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第二章固体结构主要内容:一、晶体学基础(重点是掌握晶向指数与晶面指数的标定方法)二、典型晶体结构及其几何特征(金属晶体、离子晶体和共价晶体)物质§2.1晶体与非晶体晶体中的原子排列石英晶体(a)与石英玻璃(b)的结构示意图(1)周期性(不论沿晶体的哪个方向看去,总是相隔一定的距离就出现相同的原子或原子集团。这个距离称为周期)液体和气体都是非晶体。(2)有固定的凝固点和熔点.(3)各向异性(沿着晶体的不同方向所测得的性能通常是不同的:晶体的导电性、导热性、热膨胀性、弹性、强度、光学性质)。a.根本区别:质点是否在三维空间作有规则的周期性重复排列b.晶体熔化时具有固定的熔点,而非晶体无明显熔点,只存在一个软化温度范围c.晶体具有各向异性,非晶体呈各向同性(多晶体也呈各向同性,称“伪各向同性”)玻璃经高温长时间加热后能形成晶态玻璃通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下来也可能得到非晶态获得非晶态的金属和合金(采用特殊的制备方法)思考题§2.2.1空间点阵和晶胞(2)晶格将阵点用一系列平行直线连接起来,构成一空间格架叫晶格。(3)晶胞从点阵中取出一个仍能保持点阵特征的最基本单元叫晶胞。在空间点阵中,能代表空间点阵结构特点的是小平行六面体。整个空间点阵可由晶胞作三维的重复堆砌而构成。(1)晶胞几何形状能够充分反映空间点阵的对称性;(2)平行六面体内相等的棱和角的数目最多;(3)当棱间呈直角时,直角数目应最多;(4)满足上述条件,晶胞体积应最小。图晶胞、晶轴和点阵参数按照“每个阵点的周围环境相同”的要求,最先是布拉菲(A.Bravais)用数学方法证明了只能有14种空间点阵。通常人们所说的点阵就是指布拉菲点阵。底心单斜底心正交简单菱方简单立方晶体结构和空间点阵的区别图结构相似的不同点阵(1)在反应对称性的前提下,有且仅有14种空间点阵思考题晶向:空间点阵中各阵点列的方向。晶面:通过空间点阵中任意一组阵点的平面。国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。(1)建立以晶轴a,b,c为坐标轴,以某就阵点O为原点的坐标系,各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a,b,c;(2)确定该晶向上距原点最近的一个阵点P的三个坐标值(xa,yb,zc);(3)将x,y,z化成最小的简单整数比u,v,w,且u∶v∶w=x∶y∶z;(4)将u,v,w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]。图晶向指数的标定图晶向指数的标定a.指数意义:代表相互平行、方向一致的所有晶向。b.负值:标于数字上方,表示同一晶向的相反方向。c.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<uvw>表示。数字相同,但排列顺序不同或正负号不同的晶向属于同一晶向族。例题:在一个面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。(1)建立一组以晶轴a,b,c为坐标轴的坐标系。(2)以晶格常数为单位求出待标晶面在a,b,c轴上的截距x,y,z。如该晶面与某轴平行,则截距为∞。(3)取截距的倒数1/x,1/y,1/z。(4)将这些倒数化成最小的简单整数比h,k,l,使h∶k∶l=1/x∶1/y∶1/z。(5)如有某一数为负值,则将负号标注在该数字的上方,将h,k,l置于圆括号内,写成(hkl),则(hkl)就是待标晶面的晶面指数。图晶面指数的标定图晶面指数的标定晶面指数所代表的不仅是某一晶面,而是代表着一组相互平行的晶面a.指数意义:代表一组平行的晶面;b.0的意义:面与对应的轴平行;c.平行晶面:指数相同,或数字相同但正负号相反;d.晶面族:晶体中具有相同条件(原子排列和晶面间距完全相同),空间位向不同的各组晶面,用{hkl}表示。e.若晶面与晶向同面,则hu+kv+lw=0;f.若晶面与晶向垂直,则u=h,k=v,w=l。{110}晶面族例题:在一个面心立方晶胞中画出(012)和(123)晶面。六方晶系的晶向指数和晶面指数同样可以应用上述方法标定,这时取a1,a2,c为晶轴,而a1轴与a2轴的夹角为120度,c轴与a1,a2轴相垂直。但这种方法标定的晶面指数和晶向指数,不能显示六方晶系的对称性,同类型晶面和晶向,其指数却不相雷同,往往看不出他们的等同关系。根据六方晶系的对称特点,对六方晶系采用a1,a2,a3及c四个晶轴,a1,a2,a3之间的夹角均为120度,这样,其晶面指数就以(hkil)四个指数来表示。图六方系晶面指数的标定采用四轴坐标,六方晶系晶向指数的标定方法如下:当晶向通过原点时,把晶向沿四个轴分解成四个分量,晶向OP可表示为:OP=ua1+va2+ta3+wC,晶向指数用[uvtw]表示,其中t=-(u+v)采用三轴坐标系时。c轴垂直底面,a1、a2轴在底面上,其夹角为120o,[UVW]。采用三轴制虽然