯金属强度较低，实际使用合金合金－－由两种或两种以上的金属或非金属经烧结、熔炼或其他方法组合而成的，且具有金属特性的物质，如铜锌合金、铸铁等组元－－

6、组成合金的最基本独立物质，可以是组成合金的元素，也可以是稳定的化合物相－－同一聚集态，成分、性能均一，以界面互相分开单相合金－－Cu-Zn(Zn:30%Wc)两相合金－－Cu-Zn(Zn:40%Wc)，有固溶体和金属间化合物两相2.3.1固溶体固溶体－－溶质分子完全溶于固态溶剂中，并保持溶剂元素晶格类型的合金相1.固溶体的特点固溶体的结构与溶剂相同固溶体的成分可在一定范围变化固溶体一般位于相图的两侧固溶体的强度、硬度比纯金属高，导电性下降在多相合金中，固溶体一般作为基体相2.固溶体的分类3.置换固溶体影响置换固溶体的其他因素———温度、冷却速度、机械合金化等4.间隙固

7、溶体原子半径小于0.1nm的非金属元素(如H,O,N,C,B等)处于溶剂晶格结构的某些间隙位置间隙半径较小，非金属原子的溶入，将使晶胞胀大，造成点阵畸变，溶解度受限制C的原子半径为0.077nm，面心立方的γ-Fe在1148°C的八面体间隙半径为0.0535nm，造成严重畸变，溶解度9%at体心立方的α-Fe的间隙更小，C的溶解度为0.095%at影响间隙固溶体溶解度的因素间隙有限，溶解度有限——有限固溶体溶解度与溶质原子尺寸有关溶解度与溶剂间隙尺寸、形状有关，溶质原子一般位于八面体间隙之中5.固溶体的微观不均匀性6.固溶体的性质点阵常数a改变——置