材料科学基础I 第一章(晶体学基础)ppt课件.ppt

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1、第一章晶体学基础多数金属和非金属材料都是晶体。因此，首先要掌握晶体的特征及其描述方法。晶体——组成晶体的质点在三维空间作周期性地、规则地排列。晶体的特点：质点排列具有规则性、周期性有固定熔点（结晶温度）[非晶体没有固定的熔点]各向异性（包含多种性能）§1-1空间点阵一、空间点阵的概念为了便于分析研究晶体的结构，进行如下处理：组成晶体的原子（或分子、原子集团）抽象几何点(点阵的结点）三维阵列（空间点阵）自然形成空间格子（晶格）平行线连接二、晶胞、晶系、点阵类型晶胞——点阵中能够代表晶格特征的基本结构单元。选取

2、晶胞的原则：体积最小，一般为平行六面体；对称性高，直角尽可能多，边、角尽可能分别相等。晶格常数:边长：a,b,c夹角：α,β,γ三条棱称为晶轴1.晶胞2.晶系根据6个晶格常数之间的关系，可以将各种晶体归类成7种晶系。立方正方斜方菱方六方单斜三斜7大晶系包含14种空间点阵——布拉菲(A.Bravais)点阵3.点阵类型晶面——穿过晶体的原子平面。晶向——晶体中任意原子列的直线方向。不同的晶面和晶向具有不同的原子排列和取向。这就是晶体具有各向异性的原因。一、晶向指数确定晶向指数的步骤：建立坐标系：oxyz，晶格长度

3、作为单位长度，原点o在待定晶向上；找出该晶向上除原点外的任意一点的坐标：x,y,z；将x,y,z按比例划成互质(最小)整数u,v,w；将u,v,w三个数放在方括号内，就得到晶向指数[uvw]。§1-2晶面指数、晶向指数——Miller指数[说明]：晶向指数表示的是一族平行的晶向，即相互平行的晶向具有相同的晶向指数；同一直线上，方向相反的晶向其指数加负号；原子排列相同但空间位向不同的所有晶向称为晶向族，用<>括号表示。例如<100>包含：不通过原点的晶向：(x2-x1):(y2-y1):(z2-z1)=

4、u:v:w注意书写规则：负号在上，无逗号xyzo[011][010]二、晶面指数确定晶面指数的步骤：建立坐标系：oxyz，（同上）确定待定晶面在三个坐标轴上的截距，并取截距的倒数，将截距的倒数划成三个互质的整数：h,k,l，把h,k,l放在括号（）内，写成(hkl)，则(hkl)就是该晶面指数xyzc/22b/3a/2例：截距：a/2,2b/3,c/2倒数：2,3/2,2互质整数：4,3,4晶面指数：(434)[说明]：晶面与坐标轴平行时，取截距为，倒数为0；相互平行的晶面具有相同的晶面指数，或相差

5、一负号；通过原点的晶面，可以通过与其平行的晶面求出晶面指数;原子排列相同的晶面，尽管空间位向不同，但仍属于同一个晶面族，用{hkl}表示。例如{100}包含6个等价面：zxy（111）(010)(001)(100)(100),(010),(001)思考：{111}包含多少个等价面？三、晶向指数与晶面指数的关系在立方晶系中（包括密排六方）：[uvw]//(hkl)时，一定满足：hu+kv+lw=0[uvw](hkl)时，一定满足：h=u,k=v,l=w例如：[111](111)，[110](110)xyz

6、（111）[111]xyz(110)[110]四、六方晶系的晶体学指数——四指数表示为了使晶体学上等价的晶面或晶向具有类似的指数，以便于判断其等价性，对于六方晶体不再采用三指数，而采用四指数表示。四个坐标轴：a1,a2,a3,coa1a2a3c1、晶面指数方法和步骤与三指数时相同，只是要找出晶面在四个坐标轴上的截距。例如：2、晶向指数：步骤：1)求出待定晶向在a1,a2,c三个坐标轴下的指数：U,V,W2)按以下公式算出在四坐标轴下的指数：u,v,t,w四坐标晶向指数的确定方法有行走法和解析法。由于行走法确定的晶

7、向指数不是唯一的，所以这里仅介绍解析法。注：a1,a2夹角120°oa1a2a3c例如：求出oa1晶向oa1晶向指数为从晶胞图直接得到：U=1，V=0，W=0所以，oa1a2a3c简便方法：仅适用于a1,a2,a3,c轴及其反向晶向例如：确定oa1的晶向指数由于a1点的坐标为：1,-1/2,-1/2,0所以oa1的晶向指数为同样可以求出：oa2，oa3，oc的晶向指数分别为oa1，oa2，oa3，oc的反向晶向指数分别为说明：在确定晶向上某点的坐标值时，需要向坐标轴作垂线。§1-3常见晶体结构常见的晶体结构主要有

8、：体心立方，面心立方，密排六方一、体心立方(BCC)体心立方结构可以缩写为BCC(body-centeredcubic)钢球模型质点模型晶胞原子数（示意图）Java动画1、晶胞中原子数n2、点阵常数a点阵常数也称为晶格常数，用来衡量晶胞的大小。对于立方晶系，点阵常数只需要用晶胞的棱边长度a一个数值。单位：Å(10-10m)属于此类结构的金属：碱金属(K,Na,Li等)，难