(精品)ch2-1固体结构.ppt
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1、 第二章 固体结构 物物质质按按聚聚集集状状态态分分类类:气气态态、液液态态和和固固态。态。按原子或分子排列规律性分:按原子或分子排列规律性分:晶体晶体(crystalcrystal)和)和非晶体非晶体(noncrystalnoncrystal)晶体结构的基本特征:原子(或分子、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,离子)在三维空间呈周期性重复排列,即存在长程有序。即存在长程有序。性能上两大特点:性能上两大特点:固定的熔点固定的熔点固定的熔点固定的熔点各向异性各向异性各向异性各向异性绝绝大大部部分分陶陶瓷瓷、少少数数高高分分子子材材料料、金金属属及及合合金金是是晶
2、晶体体;多多数数高高分分子子材材料料、玻玻璃璃及结构复杂材料是非晶体及结构复杂材料是非晶体。2.晶体学基础 2.晶体学基础 2.1.1 2.1.1 空间点阵与晶胞空间点阵与晶胞1.1.空间点阵的概念空间点阵的概念阵点阵点 (lattice point(lattice point):将晶体中原子或原子将晶体中原子或原子团抽象为规则排列于空间的几何点,称之为阵团抽象为规则排列于空间的几何点,称之为阵点。点。空间点阵(空间点阵(space latticespace lattice):):由无数几何点由无数几何点 在三维空间排列成规则的阵列,称为空间点在三维空间排列成规则的阵列,称为空间点 阵。阵。点
3、阵特征:点阵特征:每个阵点在空间分布必须具有完全每个阵点在空间分布必须具有完全 相同的周围环境相同的周围环境(surrounding)(surrounding)。点阵示意图two dimensions:(1)(2)(3)a bthree dimensions2.晶体学基础 2.2.晶胞晶胞晶胞:构成空间点阵的最基本单元。晶胞:构成空间点阵的最基本单元。将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。选取晶胞的原则:选取晶胞的原则:1 1)应反映出点阵的高度对称性)应反映出点阵的高度对称性2 2)棱和角相等的数目最多)棱和角相等的数目最多3 3)棱边夹角为直角时,
4、直角数目最多)棱边夹角为直角时,直角数目最多4 4)晶胞体积最小)晶胞体积最小a c b a c b晶胞示意图晶胞大小和形状表示方法为:晶胞大小和形状表示方法为:晶胞的棱边长度、(称为点阵常晶胞的棱边长度、(称为点阵常 数、晶格常数数、晶格常数(lattice constants)(lattice constants)););棱棱边边的的夹夹角角为为、(称称为为晶晶轴轴间间夹夹角)。角)。简单晶胞简单晶胞(初级晶胞):只有在平行六面(初级晶胞):只有在平行六面体每个顶角上有一阵点。体每个顶角上有一阵点。复杂晶胞复杂晶胞:除在顶角外,:除在顶角外,在体心、面心或底心上在体心、面心或底心上 有阵点
5、。有阵点。2.2.晶体学基础晶体学基础 3.3.3.3.空间点阵类型空间点阵类型空间点阵类型空间点阵类型2.2.晶体学基础晶体学基础 7 7 7 7个晶系:个晶系:个晶系:个晶系:1.1.三斜晶系(三斜晶系(三斜晶系(三斜晶系(triclinic systemtriclinic systemtriclinic systemtriclinic system):):):):abcabc,90 902.2.单斜晶系(单斜晶系(单斜晶系(单斜晶系(monoclinic system monoclinic system monoclinic system monoclinic system):):):)
6、:abcabc,90903.3.正交正交正交正交(斜方斜方斜方斜方)晶系(晶系(晶系(晶系(orthogonal system orthogonal system orthogonal system orthogonal system):):):):abcabc,90904.4.四四四四(正正正正)方晶系(方晶系(方晶系(方晶系(tetragonal system tetragonal system tetragonal system tetragonal system):):):):a ab cb c,90905.5.立方晶系(立方晶系(立方晶系(立方晶系(cubic system cubi
7、c system cubic system cubic system):):):):a ab bc c,90906.6.六方晶系(六方晶系(六方晶系(六方晶系(hexagonal system hexagonal system hexagonal system hexagonal system):):):):a ab cb c,9090,1201207.7.菱方晶系(菱方晶系(菱方晶系(菱方晶系(rhombohedralrhombohedralrhombohedralrhombohedral system system system system):):):):a ab bc c,9090 1
8、4141414种空间点阵:种空间点阵:种空间点阵:种空间点阵:晶系晶系布拉菲点布拉菲点阵阵晶系晶系布拉菲点布拉菲点阵阵三斜三斜abc,单斜单斜abc,=90正交正交abc,=90 简单三斜简单三斜简单单斜简单单斜底心单斜底心单斜简单正交简单正交底心正交底心正交体心正交体心正交面心正交面心正交六方六方a1=a2a3c,=90,=120菱方菱方a=b=c,=90 四方(正方)四方(正方)a=bc,=90 立方立方a=b=c,=90 简单六方简单六方简单菱方简单菱方简单四方简单四方体心四方体心四方简单立方简单立方体心立方体心立方面心立方面心立方简单三斜简单单斜底心单斜简单正交体心正交底心正交面心正交
9、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4.4.4.4.晶体结构与空间点阵晶体结构与空间点阵晶体结构与空间点阵晶体结构与空间点阵晶体结构和空间点阵的区别:晶体结构和空间点阵的区别:空间点阵(空间点阵(space latticespace lattice):):晶体中质点晶体中质点排列的几何学抽象。只有排列的几何学抽象。只有1 1种类型。种类型。晶体结构(晶体结构(crystal structurecrystal structure):):晶体中晶体中质点在空间的具体排列方式。实际质点的排质点在空间的具体排列方式。实际质点的排列是无限的。列是无限的。晶体结构晶体结构=空间点阵空间
10、点阵+基元(原子、分子基元(原子、分子oror离子)离子)2.2.晶体学基础晶体学基础 +=空间点阵基元实际晶体2.1.2 2.1.2 晶向指数和晶面指数晶向指数和晶面指数晶晶面面(crystal crystal planesplanes):晶晶体体结结构构中中由由一一系系列列原子所构成的平面。原子所构成的平面。晶晶向向(crystal crystal directionsdirections):晶晶体体中中任任意意两两个个原子之间连线所指的方向称为晶向。原子之间连线所指的方向称为晶向。晶晶 向向 指指 数数(Direction(Direction indices)indices)和和 晶晶
11、面面 指指 数数(Plane indices)(Plane indices)是分别表示晶向和晶面的符是分别表示晶向和晶面的符 号。国际上用号。国际上用illeriller指指 数(数(Miller indices Miller indices)来统一标定。来统一标定。2.2.晶体学基础晶体学基础 1.1.晶向指数晶向指数 确定晶向指数确定晶向指数 的步骤如下:的步骤如下:(1 1)建立坐标系。确定建立坐标系。确定原点原点(阵点)、(阵点)、坐标坐标轴轴和和长度单位长度单位(棱边);(棱边);(2 2)过坐标原点,作直线与待求晶向平行;)过坐标原点,作直线与待求晶向平行;(3 3)在该直线上选取
12、距坐标原点最近的一个)在该直线上选取距坐标原点最近的一个点,并确定该点的坐标(点,并确定该点的坐标(x x,y y,z z););(4 4)将此值化成最小整数)将此值化成最小整数u u,v v,w w并加以方括并加以方括号,号,u v wu v w即为待定晶向的晶向指数。即为待定晶向的晶向指数。2.2.晶体学基础晶体学基础 确定立方晶系中晶向指数示意图立方晶系中一些常用的晶向指数说明:说明:(1 1)指数意义:某一晶向指数代表一组在空)指数意义:某一晶向指数代表一组在空 间相互平行且方向一致的所有晶向。间相互平行且方向一致的所有晶向。(2 2)负值:标于数字上方,表示同一晶向的负值:标于数字上
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