晶体学晶体学优秀PPT.ppt

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1、晶体学晶体学晶体学晶体学你现在浏览的是第一页，共32页晶体学概论晶体学概论原文件连接http:/ 体体 晶体的微粒在空间排列有一定的规律。晶体的微粒在空间排列有一定的规律。非晶体非晶体 组成非晶体的微粒的空间排列是杂乱无章的。组成非晶体的微粒的空间排列是杂乱无章的。非晶体又常称为非晶体又常称为“过冷的液体过冷的液体”。你现在浏览的是第三页，共32页晶体和非晶体的区别如下：1.晶体有规则的几晶体有规则的几何外形何外形;2.晶体有固定的熔晶体有固定的熔点点;3.晶体显各向异性。晶体显各向异性。1.1.非晶体没有一非晶体没有一定的外形；定的外形；2.2.非晶体没有固非晶体没有固定熔点；定熔点；3.3

2、.非晶体显各向非晶体显各向同性。同性。2/()Intersity(CPS)你现在浏览的是第四页，共32页晶体的内部结构1)点阵（晶格）结构点阵（晶格）结构2)晶胞晶胞3)晶系晶系你现在浏览的是第五页，共32页1）点阵（晶格）结构 晶体中的每个结构单元晶体中的每个结构单元抽象为一个几何点，抽象为一个几何点，许多点排成一行称直线许多点排成一行称直线点阵；点阵；许多行的直线点阵平行排许多行的直线点阵平行排行称平面点阵；行称平面点阵；许多平面点阵平行排列称许多平面点阵平行排列称三维空间点阵。三维空间点阵。晶体结构点阵结构单元晶体结构点阵结构单元你现在浏览的是第六页，共32页2）晶胞能够表现晶体结构特征

3、的基本单位称为晶胞。能够表现晶体结构特征的基本单位称为晶胞。(包括晶格的形包括晶格的形式、大小及位于晶格结点上的微粒）。如下面是式、大小及位于晶格结点上的微粒）。如下面是NaCl晶胞，晶胞，含含4个个Na和和4个个Cl你现在浏览的是第七页，共32页晶胞晶胞晶胞表征：棱长：晶格常数或点阵常数 a,b,c夹角：晶间角 ,a c ba c b 你现在浏览的是第八页，共32页晶系与布喇菲点阵你现在浏览的是第九页，共32页 晶系总共晶系总共有有1414种种 空间点阵空间点阵形式形式你现在浏览的是第十页，共32页几种典型的晶体结构几种典型的晶体结构1.体心立方（bcc）体心立方晶格的晶胞中，八个原子处于立

4、方体的角上，一个原子处于立方体的中心，角上八个原子与中心原子紧靠。具有体心立方晶格的金属有钼（Mo)、钨（W）、钒（V）、-铁（-Fe，912）等。单位晶胞原子数为2配位数为8原子半径根号（3）/4 a(设晶格常数为a)致密度0.68你现在浏览的是第十一页，共32页体心立方实例体心立方实例CsCl你现在浏览的是第十二页，共32页面心立方（面心立方（fcc）面心立方晶格（胞）（F.C.C.晶格）面心立方晶胞如图所示，金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。具有这种晶格的金属有铝（Al）、铜（Cu）、镍（Ni）、金（Au）、银（Ag）、-铁（-Fe，91

5、21394）等。面心立方晶胞的特征是：一、晶格常数：a=b=c,=90二、晶胞原子数：1/88+1/26=4（个）三、原子半径：原子=四分之根号二a四、致密度：0.74（74%）你现在浏览的是第十三页，共32页密排六方（密排六方（hcp）密排六方晶格（密排六方晶格（hcp）(close-packed hexagonal lattice):常见的金属立方晶格常见的金属立方晶格.晶格常数：底面边长晶格常数：底面边长 a 和高和高 c，c/a=1.633原子半径原子半径:r=1/2a原子数原子数:n=121/6+21/2+3=6 致密度：致密度：K=nV原子原子V晶体晶体=0.74 你现在浏览的是第

6、十四页，共32页晶向及晶向指数晶向及晶向指数在晶体中，任意两个原子之间的连线称为原子列，其所指在晶体中，任意两个原子之间的连线称为原子列，其所指方向称为晶向。方向称为晶向。晶向指数的确定步骤为：建立坐标系，过原点作所求晶向的平行线。求该平行线上任一点的三个坐标值并按比例化为最小整数，加一方括弧即为所求晶向的指数，其形式为uvw。连接原点与该坐标点的直线即为所求晶向。你现在浏览的是第十五页，共32页晶面与晶面指数晶面与晶面指数(110)(110)(112)(112)(111)(111)(001)(001)晶面指数的确定步骤为：以任一原子为原点（注意原点不要放在待确定晶面上），以过原点的三条棱边为

7、坐标轴，以晶格常数为测量单位建立坐标系。求出待定晶面在三个坐标轴上的截距；取三个截距值的倒数并按比例化为最小整数，加一圆括弧，即为所求晶面的指数，在晶体中，由一系列原子所组成的平面称为晶面，米勒指数表征。你现在浏览的是第十六页，共32页晶面族晶面族将原子排列相同的晶面称为晶面族你现在浏览的是第十七页，共32页晶胞原子数晶胞原子数晶胞原子数是指一个晶胞内所包含的原子数。晶胞顶点处的原子同时为相邻几个晶胞所共有，晶胞面心的原子同时属于两个相邻的晶胞，只有在晶胞体积内的原子才完全属于该晶胞。（1）体心立方结构：（2）面心立方结构：（3）密排六方结构：你现在浏览的是第十八页，共32页原子面密度原子面密

8、度原子面密度是指某晶面单位面积的原子数原子面密度是指某晶面单位面积的原子数你现在浏览的是第十九页，共32页原子线密度原子线密度原子线密度是指某晶向单位长度所含的原子数你现在浏览的是第二十页，共32页致密度、配位数、致密度、配位数、原子半径原子半径 原子半径：通常指晶胞中原子密度最大的方向上相邻两原子之间平衡位置距离的一般。配位数：是指晶胞中任一原子周围与其最近邻且等距的原子数，把原子看成刚性圆球，则原子排列程度也可用一个晶胞内原子所占体积与晶胞体积之比，即致密度K描述，其中；n为晶胞原子数，v为一个原子的体积，V为晶胞体积。你现在浏览的是第二十一页，共32页原子体密度、面密度和线密度的计算原子

9、体密度、面密度和线密度的计算原子体密度的计算：原子体密度的计算：原子体密度原子体密度=单胞的质量单胞的质量/单胞的体积单胞的体积例1：铜是面心立方晶体，其原子半径为0.1278nm，相对原子质量为63.54g/mol。计算铜的原子体密度。解：对于面心立方晶胞，解：对于面心立方晶胞，a=4R 故故 a=0.361nm铜单胞体积：铜单胞体积：V=面心立方晶胞有面心立方晶胞有4个原子，每个原子的质量为个原子，每个原子的质量为(63.54g/mol）/(原子原子/mol),单个晶胞的质量为单个晶胞的质量为m为为 m=铜的体密度为铜的体密度为=你现在浏览的是第二十二页，共32页对原子面密度与线密度的研究

10、对原子面密度与线密度的研究 体心立方晶胞中原子的线密度最大晶向为体心立方晶胞中原子的线密度最大晶向为,最大的面最大的面密度晶面为（密度晶面为（110），其中由（），其中由（110），就组成了体，就组成了体心立方晶系的滑移系。心立方晶系的滑移系。面心立方晶胞中原子的线密度最大晶向为面心立方晶胞中原子的线密度最大晶向为,最大的面最大的面密度晶面为（密度晶面为（111），其中由（），其中由（111），就组成了面，就组成了面心立方晶系的滑移系。心立方晶系的滑移系。你现在浏览的是第二十三页，共32页晶体缺陷晶体缺陷1.点缺陷点缺陷2.线缺陷线缺陷 位错位错3.面缺陷：面缺陷：界面与表面等界面与表面等间隙

11、原子间隙原子空空 位位置换原子置换原子错位原子错位原子变价原子变价原子你现在浏览的是第二十四页，共32页点缺陷点缺陷点缺陷的应用：固溶体，固溶强化你现在浏览的是第二十五页，共32页你现在浏览的是第二十六页，共32页线位错线位错刃型位错螺型为错位错的应用：加工硬化，塑变滑移你现在浏览的是第二十七页，共32页面缺陷面缺陷面缺陷晶界相界晶体表面相变硬化 细晶强化，塑变滑移你现在浏览的是第二十八页，共32页晶体结构的应用晶体结构的应用 LiCoO2 LiFePO4你现在浏览的是第二十九页，共32页谢谢！谢谢！你现在浏览的是第三十页，共32页谢谢！谢谢！你现在浏览的是第三十一页，共32页谢谢！谢谢！你现在浏览的是第三十二页，共32页