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第二章晶体结构与常见晶体结构类型第1页主要内容2.1晶体学基础2.2元素晶体常见晶体结构2.3二元无机化合物常见晶体结构2.4硅酸盐晶体结构第2页10/10/12:00:00AM32.2Crystal&non-crystal非晶体2.1晶体学基础2.1.1晶体与非晶体固态物质原子或分子聚集状态不一样晶体第3页10/10/12:00:00AM4Concepts长程有序Long-rangeorder晶体非晶体原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律呈周期性地排列组成原子、分子或离子无规则地堆积在一起所形成长程无序Long-rangedisorder短程有序short-rangeorder第4页晶体Vs非晶体结构差异造成性质不一样1.晶体：最小内能、热力学稳定非晶体自发→晶体2.晶体：固定熔点3.晶体：各向异性不一样结晶学方向：周期性排列差异所致力学、光学、电学性能如：石墨晶体：c轴电导率为a轴、b轴方向106倍/10/105玻璃窗花：自发析晶所致石墨结构第5页4.晶体：均匀性晶体不一样部位性质相同，如：密度质点分布规律性、晶胞→晶体5.晶体：自范性－自发形成规则几何多面体外形/10/106石英晶体(水晶SiO2)萤石晶体晶体大都含有规则几何外形雪花水分子晶体食盐晶体第6页6.晶体：对称性内部结构、外形、性质－对称性点阵结构、晶胞结构外部表达7.晶体：衍射效应周期性点阵结构、面网结构使波长相当X射线、电子流、中子流衍射效应非晶体－X射线散射/10/107第7页10/10/12:00:00AM8ComparisonComparison方石英石英玻璃石英凝胶2θ(°)衍射强度CurveofX-rayDiffraction第8页非晶态晶态透射电镜第9页2、怎样区分多晶与单晶？晶粒：从液态转变为固态晶体结晶过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列–晶体多晶：多个晶粒，晶界；每个晶粒大小和形状不一样,而且取向也是凌乱,没有显著外形,也不表现各向异性,是多晶单晶：整块物质由一个晶粒组成，无晶界，各向异性第10页第11页晶体电子衍射3类:(a)单晶体衍射谱由规则排列点阵组成;(b)多晶体衍射谱由同心圆环组成;(c)非晶体衍射谱由弥散同心环组成。依据谱形状，很轻易确定所观察区域是单晶体多晶体还是非晶体第12页电子衍射图单晶【111】方向单晶非晶态----晕晶态结构第13页第14页10/10/12:00:00AM152.2.2TransformationTransformationJ晶态非晶态？第15页10/10/12:00:00AM16晶态与非晶态之间转变非晶态所属状态属于热力学亚稳态，所以非晶态固体总有向晶态转化趋势，即非晶态固体在一定温度下会自发地结晶，转化到稳定性更高晶体状态。通常呈晶体物质假如将它从液态快速冷却下来也可能得到非晶态。第16页思索题常见金属基本上都是晶体,但为何不显示各向同性?多晶中各个晶粒往往取向不一样，所以多个晶粒集合在一起在任一方向上都显示不出某一个晶向特征来。第17页10/10/12:00:00AM182.1.2空间点阵与晶胞晶体结构几个基本概念周期性：同一个质点在空间排列上每隔一定距离重复出现。周期：任一方向排在一直线上相邻两质点之间距离。晶格（lattice）：把晶体中质点中心用直线联起来组成空间格架。结点（latticepoints）：质点中心位置。空间点阵（spacelattice）：由这些结点组成空间总体。晶胞（unitcell）：组成晶格最基本几何单元。第18页19结点结点Chapter2StructureofMaterials结点能够是原子、分子、离子或原子团镁橄榄石Mg2SiO4理想结构碘分子晶体第19页10/10/12:00:00AM20a、b、c:确定晶胞大小、、:确定晶胞形状晶格常数晶胞UnitCell晶胞三条棱长度a、b和c就是点阵沿这些方向周期，这三条棱就称为晶轴。第20页10/10/12:00:00AM21Lattice&actualcrystalstrcture空间点阵和实际晶体结构之间关系（a）、（c）为空间点阵（b）、（d）为实际晶体第21页图空间点阵第22页（1）晶胞几何形状能够充分反应空间点阵对称性；（2）平行六面体内相等棱和角数目最多；（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。图晶胞选取1.晶胞选取 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 第23页晶胞 尺寸 手机海报尺寸公章尺寸朋友圈海报尺寸停车场尺寸印章尺寸 和形状可用点阵参数来描述，它包含晶胞各边长度和各边之间夹角。图晶胞、晶轴和点阵参数2.描述晶胞六参数第24页10/10/12:00:00AM252.1.3晶系和布拉菲点阵晶系特征空间点阵对称元素三斜Triclinicabc简单三斜(无转轴)既无对称轴也无对称面单斜Monoclinicabca==90°;90°简单单斜;底心单斜一个二次旋转轴,镜面对称正交（斜方）Orthorhombicabca===90°简单正交;底心正交;体心正交;面心正交三个相互垂直二次旋转轴菱方（三方）Rhombohedrala=b=ca==90°简单三方一个三次旋转轴四方(正方）Tetragonala=bca===90°简单四方;体心四方一个四次旋转轴六方（六角)Hexagonala=bca==90°;=120°简单六方一个六次旋转轴立方Cubica=b=ca===90°简单立方;体心立方;面心立方四个三次旋转轴7个晶系和14种空间点阵类型第25页简单菱方（简单三方）简单立方简单六方简单四方第26页底心单斜简单单斜简单三斜第27页简单正交面心立方面心正交第28页体心立方体心四方体心正交第29页/10/1030体对角线拉伸单轴向拉伸轴向拉伸挤压a、b轴成60度推a、c轴至大于90度对称性最差对称性最高第30页思索题体心单斜点阵是不是一个新点阵？体心单斜点阵晶胞为ABCD-EFHG。能够连成底心单斜点阵，其晶胞为JABD-KEFG。第31页晶体结构和空间点阵区分空间点阵是晶体中质点排列几何学抽象，用以描述和分析晶体结构周期性和对称性，因为各阵点周围环境相同，它只能有14种类型晶体结构则是晶体中实际质点（原子、离子或分子）详细排列情况，它们能组成各种类型排列，所以，实际存在晶体结构是无限。第32页图结构相同不一样点阵第33页（a)(b)(c)图几个晶体结构点阵分析(a)γ-Fe(b)NaCl(c)CaF2(d)ZnS(d)第34页2.1.4晶体对称性对称性——晶体基本性质对称元素（symmetryelements）宏观对称性元素第35页点群（pointgroup）—晶体中全部点对称元素集合依据晶体外形对称性，共有32种点群空间群（spacegroup）—晶体中原子组合全部可能方式依据宏观、微观对称元素在三维空间组合，可能存在230种空间群（分属于32种点群）微观对称性第36页晶面（crystallographicplanes）：——晶体点阵在任何方向上分解为相互平行结点平面称为晶面，即结晶多面体上平面。晶向（crystallographicdirections）：——点阵可在任何方向上分解为相互平行直线组（晶列），晶列所指方向就是晶向。国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。WilliamH.Miller矿物学家（1801-1880，英国）2.1.5晶面指数和晶向指数在 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 科学中，讨论晶体生长、变形和固态相变等问题时，常要包括到晶体一些方向（晶向）和一些平面（晶面）。第37页10/10/12:00:00AM38晶向指数与晶面指数：国际上统一采取密勒指数（Millerindices）来进行标定。将坐标原点选在OP任一结点O点，把OP另一结点P坐标经等百分比化简后按X、Y、Z坐标轴次序写在方括号[]内，则[uvw]即为OP晶向指数。晶向指数（crystallographicdirectionindices）确定：第38页(1)建立以晶轴a，b，c为坐标轴坐标系，各轴上坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上；(2)确定该晶向上距原点最近一个阵点P三个坐标值(xa，yb，zc)；(3)将x，y，z化成最小简单整数比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]。晶体中点阵方向指数，由晶向上阵点坐标值决定。1晶向指数标定第39页10/10/12:00:00AM40A:[110]B:[111]C:？第40页PROBLEM:Drawthefollowingdirectionvectorsincubicunitcells:a.[100]and[110]b.[112]c.d.a第41页第42页a.指数意义：代表相互平行、方向一致全部晶向。b.负值：标于数字上方，表示同一晶向相反方向。c.晶向族：晶体中原子排列情况相同但空间位向不一样一组晶向，用<uvw>表示。数字相同，但排列次序不一样或正负号不一样晶向属于同一晶向族。eg：立方晶系中八个晶向是立方体中四个体对角线方向，其原子排列完全相同，属同一晶向族，故用<111>表示。晶向指数说明：第43页(1)建立一组以晶轴a，b，c为坐标轴坐标系。(2)求出待标晶面在a，b，c轴上截距xa，yb，zc。如该晶面与某轴平行，则截距为∞。(3)取截距倒数1/xa，1/yb，1/zc。(4)将这些倒数化成最小简单整数比h，k，l，使h∶k∶l=1/xa∶1/yb∶1/zc。(5)如有某一数为负值，则将负号标注在该数字上方，将h，k，l置于圆括号内，写成(hkl)，则(hkl)就是待标晶面晶面指数。晶体中点阵平面指数，由晶面与三个坐标截距值所决定。2晶面指数标定第44页10/10/12:00:00AM45晶面指数（crystallographicplaneindices）确定：用（hkl）来表示一组平行晶面，称为晶面指数。数字hkl是晶面在三个坐标轴（晶轴）上截距（r,s,t)倒数互质整数比。第45页晶面A：x、y、z=1、1、1，其倒数为1、1、1，则晶面指数记为（111）晶面B，x、y、z=1、2、，其倒数为1、1/2和0，化为互质整数比为2:1:0，则晶面指数记为（210）晶面C：晶面过原点（0，0，0），沿y轴平移一个晶格参数（平移后代表同一晶面）使其在y轴截距为-1，则x、y和z分别为、-1和，其倒数为0、-1和0，则晶面指数记为，其中负号写在数字上面。第46页图晶面指数标定第47页48应该是(632)晶面指数示例Chapter2StructureofMaterials第48页？1/r=3,1/s=3/2,1/t=1截距倒数r=1/3,s=2/3,t=1截距互质整数6,3,2(632)晶面指数第49页晶面指数所代表不但是某一晶面，而是代表着一组相互平行晶面a.指数意义：代表一组平行晶面；b.0意义：面与对应轴平行；c.平行晶面：指数相同，或数字相同但正负号相反；d.晶面族：晶体中含有相同条件（原子排列和晶面间距完全相同），空间位向不一样各组晶面，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。晶面指数说明：第50页{110}晶面族第51页六方晶系晶向指数和晶面指数一样能够应用上述 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 标定，这时取a1，a2，c为晶轴，而a1轴与a2轴夹角为120度，c轴与a1，a2轴相垂直。但这种方法标定晶面指数和晶向指数，不能显示六方晶系对称性，同类型晶面和晶向，其指数却不相雷同，往往看不出他们等同关系。3.六方系晶面和晶向指数标定第52页依据六方晶系对称特点，对六方晶系采取a1，a2，a3及c四个晶轴，a1，a2，a3之间夹角均为120度，这么，其晶面指数就以(hkil）四个指数来表示。 依据几何学可知，三维空间独立坐标轴最多不超出三个。前三个指数中只有两个是独立，它们之间存在以下关系：i＝－(h+k)。所以，能够由前两个指数求得第三个指数。第53页采取四轴坐标，六方晶系晶向指数标定方法以下：当晶向经过原点时，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)采取三轴坐标系时。C轴垂直底面，a1、a2轴在底面上，其夹角为120o，[UVW]。采取三轴制即使指数标定简单，但原子排列相同晶向本应属于同一晶向族，其晶向指数数字却不尽相同。六方晶系晶向指数标定：第54页u＝[2U－V]v＝[2V－U]/3t＝[U＋V]/3w＝W第55页图六方晶系一些晶向指数与晶面指数第56页572.1.6晶面间距（interplanarspacing）——含有相同密勒指数两个相邻平行晶面之间距离。用dhkl表示一组平行晶面中，相邻两个平行晶面之间距离。由晶面指数求面间距dhkl通常，低指数面间距较大，而高指数晶面间距则较小晶面间距愈大，该晶面上原子排列愈密集；晶面间距愈小，该晶面上原子排列愈稀疏。第57页晶面间距公式推导第58页10/10/12:00:00AM第59页简单晶胞计算公式正交晶系立方晶系六方晶系第60页