上海交通大学：《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）固体结构教案（主讲：顾剑锋）

第2章固体结构 物质：气态◆—+液态◆—→固态 固态物质：晶体◆→非晶体 晶体：原子在空间呈有规则地周期性重复排列： 非晶体：原子无规则排列

第2章 固体结构 物质：气态 液态 固态 固态物质：晶体 非晶体 晶体：原子在空间呈有规则地周期性重复排列； 非晶体：原子无规则排列

晶体中原子排列的作用 原子排列 组织 性能 研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是 了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发 展新材料的途径

晶体中原子排列的作用 原子排列 研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是 了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发 展新材料的途径。 组织 性能

2.1鍶晶体学基础 晶体结构的基本特征：原子（或分 子)在三维空间呈周期性重复排列， 即存在长程有序 晶体和非晶体的两大性能区别 非晶体 晶体 •熔点： 熔化范围 固定熔点 ·方向性： 各向同性 各向异性

2.1 晶体学基础 晶体结构的基本特征：原子（或分 子）在三维空间呈周期性重复排列， 即存在长程有序 晶体和非晶体的两大性能区别 各向同性 各向异性 • 熔点： 熔化范围 固定熔点 • 方向性： 非晶体 晶体

2.1.1空间点阵和晶胞 阵点 为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性， 可先将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶 体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列 于空间的几何点，称之为阵点。 这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全 空间点阵 相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则 排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。 具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作 晶胞 为点阵的组成单元，称为晶胞。将晶胞作三维 的重复堆砌就构成了空间点阵

2.1.1 空间点阵和晶胞 阵点 空间点阵 为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性， 可先将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶 体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列 于空间的几何点，称之为阵点。 这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全 相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则 排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。 具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作 为点阵的组成单元，称为晶胞。将晶胞作三维 的重复堆砌就构成了空间点阵。 晶胞

晶胞选取的原则 同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞

晶胞选取的原则 同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞

晶胞选取的原则 ◆选取的平行六面体应反映出点阵的最高对 称性： ◆平行六面体内的棱和角相等的数目应最多： ◆ 当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直 角数目应最多； ◆当满足上述条件的情况下，晶胞应具有最 小的体积

晶胞选取的原则 ¨ 选取的平行六面体应反映出点阵的最高对 称性； ¨ 平行六面体内的棱和角相等的数目应最多； ¨ 当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直 角数目应最多； ¨ 当满足上述条件的情况下，晶胞应具有最 小的体积

晶胞、晶轴和点阵矢量 点阵常数：a,b,c棱边夹角a,B,Y 点阵矢量：abC

晶胞、晶轴和点阵矢量 点阵矢量： 点阵常数：a, b, c 棱边夹角, ,  a, , bc abc a  b  c 

14种布拉菲点阵 根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵归 属于7种类型，即7个晶系。按照“每个阵点的周围环 境 相同“的要求，布拉菲(Bravais A.)用数学方法推 导 出能铭反映空间占阵全部特征的单位平面六面休只有 布拉非点阵 晶系 布拉非麻阵 晶系 简单三搿 三斜 简单六方 六方 简单单斜 底心单斜 单斜 简单菱方 菱方 简单四方 简单正交 四方 底心正交 体心四方 体心正交 正交 简单立方 面心正交 体心立方 立方 面心立方

14种布拉菲点阵 根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵归 属于7种类型，即7个晶系。按照“每个阵点的周围环 境 相同“的要求，布拉菲（Bravais A．）用数学方法推 导 出能够反映空间点阵全部特征的单位平面六面体只有 14种，这14种空间点阵也称布拉菲点阵

三斜：简单三斜 a天b≠C,Qu≠B≠y≠90 单斜：简单单斜 底心单斜 a≠b≠c,a=y=90°≠B

三斜：简单三斜 单斜：简单单斜 底心单斜 , 90 o a  b  c       , 90 o a  b  c      

正交：简单正交 底心正交 a≠b≠C=B=Y=90 体心正交 面心正交

正交：简单正交 底心正交 体心正交 面心正交 , 90o a  b  c      