华南师范大学材料科学与工程教程材料中的晶体结构一.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/12/25,#,2025/2/3 周一,1,第二章 材料中的晶体结构（一）,2025/2/3 周一,2,晶体结构：晶体中原子（离子或分子）在三维空间的具体 排列方式,金属晶体,离子晶体,共价晶体,分子晶体,2025/2/3 周一,3,2025/2/3 周一,4,思考：,1,、晶体材料有何应用？,2,、如何研究一个晶体？,2025/2/3 周一,5,一、晶体学基础（,Crystallography,）,1,、空间点阵和晶胞（,Space Lattice and Unite Cell),1,）空间点阵的概念,将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点，则代表晶体中原子、原子团或分子分布规律（周期性）的几何点的集合,空间点阵（,space lattice）,，其中的几何点一般叫作阵点或结点（,lattice point），,2025/2/3 周一,6,2,）晶格（,crystal lattice),人为的,用一系列相互平行的直线将空间点阵连接起来形成的空间格架。,2025/2/3 周一,7,3,）晶胞（,Unite cells）,构成晶格的具有代表性的最基本单元（最小平行六面体）,small repeat entities,选取晶胞的原则：,晶格与晶胞关系？,1),充分反应空间点阵的对称性；,2,）当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多；,3,）晶胞体积要最小。,2025/2/3 周一,8,简单晶胞,只在平行六面体的八个角顶上有阵点，而每个角顶上的阵点又分属于八个简单晶胞,简单晶胞只含有一个阵点？,复合晶胞,除在平行六面体的八个角顶上有阵点外，在其体心、面心或底心等位置上也有阵点,2025/2/3 周一,9,晶胞描述,可用矢量表示点阵中任一阵点的位置,晶体分类,?,2025/2/3 周一,10,2,、晶系和布拉菲点阵,（,Crystal System and Bravais Lattice,）,根据晶胞的点阵常数,a,b,c,是否相等，以及,、,、,是否相等及它们是否成直角将所有晶体分为,七个晶系,。,不涉及晶胞中原子的具体排列情况！,1,）晶系,2,）布拉菲点阵,考虑晶胞中原子的排列情况，遵循“每个阵点的周围环境相同”的原则。,所有晶体中的空间点阵只有,14,种！,2025/2/3 周一,11,七个晶系，14个布拉菲点阵,晶系,布拉菲点阵,晶系,布拉菲点阵,三斜,abc，,单斜,abc，=90,正交（斜方）,abc，=90,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,六方,a,1,=a,2,a,3,c，=90,，=120,菱方（三角、三方）,a=b=c,=90,四方（正方）,a=bc,=90,立方,a=b=c，=90,简单六方,简单菱方,简单四方,体心四方,简单立方,体心立方,面心立方,2025/2/3 周一,12,简单三斜,三斜晶系（,Triclinic,）,abc，,2025/2/3 周一,13,底心单斜,简单单斜,单斜晶系（,Monoclinic,）,abc，=90,2025/2/3 周一,14,底心正交,简单正交,面心正交,体心正交,正交晶系（,Orthorhombic,）,abc，=90,2025/2/3 周一,15,简单六方,六方晶系（,Hexagonal,）,a1=a2a3c，=90，=120,2025/2/3 周一,16,简单菱方,菱方晶系,（,Rhombohedral,）,a=bc,=90,2025/2/3 周一,17,简单四方,体心四方,四方晶系（,Tetragonal,）,a=bc,=90,2025/2/3 周一,18,简单立方,体心立方,面心立方,立方晶系（,Cubic,）,a=b=c，=90,2025/2/3 周一,19,为什么不是,28,种而是只有,14,种布拉菲格子？,对,14,种布拉菲格子的理解：,在反映对称的前提下,仅有,14,种空间点阵,不少于,14,种点阵,不多于,14,种点阵,14,种点阵里面不可能找到一种连接阵点的方式，能将它连接成另一种点阵的晶胞,14,种点阵决不会重复！,在某种晶胞的底心、面心、或体心放置结点而形成“新”的点阵，那么这个新的点阵必然包含在,14,种点阵之中！,7,大晶系里面并不是每一个都包含简单、体心、底心、面心共,28,种，而是只有,14,种！,2025/2/3 周一,20,例如：体心单斜,A,B,C,D,E,F,G,H,底心单斜,思考：为什么没有底心六方？没有底心正方？,2025/2/3 周一,21,3,、晶向指数和晶面指数,2025/2/3 周一,22,1,）晶向（,Orientation,）,空间点阵中各阵点列的方向，代表着晶体中原子排列的方向。,晶向指数：表征晶向方位的符号，,晶体中点阵方向的指数，由晶向上点阵的坐标值决定。,P,标定方法：密勒指数，,标定密勒指数时以晶胞为基础，,x,y,z,三轴系统的原点,O,放在晶胞的一个角上，三个轴与晶胞的三个边相重合。对斜方、三斜晶系等，三个坐标轴则互相不垂直。,2025/2/3 周一,23,标定方法：,建立坐标系，,结点为原点，过原点的晶轴为坐标轴，点阵常数为长度单位,；,确定坐标值,，在待定晶向,OP,上确定距原点最近的一个阵点,P,的三个坐标值；,化整并加方括号,，将三个坐标值化为,最小整数,u,v,w,，并加方括号，即,uvw,，如果其中某一数为负值，则将负号标注在该数的上方，如：,uvw,；,（,x,1,y,1,z,1,）,(x,2,y,2,z,2,),二点连线的晶向指数：,x,2,-x,1,y,2,-y,1,z,2,-z,1,*指数看特征，正负看走向,2025/2/3 周一24,注意：,（,1,）一个晶向指数代表着相互平行、方向一致的所有晶向，与原点位置无关；,（,2,）两晶向相互平行但方向相反，则指数中的数字相同，而符号相反；,（,3,）晶向族，晶体中,原子排列情况相同,但空间位向不同的一组晶向，用,表示；,举例：,立方晶系中,此例仅对立方晶系来说，对其它晶系则不是这样的！,2025/2/3 周一,25,2,）晶面指数,晶面：,空间中不在一直线任三个阵点的构成的平面，代表了晶体中原子列的方向。,晶面指数：,表示晶体中点阵平面的指数，由晶面与三个坐标轴的截距值所决定。,2025/2/3 周一,26,晶面指数标定步骤如下：,1),在点阵中设定参考坐标系，设置方法与确定晶向指数时相同；,2),求得待定晶面在三个晶轴上的截距，若该晶面与某轴平行，则在此轴上截距为无穷大；若该晶面与某轴负方向相截，则在此轴上截距为一负值；,3),取各截距的,倒数,；,4),将三倒数化为互质的整数比，并加上圆括号，即表示该晶面的指数，记为,(h k l),。,面网指数？,2025/2/3 周一,27,注意：,晶面指数（,hkl,）不是一个晶面，而是代表着一组相互平行的晶面；,平行晶面的晶面指数相同，或数字相同而正负号相反；,晶面族，晶体中具有等同条件（晶面上的原子排列情况和晶面间距完全相同）而只是空间位相不同的各组晶面，用,hkl,表示。,hkl,中所有晶面的性质是等同的，并可以用,hkl,三个数字的排列组合方法求得,100=,（,100,）,+,（,010,）,+,（,001,）,+,（,100,）,+,（,010,）,+,（,001,）,2025/2/3 周一,28,3,）六方晶系指数,（,Indices of hexagonal crystal system or hexagonal indices）,三坐标系 四轴坐标系,a,1,，a,2,，c a,1,，a,2,，a,3,，c,120,120,120,（,h k i l,),i=-(h+k),u v t w t=-(u+v),