番茄花园-第二章固体结构.ppt

第二章 固体结构,金的AFM 照片, 1晶体学基础 晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间 呈周期性重复排列 即存在长程有序 性能上两大特点： 固定的熔点 各向异性,一、晶体的空间点阵 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， 即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列 空间点阵 特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境 2晶胞 代表性的基本单元（最小平行六面体）,选取晶胞的原则：,)选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性； ）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多； ）当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多； ）在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。,简单晶胞（初级晶胞）：只有在平行六面体每个顶角上有一阵点 复杂晶胞： 除在顶角外，在体心、面心或底心上有阵点,3.晶系与布拉菲点阵 七个晶系，14个布拉菲点阵,底心单斜,简单三斜,简单单斜,底心正交,简单正交,面心正交,体心正交,简单菱方,简单六方,简单四方,体心四方,简单立方,体心立方,面心立方,4. 晶体结构与空间点阵,二、晶向指数和晶面指数 1阵点坐标,晶向族：具有等同性能的晶向归并而成；,（x1,y1,z1）,(x2,y2,z2)二点连线的晶向指数：x2-x1,y2-y1,z2-z1,*指数看特征，正负看走向,求法： 1） 确定坐标系 2） 过坐标原点，作直线与待求晶向平行； 3） 在该直线上任取一点，并确定该点的坐标（x，y，z） 4） 将此值化成最小整数u，v，w并加以方括号u v w即是。 （代表一组互相平行，方向一致的晶向）,2.晶向指数（Orientation index）,晶面族h k l中的晶面数： a）h k l三个数不等，且都0，则此晶面族中有 b）h k l有两个数字相等 且都0，则有， 如1 1 2 c) h k l三个数相等，则有， d）h k l 有一个为0，应除以2，则有 有二个为0，应除以22，则有,求法： 1） 在所求晶面外取晶胞的某一顶点为原点o，三棱边为三坐标轴x，y，z 2） 以棱边长a为单位，量出待定晶面在三个坐标轴上的截距； 3） 取截距之倒数，并化为最小整数h，k，l并加以圆括号（h k l）即是。,3.晶面指数,4.六方晶系指数,三坐标系 四轴坐标系 a1，a2，c a1，a2，a3，c,120°,120°,120°,（h k i l ) i= -( h+k ) u v t w t= -( u+v ),5.晶带（Crystal zone） 所有相交于某一晶向直线或平行于此直线的晶面构成一个 “晶带”（crystal zone） 此直线称为晶带轴（crystal zone axis），所有的这些晶面都称为共带面。 晶带轴u v w与该晶带的晶面（h k l）之间存在以下关系 hu kv lw0 晶带定律 凡满足此关系的晶面都属于以u v w为晶带轴的晶带,则三个晶面同属一个晶带,6晶面间距（Interplanar crystal spacing） 两相邻近平行晶面间的垂直距离晶面间距，用dhkl表示从原点作（h k l）晶面的法线，则法线被最近的（h k l）面所交截的距离即是,上述公式仅适用于简单晶胞,对于复杂晶胞则要考虑附加面的影响,fcc 当（hkl）不为全奇、偶数时，有附加面：,通常低指数的晶面间距较大，而高指数的晶面间距则较小,bcc 当hkl奇数时，有附加面：,六方晶系,立方晶系：,如0 0 0 1面,2 金属的晶体结构,体心立方点阵,面心立方点阵,密排六方点阵,表2.5三种典型金属结构的晶体学特点,晶胞中的原子数,点阵常数 a，c 原子半径 R 配位数 N,致密度,轴比 c/a,堆垛（Stacking） 密排结构（close-packed crystal structure） 最密排面(close-packed plane of atoms) fcc 1 1 1 ABCABCABC······ hcp0 0 0 1 ABABABAB······,间隙（Interstice） 四、八面体间隙,fcc，hcp 间隙为正多面体，且八面体和四面体间隙相互独立 bcc 间隙不是正多面体，四面体间隙包含于八面体间隙之中,tetrahedral octahedral,interstice,