第一章晶体结构1.3课件3

1、Physical metallurgy and heat treatment,一 课程性质、任务及目的,1 课程性质专业基础课 共56学时 2 考试形式闭卷考试70%平时成绩30%,3 本课程的主要任务研究金属与合金的化学成分、组织结构、加工工艺和性能四要素及四要素之间的关系与变化规律。 此亦为金属学的研究内容 实际中我们最关心的是性能,举例： b(MPa),铝合金 400600铜合金 60070040钢(退火态) 500 40钢(调质态) 800,性能取决于哪些因素呢？, 化学成分不同，性能不同,纯铝 40纯铜 60纯铁 200, 化学成分相同，处理方式不同，性能不同,如： 0.8C 的钢锯条800，冷却方式不同.一。

2、1.4晶体的结构与性质-无机化合物结构,晶体的结构: 晶体所属的晶系 晶体中质点的堆积方式及空间坐标 配位数、配位多面体及其连接方式 晶胞分子数 空隙填充情况特定的晶体结构对晶体性能的影响材料组成-结构-性能之间的相互关系,本节介绍以下内容： 一、AX型结构， 二、AX2型结构， 三、A2X3型结构， 四、 ABO3型结构， 五、 AB2O4型（尖晶石，spinelle）结构， 六、无机化合物结构与鲍林规则（Paulings rule）。,一、AX型结构,AX型结构主要有CsCl，NaCl，ZnS，NiAs等类型的结构，其键性主要是离子键，其中CsCl，NaCl是典型的离子晶体，NaCl。

3、第一节 金属与非金属(2)一、定义：核外电子、分类二、结合键（化和键） 共价键、离子键、金属键、范德瓦尔键三、金属特性 1. 导电性 2. 导热性 3. 延展性 4. 正的电阻温度系数 5. 金属光泽,第一章 金属的晶体结构,第二节 晶体与非晶体一、概念：原子排列、金属晶体 晶体是指其原子呈规则排列的固态物体。在自然界中，包括金属在内的大多数固体物质都属于晶体。天然晶体往往会具有规则的几何外形，如钻石、宝石、水晶等，冰花、雪花、食盐等也容易看到规则的几何外形。但金属晶体及其制品，一般则看不到规则的几何外形。 少数物质，如玻璃。

4、2019/4/29,第一章 晶体结构,1,第一章 晶 体 结 构,2019/4/29,第一章 晶体结构,2,晶体格子（晶格）：晶体中原子排列的具体形式。不同晶体原子规则排列的具体形式可能不同的，即具有不同的晶格结构,原子、原子间距不同，但有相同排列规则，这些原子构成的晶体具有相同的晶格_如Cu和Ag；Ge和Si等晶格设想成原子球的规则堆积，有助于比较直观地理解晶格的组成,1.1 一些晶格的实例,2019/4/29,第一章 晶体结构,3,几种常见的晶格结构,一维,二维,二维密排堆积,二维正方堆积,2019/4/29,第一章 晶体结构,4,原子球在一个平面内呈现为正方排列,1. 简单。

5、第一章 金属的结构与结晶,1-1 金属的晶体结构,一、晶体,1.晶 体：是指其中的原子(或离子)呈规则的周期性排列的物质。一般情况下，固体金属都是晶体。,反之为非晶体。例如，玻璃、松香、沥青等少数固态物质均属于非晶体。,在不同的方向上测量非晶体性能时，其值不因方向而异的现象,在不同的方向上测量晶体性能时，其值因方向而异的现象,非晶体：,各向异性：,各向同性：,晶格：表示晶体中原子排列形式的空间格子叫晶格。,晶胞的取法很多，一般取平行六面体。,晶胞：就是(这种)组成晶格的最基本的几何单元。,2.晶体与非晶体的区别：,晶 体原。

6、半导体物理,刘玉荣,华南理工大学电子与信息学院,phlyrscut.edu.cn,以硅为代表的半导体材料在电子信息技术、产业中的应用使人类社会已进入了信息社会, 进入了网络化时代. 在全球信息化和经济全球化的进程中, 以通信业、计算机业、网络业、家电业为代表的信息技术和信息产业获得了迅猛发展，而信息技术的迅速发展依赖于半导体技术的迅猛发展，所以说，半导体技术是信息技术的基石。,半导体材料,硅,锗,砷化镓,聚噻吩类,C60,并五苯,石墨烯,半导体器件,生物芯片,半导体材料与器件的应用,微观小电子能够改变宏观大世界,半导体特性的研究历程：,1。

7、金 属 学,辽宁科技大学高职学院 王疆,主要内容：,绪论 第一章 金属的晶体结构与性能 第二章 纯金属的结晶和单元相图 第三章 二元合金的相结构与结晶 第四章 铁碳合金相图,金 属 学,第五章 回复与再结晶 第六章 工业用钢,常 识,主 要 参 考 书,材料结构与性能 李宗全 陈湘明主编 浙江大学出版社（参考：第1、2、9章，材料的结构与性能的关系） 金属学原理 侯增寿 主编 上海科技出版社（参考：二元合金相图部分） 金属材料学王笑天 主编 机械工业出版社 （参考：钢的牌号、微量元素等） 材料科学基础 杜丕一主编 机械工业出版社出版 （参考。

8、,欢迎走近金属学与热处理的世界,材料工程学院金属材料系,学习重点： 一个中心：金属及合金的成分、组织结构间的变化规律； 二个图形：相图、曲线 ； 五大转变：珠光体转变、奥氏体转变、贝氏体转变、马氏体转变、回火转变； 四把大火：正火、退火、淬火、回火； 八大钢种：渗碳钢、调质钢、轴承钢、刃具钢、模具钢、量具钢、特殊性能钢。,第一章 金属的晶体结构,第一节 金属 1、金属的特点： 外观特征：金属光泽和不透明性； 正的电阻温度系数； 良好的机械性能，良好的导电性、导热性； 2、金属的原子结构： 最外层电子只有1-2个，次外层。

9、1,第一章 晶体结构,美丽的晶体,2,1.1 一些晶格的实例,晶格 晶体中原子排列的具体形式。,1.元素晶体,一维,二维,二维密排堆积,二维正方堆积,3,三维,a. 简单立方晶格,（simple cubic, sc）,原子球在一个平面内呈现为正方排列,平面的原子层叠加起来得到简单立方格子,用圆点表示原子的位置 得到简单立方晶格结构,简单立方晶格的典型单元,配位数: 一个原子的周围最近邻的原子数,配位数：6,4,b. 体心立方晶格 （body-centered cubic, bcc）,原子球排列形式,体心立方原子球排列方式表示为 AB AB AB ,体心立方晶格的典型单元,配位数：8,5,体心立方。

10、1.9 原子散射因子 几何结构因子,布拉菲晶格、原胞和原子：晶体对X射线的衍射，是晶体中的电子对X射线散射结果的总和。电子是分布在原子中的，原子又是分布在原胞中的，原胞在晶体中又排列成一定的布拉菲格子。晶体的X射线衍射图案不仅与晶体的布拉菲格子有关，而且还与原胞中原子的种类，原子的分布以及原子中电子的分布等有关。,一、X射线衍射问题的三个层次,劳厄方程只能给出在一定入射波矢k0和一定的布拉菲格子时，衍射极大可能发生的方向，而没能涉及衍射条纹的强度问题。（仅是考虑到晶格的周期性排列所产生的结果，它没有涉及到组成。

11、,欢迎走近金属学与热处理的世界,材料工程学院金属材料系,学习重点： 一个中心：金属及合金的成分、组织结构间的变化规律； 二个图形：相图、曲线 ； 五大转变：珠光体转变、奥氏体转变、贝氏体转变、马氏体转变、回火转变； 四把大火：正火、退火、淬火、回火； 八大钢种：渗碳钢、调质钢、轴承钢、刃具钢、模具钢、量具钢、特殊性能钢。,第一章 金属的晶体结构,第一节 金属 1、金属的特点： 外观特征：金属光泽和不透明性； 正的电阻温度系数； 良好的机械性能，良好的导电性、导热性； 2、金属的原子结构： 最外层电子只有1-2个，次外层。

12、第一章 晶体结构,1.1 晶体特征,1.2 配位数和密堆积,1.3 一些晶体的实例,1.4 空间点阵,1.5 晶格周期性的描述,1.6 典型晶体结构的原胞和晶胞,1.7 晶向 晶面及标记,1.8 晶体宏观对称性及其对称操作,1.9 七大晶系 14种原胞,晶体的结构特征及其描述,单晶：整块固体中粒子均是规则、周期排列。 多晶：由大量微小单晶粒组成。每个晶粒内粒子规则排列，而各个晶粒间粒子排列取向不同。,晶体：至少在微米级范围粒子按一定规则周期有序排列（长程有序）形成的固体,1.1 晶体特征,晶体 非晶体 准晶体,组成Be2O3晶体的粒子在空间的排列具有周期性，是长。

13、1.2 决定离子晶体结构的基本因素,一、内在因素对晶体结构的影响1.质点的相对大小2.晶体中质点的堆积3.配位数与配位多面体4.离子极化 二、外在因素对晶体结构的影响同质多晶与类质同晶及晶型转变,一、内在因素对晶体结构的影响,1.质点的相对大小 2.晶体中质点的堆积 3.配位数与配位多面体 4.离子极化.,1.质点的相对大小原子半径及离子半径,孤立态原子半径：从原子核中心到核外电子的几率密度趋向于零处的距离，亦称为范德华半径。 结合态原子半径：当原子处于结合状态时，根据x-射线衍射可以测出相邻原子面间的距离。对于金属晶体，则定义。

14、理学院材料物理与化学系,固体物理概论,教 师：付殿岭 联系电话：18266639362 E-mail: fudl2005yahoo.com.cn,绪论,研究固体结构及其组成粒子(原子、离子、电子)之间相互作用与运动规律以阐明其性能与用途的学科。,一、固体物理研究对象,非晶体 原子的排列没有明确的周期性（短程有序）,玻璃、橡胶、塑料,固体分类,Crystal Structure of CaCO3,Be2O3 Crystal and Glass of Be2O3,二、固体物理发展历程, 晶体规则的几何形状和对称性与其它物理性质之间有一定联系;晶体外形的规则性是内部规则性的反映, 十七世纪惠更斯以椭球堆积的模型来解释。

15、物理科学与技术学院材料物理系,固体物理概论,教 师：付殿岭 联系电话：13954665124 E-mail: fudl2005yahoo.com.cn,绪论,研究固体结构及其组成粒子(原子、离子、电子)之间相互作用与运动规律以阐明其性能与用途的学科。,固体结构,规则固体,不规则固体,晶体,非晶体,一、固体物理研究对象,Crystal Structure of CaCO3,Shape of Snow Crystal,Be2O3 Crystal and Glass of Be2O3,二、固体物理发展历程, 晶体规则的几何形状和对称性与其它物理性质之间有一定联系;晶体外形的规则性是内部规则性的反映, 十七世纪惠更斯以椭球堆积的模型来解释方解。

16、1,第一章 硅的晶体结构,1.1 硅晶体结构的特点 1.2 晶向、晶面和堆积模型 1.3 硅晶体中的缺陷 1.4 硅中杂质 1.5 杂质在硅晶体中的溶解度(自学),2,Si晶体结构 晶向、晶面 缺陷、杂质,本章重点,3,4,1.1 硅晶体结构的特点,1.1.1 晶胞,一、基本概念,晶格：晶体中原子的周期性排列称为晶格。 晶胞：晶体中的原子周期性排列的最小单元，用来代表整个晶格，将此晶胞向晶体的四面八方连续延伸，即可产生整个晶格。,5,晶格常数：晶胞与晶格的关系 可用三个向量a、b及c来表示，它们彼此之间不需要正交，而且在长度上不一定相同，称为晶格常数。每个三。

17、,无机材料物理化学,绪论,INTRODUCTION,硅物化,工艺,指导,补充完善,理论角度,制造角度,奠定工艺基础 提供理论依据 专业理论训练,奠定工业基础 工程实际训练,（一）、问题的引出：,研究制造无机材料产品 （如 玻璃、陶瓷、新材料）,目 标,000,（二）、无机材料工艺的回顾：,扩散、相变、固相反应、烧结等,原料,产品,热过程,晶体（缺陷）,熔体,玻璃,条件,相图,热力学,动力学,晶体结构与晶体中的缺陷,熔体,内容,（三）硅物化内容的引出：,固体表面与界面,相平衡,扩散,固相反应,相变,烧结,玻璃体,（四）、无机材料物理化学的科学内涵 材料科学。

18、1-1一些晶格的实例(掌握) 1-2晶格的周期性(掌握) 1-3晶向、晶面和它们的标志(掌握) 1-4倒格子(掌握) 1-5晶体的宏观对称性(理解) 1-6点群(理解) 1-7晶格的对称性(理解) 1-8晶体表面的几何结构(介绍) 1-9非晶态材料的结构(介绍),第一章 晶体结构(crystal structure),1-1 一些晶格的实例(samples of lattice),主要内容1.1简立方晶格结构(cubic)1.2体心立方晶格结构(Body- centered cubic)1.3密堆积结构(close packed)六角密排(Hekagonas closed packed)面心立方(Face- centered cubic ）1.4金刚石结构(Diamond)1.5化合物的晶格结构(NaCl,CsCl。

19、1.3单质晶体结构,同种元素组成的晶体称为单质晶体。 一、金属晶体的结构 二、非金属元素单质的晶体结构,一、金属晶体的结构,1.常见金属晶体结构典型金属的晶体结构是最简单的晶体结构。由于金属键的性质，使典型金属的晶体具有高对称性，高密度的特点。常见的典型金属晶体是面心立方、体心立方和密排六方三种晶体，其晶胞结构如图1-10所示。另外，有些金属由于其键的性质发生变化，常含有一定成分的共价键，会呈现一些不常见的结构。锡是A4型结构（与金刚石相似），锑是A7型结构等。,图1-10 常见金属晶体的晶胞结构,（a）面心立方（A1型）。

20、金属在固态下一般都是晶体。决定晶体结构（crystal structure ）的内在因素是原子，离子，分子间键合的类型及键的强弱。金属晶体是以金属键结合，其晶体结构比较简单,常见的有: 面心立方结构 A1 或 fcc （facecentered cubic ）立方晶系 体心立方结构 A2 或 bcc （bodycentered cubic ）立方晶系 密排六方结构 A3 或 hcp hexagonal closepacked ）六方晶系,1.2 金属的晶体结构,（c）密排六方A3型,（a）面心立方A1型,（b）体心立方A2型,三种典型金属晶体结构刚球模型,1.2.1 三种典型金属晶体结构,三种典型金属晶体结构晶胞原子数,原子半径。