材料科学基础教案 - 图文

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第2章 晶体结构 (Ch2 Crystal Structure)

2.1 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。

金的AFM照片

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:

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Ⅰ)选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的 对称性;

Ⅱ)平行六面体内的棱和角相等的数目应最多; Ⅲ)当平行六面体的棱角存在直角时,直角的 数目应最多;

Ⅳ)在满足上条件,晶胞应具有最小的体积。

a,b,c棱边长(点阵常数),或用点阵矢量a,b,c 描述晶胞

α,β,γ晶轴间的夹角

阵点ruvw=ua+vb+wc 体积V=a2(b3c)

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 4. 晶体结构与空间点阵

2.1 七个晶系,14个布拉菲点阵

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二、晶向指数和晶面指数 1.阵点坐标

2. 晶向指数(Orientation index) 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)

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]

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指数看特征,正负看走向 3. 晶面指数 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,化为最小整数h,k,l并加以圆括号(h k l)即是。 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 3!34=24组,如{123} b)h k l有两个数字相等 且都≠0,则有,如34=12,如{1 1 2}

3!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

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