《材料科学基础》第二章 固体结构 Solid Structure 晶体学基础 Basis Fundamentals of crystallography、金属的晶体结构 Crystal Structure of Metals

第二章固体结构(Solid Structure) 气态(gas state) 物质(substance){液态(liquid state) 晶体(crystal) 固态(solid state) 非晶体(amorphous solid) 金的AFM照片

        气态（gas state） 物质（substance）液态（liquid state） 晶体（crystal） 固态（solid state） 非晶体（amorphous solid） 金的AFM 照片

※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( ong-range order ●性能上两大特点:固定的熔点( melting point), 各向异性( anisotropy)

l ※ 1晶体学基础 l （Basis Fundamentals of crystallography） l 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） l 性能上两大特点： 固定的熔点（melting point）, 各向异性（anisotropy）

晶 体的空间点阵( Space lattice) 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( pace lattice) 特征:每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境( surround ing) 2.晶胞( Unite cells) 代表性的基本单元(最小平行六面体) smal I repeat entities 选取晶胞的原则: )选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性; )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

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（space lattice） 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) 2．晶胞（Unite cells） 代表性的基本单元（最小平行六面体）small repeat entities 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

图2.2在点阵中选取晶胞 描述晶胞」a,0边长(点阵常数1 attice parameter ,B,y晶轴间的夹角 或用点阵矢量a,b,c 阵点r=ua+v+wc体积V=a·(b×c) 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

   a,b,c棱边长（点阵常数lattice parameter） 描述晶胞 α,β,γ晶轴间的夹角 阵点 uvw r = ua + vb + wc 体积V＝a (b×c) 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 或用点阵矢量a,b,c

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 晶系 布拉菲点阵晶系 布拉菲点 阵 三斜 Trial inic 简单三斜六方 Hexagona 简单六方 a≠b≠c,a≠β≠Y ≠c,a=β=90 =120° 单斜 Monoc l inic 简单单斜菱方 Rhombohedra l 简单菱方 a≠b≠,a=Y=90≠B底心单斜a-b=c,a=B=Y≠90 四方(正方) Tetragona 简单四方 a-b≠c,a=B=Y=90° 体心四方 正交 简单正交 a≠b≠G,a=B=Y=90°底心正交立方cbc 简单立方 体心正交|a=b=0,a=B=Y=90° 体心立方 面心正交 面心立方

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 晶系 布拉菲点阵 晶系 布拉菲点 阵 三斜Triclinic a≠b≠c ，α≠β≠γ 单斜 Monoclinic a≠b≠c， α=γ=90º≠β 正交 a≠b≠c，α=β=γ＝90º 简单三斜 简单单斜 底心单斜 简单正交 底心正交 体心正交 面心正交 六方 Hexagonal a1=a2＝a3≠c，α=β＝90º ， γ=120º 菱方 Rhombohedral a=b=c, α=β=γ≠90º 四方（正方）Tetragonal a=b≠c, α=β=γ＝90º 立方 Cubic a=b=c， α=β=γ＝90º 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

简单三斜 简单单斜 底心单斜

底心单斜 简单三斜 简单单斜

简单正交 体心正交 底心正交 面心正交

底心正交 简单正交 面心正交 体心正交

简单六方 简单菱方 简单四方 体心四方

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

简单立方 体心立方 面心立方

晶体结构与空间点阵 图27具有相同点阵的晶体结构 CsCl 图2.8晶体结构相似而点阵不同

4. 晶体结构与空间点阵