《晶体学基础》PPT课件.ppt

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1、材料的结构（17学时）[教学内容]§2.1晶体学基础§2.2金属的晶体结构§2.3离子晶体§2.4高分子材料结构§2.5非晶态固体结构[重点掌握]晶体的对称元素晶胞的选取原则晶向指数、晶面指数、晶面间距7大晶系，14种布拉菲空间点阵的特征极射投影与Wuff网3种典型金属晶体结构的晶体学特点晶体中原子的堆垛方式和间隙类型固溶体的分类及其结构特点中间相的分类及其结构特点离子晶体的结构规则AB、AB2、A2B3、ABO3、AB2O4型离子晶体结构特点硅酸盐晶体结构特点聚合物晶态结构模型、晶体形态及结构特点非晶态固体结构及性能§2.1晶体学基础晶体学

2、是以晶体为研究对象的一门自然科学；晶体学的研究内容包括晶体生成学、几何晶体学、晶体结构学、晶体化学和晶体物理学等。固态物质按原子的聚集状态，可分为两类：晶体与非晶体。晶体：晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，即晶体是具有格子构造的固体。（1）晶体的概念1、晶体（2）晶体的基本性质均一性，指晶体内部化学组成和物理性质（密度、比重、热导性、膨胀性等）的等同。对称性，指晶体内的相同部分（如外形上相同的晶面、晶棱、晶角，内部结构中相同的面网、行列或原子、离子等）或性质，能够在不同方向或位置上有规律的重复出现的特性。自范性，或称自限性，指晶

3、体能自发形成封闭的凸几何多面体外形的特性。最小内能，指在相同热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体相比较，其内能最小，因而晶体的结构也最稳定。异向性，晶体与非晶体由于原子排列不同在性能上出现较大的差异，即晶体具有各向异性，如下表:表2-1单晶体的各向异性类别弹性模量(MPa)抗拉强度(MPa)延伸率(%)最大最小最大最小最大最小Cu191000667003461285510α-Fe2930001250002251588020Mg5060042900840294220202.晶体的对称性（1）对称的概念对称要素是指在进行对称变换时所凭借的几何要素

4、—点、线、面等。晶体的对称要素可分为宏观和微观两类。宏观对称要素反映出晶体外形和其宏观性质的对称性。而微观对称要素与宏观对称要素配合运用就能反映出晶体中原子排列的对称性。（2）对称要素和对称操作对称是指物体中相同部分之间的有规律重复；对称变化又称对称操作，是指能使对称物体各相同部分作有规律重复的变化动作。宏观对称要素：对称中心对称面对称轴旋转-反伸轴旋转-反映轴对称中心图2-1对称中心对称中心：是一个假想的点，相应的对称操作是对此点的反伸，该点用C表示。一个有对称中心的图形，其相对应的面、棱、角都体现为反向平行。其晶面必定是两两平行而相等的。

5、对称面:晶体通过某一平面作镜像反映而能复原，则该平面称为对称面或镜面，用P表示。对称面垂直并平分晶面；对称面垂直晶棱并能通过它的中点；对称面包含晶棱。在晶体中存在对称面，最多可达9个。在描述对称面时，把对称面的数目写在P的前面，如立方体有9个对称面，写作9P.对称面图2-2对称面图2-3对称轴对称轴对称轴:对称轴的对称操作是绕对称轴旋转。当晶体绕某一轴旋转一定角度后，能使图形的等同部分重复。旋转一周重复的次数，称为轴次，用n表示，重复时所旋转的最小角度称为基转角，用α表示（n=360⁰/α)。在旋转一周的过程中，晶体能复原n次，就称为n次对称

6、轴，用Ln表示。晶体宏观对称只能存在1，2，3，4，6共5中对称轴，不存在5次及高于6次的对称轴。注意：该轴线定要通过晶格单元的几何中心，且位于该几何中心与角顶或棱边的中心或面心的连线上。图2-4具有L2，L3，L4和L6对称轴的图形（从左至右）1）、1次对称轴，习惯符号L1，国际符号为1，n=1,α=360°。2）、2次对称轴，习惯符号L2，国际符号为2，n=2,α=180°。3)、3次对称轴，习惯符号L3，国际符号为3，n=3,α=120°。4)、4次对称轴，习惯符号L4，国际符号为4，n=4,α=90°。5）、6次对称轴，习惯符号L6，

7、国际符号为6，n=6,α=60°。立方晶体中所包含的的对称元素和数量最多；2个面中心线存在一个L4，共6个面，有3个L4；两个角顶联线是一个L3，共有8个角顶，存在4个L3；两条棱中点联线是一个L2，共有12条棱，存在6个L2；垂直晶面和通过晶棱中点并彼此相互垂直的3个对称面，一对晶棱垂直斜切晶面的6个对称面，共9个对称面。立方体中心是一个对称中心。所以立方体几何对称性可以组合成：3L44L36L29PC旋转-反伸轴旋转-反伸轴:若晶体绕某一轴旋转一定角度(360/n)，再以轴上的一个中心点作反演之后能得到复原时，此轴称为旋转－反伸轴，用Li

8、n表示。图2-5具有Li4的四面体（A）及其对称操作过程（B,C）图2-6旋转-反伸轴A-Li1B-Li2C-Li3D-Li4E-Li6旋转-反映轴：若晶体绕某一