1、本章重點內容本章重點內容一一. .計算題計算題: : 1.1.金屬晶體結構及相關計算（簡答） 1.1 標定晶面指數,晶向指數.(06) 1.2 致密度計算(三種典型金屬晶體結構計算) 1.3 金屬的密度計算. （08,FCC.05,BCC）第1頁/共16頁2. 重要概念重要概念 無定形無定形 各向異性各向異性 原子堆積因素原子堆積因素 晶體結晶體結構構 體心立方，面心立方，和體心立方，面心立方，和密排六方結構密排六方結構 布拉格定律布拉格定律 配位數配位數 晶系晶系 晶粒晶粒 晶界晶界 晶晶格格 晶格參數晶格參數 密勒指數密勒指數 非晶結構非晶結構 晶胞晶胞 第2頁/共16頁晶晶 體體: :晶

2、材料中的原子的是有規則排列的,無周期性的， 通常呈現規則的幾何形狀。（其內部原子的排列十分規整嚴格，比士兵的方陣還要整齊得多。如果把晶體中任意一個原子沿某一方向平移一定距離，必能找到一個同樣的原子。）單單 晶：晶：對于晶體來說,如果晶體中的原子是按周期性重復 排列并且對整個晶體來說并沒有被打斷過,換句話說就是 由一個晶粒組成的晶體,這樣的晶體稱為單晶.多多 晶：晶：大多數晶體都是由許多個晶粒組成的,這樣的晶體稱為多晶.非非 晶晶: : 非晶材料中的原子的是非規則排列的,無周期性. 非晶態材料主要是在冷卻過程中,利用先進的技術手段使 得材料進入了玻璃態,這樣形成的材料稱為非晶材料,非晶 材料是處

3、于亞穩態的.第3頁/共16頁準晶態（準晶）準晶態（準晶）: 其內部排列既不同于晶體，也不同于非晶體。 晶體學分析認為，晶體中原子呈有序排列，且具有平移對稱性，晶體點陣中各個陣點周圍環境必然完全相同，故晶體結構只能有次旋轉對稱軸，而次和高于次的對稱軸不能滿足平移對稱的條件，均不可能存在于晶體中，但近年來在科研過程中發現，在類似于晶態的固體中存在次對稱軸，這們把這一類新的原子的聚集狀態稱為準晶態，此固體稱為準晶納料晶材料：納料晶材料：納料晶材料即通常所說的納料材料是指由至少在一個方向上尺寸為幾個納米的結構單元所構成的晶體材料.第4頁/共16頁各向異性各向異性: 對于一些單晶材料來說,其各項物理性能

4、在不同的晶向上測得的數據是不同的,這種這種現象我們稱為各向異性.各向同性各向同性: : 如果材料的各項性能與測量的方向無關,由稱為各向同性.晶晶 胞胞: : 為了說明點陣的規律和特點,在點陣中取出一個具有代表性的單元(最小平行六面體)作為點陣的組成單元,稱為晶胞. 空間格子空間格子: : 為了便于描述空間點陣的圖形,可用許多平行線將所有陣點連接起來,于是形成一個三維幾何格架,稱為空間格子.第5頁/共16頁空間點陣空間點陣: : 陣點在三維空間中呈周期性規則排列并具有完全相同的周圍環境,這種由它們在三維空間規則排列的陣列稱為空間點陣.簡稱點陣.晶系與布拉格定律晶系與布拉格定律 : : 7 7大晶

5、系:三斜,單斜,正交，六方，菱方，四方，六方. 1414種布拉格點陣（一般要求了解）. .1.1.常見的三種金屬晶體結構及晶體學特征？常見的三種金屬晶體結構及晶體學特征？ 面心立方fcc 體心立方bcc 密排六方hcp第6頁/共16頁2.2.常用來描述三種晶體結構特征的參數？常用來描述三種晶體結構特征的參數？( (簡答題必簡答題必會會) ) 晶胞內原子的數目，點陣常數，原子半徑，配位數，致密度，原子間隙（四面體間隙，八面體間隙）3.3.晶胞中的原子數目晶胞中的原子數目?(?(計算題計算題) ) 面心立方結構: n=81/8+61/2=4，體心立方結構:n=81/8+1=2，密排六方結構:n=1

6、21/6+21/2+3=6。4.4.點陣常數與原子半徑點陣常數與原子半徑( (計算題計算題) ) 面心立方結構:點陣常數為a,原子半徑R=根號2a/4，體心立方結構:點陣常數為a,原子半徑R=根號3a/4，密排六立結構:點陣常數為ac.c/a=1.633.第7頁/共16頁1.1.配位數與致密度配位數與致密度?(?(簡答簡答) ) 定義:所謂配位數就是指晶體結構中任一原子周圍最近鄰且等距離的原子數;致密度是指晶體結構中原子體積占總體積的百分數. 計算:配位數N=? 致密度:K=nv/V2.2.晶系，晶面及晶向的定義，描述和標定（簡晶系，晶面及晶向的定義，描述和標定（簡答）答）. .第8頁/共16

7、頁陶瓷晶體結構陶瓷晶體結構: : 陶瓷晶體中大量存在的是離子晶體，由于離子鍵不具有方向性和飽和性，有利于空間的緊密堆積，堆積方式取決于陰陽離子的電荷和離子半徑r的相對大小。 配位數與配位多面體：在晶體中，離子或原子周圍與它直接相鄰的異號離子或原子的個數稱為配位數，正離子周圍負離子數不同，形成的配位多面體形狀不同，導致離子晶體的空間構型不同。第9頁/共16頁關于陶瓷結構中最為重要的是判斷陽離子的配位數，因為在陶瓷中，陽離子的半徑一般小于陰離子的半徑判斷規則如下：（）如果陰陽離子的半徑比小于0.155，則較小的陰離子會結合兩個陽離子形成線性結構陰離子的配位數為（）如果陰陽離子半徑比在0.155至0

8、.225之間，則陰離子的配位數為3，陰離子與陽離子形成平面正三角形結構（）如果陰陽離子半徑比在0.225至0.414之間，則陰離子配位數為，陰離子位于四面體的中心（）如果陰陽離子半徑比在0.414至0.732，則陰離子位于八面體的中心，周圍由六個原子所包圍，配位數為6（）如果陰陽離子半徑比為在0.732至1.0之間則陰離子配位數為，陰離子位于體心立方的中央（）陶瓷材料最為常見的配位數為4,6,8.第10頁/共16頁3.3.陶瓷材料變形特點及微觀解釋你 哈特點特點：相對金屬和高分子材料而言，脆、難以變形時陶瓷 材料的一大特點，滑移系數目少，位錯結構復雜, 因為 陶瓷材料是以離子鍵和共價鍵構成的。

9、微觀解釋：微觀解釋：對于共價鍵陶瓷晶體，因為共價鍵有方向性和飽和性，鍵能高，并且共價鍵晶體的位錯寬度一般極窄，決定了其難以變形。對于離子鍵結合的陶瓷晶體，離子鍵要求正負離子相間排列，在外力的作用下，當位錯運動一個原子間距時，由于存在巨大的同號離子的庫倫電斥力，致使位錯沿著垂直或平行于離子鍵方向很難運動，因此對于離子鍵多晶陶瓷，往往很脆，且易在晶界形成裂紋，最終導致脆性斷裂。第11頁/共16頁重要簡答題：【各向異性是晶體的重要特征之一】3.3.各向異性的概念，產生機理，并描述特點各向異性的概念，產生機理，并描述特點. .概念概念：晶體在不同方向的物理化學特性也不同。機理機理：晶體的各向異性即沿晶

10、格的不同方向（密勒指數來標志晶體的不同取向），原子排列的周期性和疏密程度不盡相同，由此導致晶體在不同方向的物理化學特性也不同。特點：特點：晶體的各向異性具體表現在晶體不同方向上的彈性膜量、硬度、熱膨脹系數、導熱性、電阻率、電位移矢量、電極化強度、磁化率和折射率等都是不同的。各向異性作為晶體的一個重要特性具有相當重要的研究價值。第12頁/共16頁【物質就其原子排列方式來說，可以劃分為晶體和非晶體兩類】4. 4. 非晶固體的概念，晶界，形成機理，核心及非晶固體的概念，晶界，形成機理，核心及其性能其性能. .概念概念：物質的原子排列是混亂的，就象一堆鋼球的混亂堆積。晶界：晶界：非晶中沒有晶粒，也就沒

11、有晶界的概念。形成機理：形成機理：【任何物質冷速夠快，原子來不及整齊排列就凝固，就可以形成非晶，實際中達不到這樣的冷速】為了獲得非晶態，一般將金屬與其他物質混合，當原子尺寸和性質不同的幾種物質搭配混合后，就形成了合金。這些合金具有兩個重要性質：第13頁/共16頁 A、合金的成分一般在冶金學上的所謂“共晶”點附近，它們的熔點遠低于純金屬。 B、由于原子的種類多了，合金在液體時它們的原子更加難以移動，在冷卻時更加難以整齊排列，也就是說更加容易被“凍結”成非晶。核心核心：非晶態物質內部則沒有這種周期性。由于結構不同，非晶態物質具有許多晶態物質所不具備的優良性質。性能：性能：非晶態材料是一類新型的固體材料各種新型非晶態材料由于其優異的機械特性（強度高彈性好硬度高韌性好耐磨性好等）電磁學特性、化學特性（穩-定性高耐蝕性好等）、電化學特性及優異的催化活性，已成為一大類發展潛力很大的新材料。第14頁/共16頁u5.5.為什么各向異性在