《材料科学基础》课程教学课件（PPT讲稿）晶体学基础、金属结构

第二章( Solid Structure固体结构非晶体固体单晶体晶体液体物质多晶体气体准晶体等离子体

第二章 固体结构（Solid Structure） 固体 液体 气体 等离子体 物质 非晶体 晶体 单晶体 多晶体 准晶体

※2.1晶体学基础(Basis Fundamentals of crystallography)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（periodicrepeatedarray）即存在长程有序（long-rangeorder）性能上两大特点：固定的熔点（meltingpoint），各向异性（anisotropy）

⚫ ※ 2.1晶体学基础 （Basis Fundamentals of crystallography） ⚫ 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（periodic repeated array）， 即存在长程有序（long-range order） ⚫ 性能上两大特点： 固定的熔点（melting point）, 各向异性（anisotropy）

(Spacelattice)、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（阵点laticepoint）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（spacelatice）特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境（surrounding）点阵空间分布环境完全相同

一、晶体的空间点阵（Space lattice） 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（阵点 lattice point）， 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（spacelattice） 特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境(surrounding) 空间分布环境完全相同 点阵

OCC周期性精构Se螺策链.S点阵点阵周期性结构点阵伸展聚么婚链周期性结构点阵点阵（方板中为结构基光）(b)HaC1型晶体及其点阵将CsC1型晶体抽象成立方体心点阵CsC1型晶体的点阵不是为立方体心的原因http://wap.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3777&do=blog&id=252249

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2．晶胞（Unitecells）代表性的基本单元（最小平行六面体）small repeatentities选取晶胞的原则：1）选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性：IⅡ）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；IV）在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。图晶胞、晶轴和点阵参数图2.2在点阵中选取晶胞简单晶胞（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

2．晶胞（Unitecells） 代表性的基本单元（最小平行六面体） smallrepeatentities 选取晶胞的原则： 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。 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

(CrystalSystemand BravaisLattice)3.晶系与布拉菲点阵七个晶系，14个布拉菲点阵立方Cubica=b=c, α=β==90°aaaSimpleBody-centeredFace-centered正方Tetragonala=b± c, α=β==90°aSimpleBody-centered

立方Cubic a = b = c, a = b = g = 90 Simple Body-centered Face-centered a a a 正方Tetragonal a = b  c, a = b = g = 90 a a c Simple Body -centered 3.晶系与布拉菲点阵（Crystal System and Bravais Lattice） 七个晶系，14个布拉菲点阵

斜方（正交）Orthorhombicab±c, α=β==90°bSimpleBase-centeredBody-centeredFace-centered菱方Rhombohedrala=b=c, α=β= 90°aαaa

斜方(正交) Orthorhombic a  b  c, a = b = g = 90 Simple Base-centered Body -centered Face –centered c a b a = b = c, a = b = g  90 菱方Rhombohedral a a a a a

Q：立方和正方（四方）为何没有底心点阵？四方底心四方简单Q：立方为何没有面心点阵？四方体心四方面心

Q：立方和正方(四方)为何没有底心点阵？ Q：立方为何没有面心点阵？

六方Hexagonala=b±c, α=β=90° =120°-h三斜Triclinicabc, αβ90g单斜Monoclinica±bc,β==90°±αSimpleBase-centered

单斜Monoclinic a = b  c, a = b = 90 , g = 120 a  b  c, b = g = 90  a a  b  c, a  b  g  90 六方Hexagonal a c 三斜Triclinic b c a a Simple Base-centered b a b c a g

布拉菲点阵符晶格内晶系点阵常数结点坐标号点阵结点数000简单立方P1立方a=b=c000%%%12体心立方Cubicα=β==90°000.%%0,F4面心立方%0%,0%%正方简单正方P1a=btc000(四方)21=β==90°体心正方000,%%%Tetragonal000简单正交P1000, %%%12体心正交正交 （斜方）abc000%%0C2底心正交α=β==90°Orthorhombic000.%%0面心正交F4%0%.0%%菱方(三方)a=b=c简单菱方1000pα=β=±90°Trigonala=bt c六方α=β=90°简单六方P1000Hexagonal=120°单斜简单单斜P1000a+btcC2底心单斜==90°β000.%%0Monoclinic三斜a+cP1简单三斜000900Triclinic

晶系 点阵常数 布拉菲 点阵 点阵符号 晶格内 结点数 结点坐标 立方 Cubic a=b=c α=β=γ=90º 简单立方 体心立方 面心立方 PIF 124 0 0 0 0 0 0, ½ ½ ½ 0 0 0, ½ ½ 0, ½ 0 ½ , 0 ½ ½ 正方 (四方 ) Tetragonal a=b≠ c α=β=γ=90º 简单正方 体心正方 PI 12 0 0 0 0 0 0, ½ ½ ½ 正交（斜方） Orthorhombic a ≠ b≠ c α=β=γ=90º 简单正交 体心正交 底心正交 面心正交 PICF 1224 0 0 0 0 0 0, ½ ½ ½ 0 0 0, ½ ½ 0 0 0 0, ½ ½ 0, ½ 0 ½ , 0 ½ ½ 菱方 (三方 ) Trigonal a=b=c α=β=γ ≠ 90º 简单菱方 p 1 0 0 0 六方 Hexagonal a=b≠ c α=β=90º γ=120º 简单六方 P 1 0 0 0 单斜 Monoclinic a ≠ b≠ c α= γ = 90º ≠ β 简单单斜 底心单斜 PC 12 0 0 0 0 0 0, ½ ½ 0 三斜 Triclinic a ≠ b≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90º 简单三斜 P 1 0 0 0