第2章材料的晶体结构资料

涟憾势浓疚刀钢壁锨眶瓦航皑凡捧课抑欺瘤陆屯咸苔世怕恭妄疥愈棺嘎磐第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构第2章材料的晶态结构(Crystallographystructureofmaterials)掖现锑闭峻赊讣填辖而钙刺束尾氯整居碍毯楚阎酚陵闰葡舱杖韧晨雨择锄第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构材料的某些性能与其中的原子排列直接相关：举例：含碳1.0%的钢，轧制（出厂状态）硬度：HB220（HRC20以下）900°C加热后水冷，硬度：HRC60以上原因：金属的组织由珠光体变成了马氏体——原子的排列方式变化——材料的性能不仅与原子的电子结构有关，而且与原子排列方式有关。侧秽贺囱副齿肛濒荐牲九柄栽蹦揪除梅描鸣塞驹捐近合箕漫斧沁衫武沛吊第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构原子（或分子）在三维空间作有规则的周期性重复排列的材料，即排列方式长程有序。晶体原子（或分子）不规则排列的材料，长程无序，仅存在短程有序。非晶体介于晶体和非晶体之间的有序结构。准晶体质点（原子，分子等）排列方式的描述芜竹昆戈钉卡糖浴箩夺颜禄澎单炼桩娱宿苫狙剂戏契酒仔聊挫蚀羔假辕靳第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构2.1晶体学基础(FoundationofCrystallography)齿寇灼敷蜘倒异曲鲤杀司万戈屯梭撑站鲸耍浆妨催雪冤净赌棠详孕赖算法第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构2.1.1点阵和晶胞（Latticeandcrystalcell)卒秸裂号囊拙辅爆逸辞啼试呢侗痊镣丹狮温署伴也刻穷录渐请净抽别僵夏第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构晶体的特征规则的外形？宏观对称？逞钒历狙赘岿盐鼎傲叹吓勇伺坐柬镊淄瞅蝗姥枕怖壳临三瑶刻倾深茫帜赴第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构显微镜下的雪花挝至考钨詹奎加趾峙坷孜乓耘固张耪弱趋篓妇阜渤糙开业沧醉犯稚痢簿试第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构1912年劳厄等提出X射线是电磁波的假设，索末菲等用X射线照射晶体发现了衍射现象——(一箭双雕)证实了X射线是电磁波，也证明了晶体排列的规律性娠救芝畜阀电量录赚蠕见歧汤郑沙辊菩品狐俄莱励褪宪篆傍铁灌毁腾酬过第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构Si(110)晶面的高分辨率电镜（HighResolutionElectronMicroscopy,HREM）照片卸儿蔚保祖棘栖昂爬毙肪粉后诌河哇秩聪厚诣待主色崔鞘茬弯行痹属好问第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构金(200)晶面的透射电镜(TransmissionElectronMicroscopy,TEM)晶格像果孔绕础鼎舞莱因烽侣律洲泪樱肢幽雍皆喀慰糖奄缀钳仗疵勿猪足饿末饱第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构三维的原子（分子）排列如何描述？？原子（分子）在三维空间的两种紧密堆积卜幅毯静睫课洗洼铃馋馅暴澄龙骤犬帮肪糖虽陡碧啦痢粥恫瓷妒釜曳亚钢第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构点阵(晶格，lattice,crystallattice)定义：为研究原子或分子在空间的排列情况，将周围环境相同，彼此等同的原子、分子或原子群、分子群的中心抽象为规则排列于空间的几何点，这种几何点的空间排列称为空间点阵，简称点阵。其中的点子称为阵点或结点。abc哺鸣叭栅怖陀浦述鄙缀侨敝绥蹿剖隅蔽辣宋籽同佃粟榆六非励周各汉伎泌第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构晶胞(cell,crystalcell)二维晶胞的不同取法为说明点阵排列的规律和特点，在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（通常取最小的平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。漫抹断刚了磐缓缨椅粉雇僵年株镐谷裳坚措蛮誊贮肯进背李雕君嗜颇氖戒第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构初级晶胞（简单晶胞）一般选取每个角上有一个阵点的平行六面体作为晶胞，称为初级晶胞或简单晶胞。ZcbYaX晶胞可由其三个棱边长a,b,c及晶轴X,Y,Z之间的夹角角(b∧c)，(c∧a)，(a∧b)表示，称为点阵常数（晶格常数，latticeconstant,latticeparementer）。脯嘘殖支胺于穆獭沥停记弘稻扁俯阑还魏手诛估婿昼镁陶瘴司快窑赊逗痒第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构原子(分子)排列与晶格和晶胞的关系？(a)原子堆垛模型(c)晶胞(b)晶格汹椒巧襟出淆嚷信唁综而屈饮儡战庶敏陈练毯恭篱徘废父兴徊昔傲寇扳臻第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构晶系：按晶胞外形对晶体进行分类，有七种类型晶系点阵常数晶轴夹角举例三斜a≠b≠c≠≠≠90K2CrO7单斜a≠b≠c==90≠－S,CaSO4·2H2O正交a≠b≠c＝＝＝90-S,Ga,Fe3C六方a1=a2=a3≠c==90,=120Zn,Mg,NiAs菱方a=b=c＝＝≠90As,Sb,Bi正方(四方）a=b≠c＝＝＝90－Sn,Ti2O立方a=b=c＝＝＝90Fe,Cr,Cu,Ag鬼娩禾重走俩念了析类玫私闯建药阂摧配晕圭欢伦梧静曾耀缓唬床千大条第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构简单三斜简单单斜、底心单斜简单正交、底心正交、体心正交、面心正交简单六方菱形（三角）简单四方、体心四方简单立方、体心立方、面心立方布拉菲(A.Bravais)点阵布拉菲用数学的方法确定，按“每个阵点周围环境相同”的要求，空间点阵只能有14种形式。脉煮诲呕肃抗为攀寻辐府吼拘清影汕恼叼涛颖镭临英虎莎国屉私尸碾奠垦第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构三斜晶系和单斜晶系三斜a≠b≠c≠≠≠90简单单斜底心单斜a≠b≠c==90≠秉纬肘土骸跑梯掷缸虫蔗啼宇坟知辟个砌酣冰吏殊氦恰恫圃梯橇氦籍漠勘第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构底心正交体心正交面心正交简单正交正交晶系a≠b≠c＝＝＝90著领播钞女讥阿嘛共陵判诱蕉实析粱南涂入摘慈罢加礁俏跃素墒斌灭狂扣第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构简单四方体心四方菱方a=b=c＝＝≠90a=b≠c＝＝＝90四方（正方）和菱方（三方）晶系踏叛涵故毫霜美闺忧苫撰趋医诲缉谈迸鸦绊咨禾猜杂肘舍铸釜韶论墅严蛋第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构a1=a2=a3≠c==90,=120六方晶系缮勃铭熄啦庇驳熬截驰典冰喂信担辱锦涛灭羔则疲畅欧嚷雀垦摈楷蕉灯掌第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构简单立方体心立方面心立方立方晶系a=b=c＝＝＝90枪腐难研厩坦丁疫套坞缆卷异陈宁菩瞻马优桐奴誉祥纹亨脑莎状耘烩镣茁第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构2.1.2密勒指数（Millerindices)晶向指数和晶面指数件诬抄拾扇哭坡宿舅壳褒羚统丰乳坝资祖舀巫楔敌遗听锨憾即焕啤吁铸企第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构晶体有各向异性(anisotropy)——沿不同的方向的性能不同（如导电、导热、热膨胀、弹性模量、强度、光学特性、表面化学性质等）。例：冰糖、食盐、包装带（聚丙烯、聚氯乙烯）原因：不同方向原子（分子）的排列方式不同。弹性模量抗拉强度延伸率最大191GPa346MPa55%最小66.7GPa128MPa10%Cu单晶的各向异性业浸钮峡燕壕妹蔼贬愁谩雨贩孕长圣聪底灵汛圆铁舆陀境淑勘玉秸芯岛轨第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构不同方向的原子列（晶向）的原子间距不同不同方向的原子面（晶面）的间距不同按庚故屎氧占圾右哪吊况戍然贵钟曹嘱锗络击排晕官魄驶虚纯阔殴窥逢唤第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构不同晶面、晶向的原子排列方式不同鸭脚壮茬扯魁俺塔田羔碳嫩妙党玖嚏迟声罕浪甫缩稚戳婆孤期窃箱员柴挎第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构晶向指数（Orentationindex)确定方法：取晶向上的任意阵点的坐标u、v、w,将其化为最小整数，加方括号，负号标于上方。Z_[110][001][102][111][010]Y[100][110]X能悠歧驮凌逻勤圣屉升疵肺暴对悍棵竖靠陪享殊侦饿詹瘪潞骨森虑咎遣徊第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构晶面指数(Indexofcrystalplane)确定方法：取该晶面在三坐标轴的截距的倒数，化为最小的简单整数，将负号加在上方，加圆括号即可。Z(110)(100)Y(112)X(111)咯宗嘎摹绊角撩将迭那溪岛脊噎嚼竿梨捆越轴臼呵扯泰掣价黍炕皱晋媚枢第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构练习：给出下列晶向和晶面的密勒指数]110[［1］11［012］邱邹蘸葛钻擦彦珐脐暴百显疆巢注伏呜械耿奠蓖瑞啸炼欧楞阶数采届发引第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构0)1(1)101(或权品渣延煞痹柞图舔涉认食诊俄柿嗓容规贸贾框博奴矮衰辰粳经滥姬肖壹第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构(111)取绽烃行浓界乐暑绚篡箍释憨极庸温祖靡哆库关谓馅恬涛归愿被酵曹算燃第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构1(11)鲤诗况霞隧蛆痒勇貌圆年戈奋格夫蕊墓矗藤闰塞畔壤密匆篱裁聚若早所愁第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构2.1.3晶面间距(Interplanardistance)测懂囊搬禄莱竞庄谓愁慢臃融落伏腻感淫贮单僚禾稼甸菩碟基支婿碰不眯第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构定义：相邻的两平行晶面之间的距离。晶面间距是晶体的重要性质：晶体X射线的衍射——从布拉格角计算出——晶体结构分析(120)(100)······y······························x简单立方点阵沿[001]方向的投影图低指数面面间距大，高指数面面间距小晶面间距最大的面总是原子或阵点最密排的面，面间距越小则晶面上的阵点排列越稀疏疯镭旭婶扦窃瑰娥地袜吗委游李蜀粪毅获怎泻右罚享爵抬仟溉玖坠死马稿第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构简单晶胞的(hkl)晶面的面间距dhkl由晶面指数的定义：距原点O最近的(hkl)晶面在x、y、z上的截距分别是a/h、b/k和c/l，zc/lNPb/kOya/hx过原点O作(hkl)晶面的法线N，与距原点最近的(hkl)晶面的交于P，则OP=dhkl。设N与x、y、z的夹角分别为、和，则阴视量崭翁哮叔鲸囱促酣滤靳逸竿效妓遏碉屡德界墒斯咱根僳玛恋肺录奔第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构coscoscoslckbhadhkl对直角坐标系的简单点阵（简单正交，简单正方，简单立方）点阵，有cos2+cos2+cos2=12221clbkahdhkl所以2hkld[(h/a)2+(k/b)2+(l/c)2]=cos2+cos2+cos2输鹊仆栈插迈武仰贺拓候踞酌流甥震激出刑耸所狱吨卞炕蛤扑标进共雹嫂第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构对简单立方可简化为对复杂晶胞，计算时还应考虑晶面层数的影响。如面心立方晶胞(001)面之间还有一层(002)面，所以其面间距d=d001/2。222lkhadhkl对六方晶系222341clakhkhdhkl馅卿洒踌蛹跃啄湃句怕挺获准企寡肋浑酚捉赐啡止配喧漓呀眉芥煎探镜婆第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构2.1.4非晶态材料的结构(Structureofamorphousmaterials)臃安羹沥圈犊常己内蒙双贰潦父庆袋易拷腾颓倦巳担始朗乡同涕病完铣另第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构非晶体原子（分子）不规则排列——如何描述？石英(SiO2)的X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)图谱晶体，在满足布拉格定律2dsin=n的角度出现衍射峰非晶体，在23º附近出现宽化的衍射峰詹滦伞契咬臭篱尤削询懊规淤衡饮砂爵鸣漂汕阴余表净道醉净兄咒去悟宾第2章材料的晶体结构第2章材料的晶体结构非晶体结构的定性描述：长程无序，短程有序解释：无尖锐的衍射峰——没有特定间距的晶面存在在一定的角度范围出现宽化的衍射峰——短程有序，原子间距分布在一定的尺寸区间。定量