1-2常见的晶体结构

§1-2 常见的晶体结构及其原胞、晶胞1) 简单晶体的简单立方(simple cubic, sc) 它所构成的晶格为布喇菲格子。

例如氧、硫固体。

基元为单一原子结构的晶体叫简单晶体。

其特点有: 三个基矢互相垂直（），重复间距相等，为a，亦称晶格常数。

其晶胞=原胞；体积= ；配位数(第一近邻数) =6。

（见图1-7）图1-7简单立方堆积与简单立方结构单元2) 简单晶体的体心立方( body-centered cubic, bcc ) , 例如，Li，K，Na，Rb，Cs,αFe，Cr，Mo，W，Ta，Ba等。

其特点有：晶胞基矢, 并且，其惯用原胞基矢由从一顶点指向另外三个体心点的矢量构成：（见图1-9 b）(1-2)其体积为；配位数=8；（见图1-8）图1-8体心立方堆积与体心立方结构单元图1-9简单立方晶胞(a)与体心立方晶胞、惯用原胞(b)3) 简单晶体的面心立方( face-centered cubic, fcc ) , 例如，Cu，Ag，Au，Ni，Pd，Pt，Ne, Ar, Xe, Rn, Ca, Sr, Al等。

晶胞基矢，并且每面中心有一格点, 其原胞基矢由从一顶点指向另外三个面心点的矢量构成（见图1-10 b）：(1-3)其体积=；配位数=12。

，（见图1-10）图1-10面心立方结构(晶胞)(a)与面心立方惯用原胞(b)4) NaCl结构（Sodium Chloride structure），复式面心立方（互为fcc），配位数=6（图1-11 a)。

表1-1 NaCl结构晶体的常数5) CsCl结构（Cesuim Chloride structure），复式简单立方（互为sc），配位数=8（图1-11 b）。

表1-2 CsCl结构晶体的常数图1-11 NaCl结构和CsCl结构6) 金刚石结构（Diamond structure）, 两套fcc格子相互沿对角线位移1/4处套合。

2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2---7为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。

第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。

答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。

答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。

原因是：（1）强度高：Hall-Petch公式。

晶界越多，越难滑移。

（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。

（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。

4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后再精加工。

试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。

4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？答：W、Sn的最低再结晶温度分别为:TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。

晶体结构的类型分类晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则排列而成的固体物质。

晶体结构的类型分类是根据晶体中原子、离子或分子的排列方式和空间群的不同来进行的。

不同的晶体结构类型具有不同的物理和化学性质，对于研究晶体的性质和应用具有重要的意义。

本文将介绍几种常见的晶体结构类型分类。

1. 离子晶体结构离子晶体结构是由正负离子按照一定的比例和排列方式组成的晶体。

离子晶体结构可以分为两种类型：离子-离子晶体和离子-极化离子晶体。

离子-离子晶体是由正负离子按照一定的比例排列而成的，如氯化钠晶体。

离子-极化离子晶体是由正负离子和极化离子按照一定的比例排列而成的，如氯化钾晶体。

2. 原子晶体结构原子晶体结构是由原子按照一定的规则排列而成的晶体。

原子晶体结构可以分为两种类型：金属晶体和共价晶体。

金属晶体是由金属原子按照一定的规则排列而成的，如铁晶体。

共价晶体是由非金属原子按照一定的规则排列而成的，如硅晶体。

3. 分子晶体结构分子晶体结构是由分子按照一定的规则排列而成的晶体。

分子晶体结构可以分为两种类型：分子-分子晶体和分子-离子晶体。

分子-分子晶体是由分子按照一定的比例排列而成的，如葡萄糖晶体。

分子-离子晶体是由分子和离子按照一定的比例排列而成的，如氯化铵晶体。

4. 复合晶体结构复合晶体结构是由不同类型的原子、离子或分子按照一定的规则排列而成的晶体。

复合晶体结构可以分为两种类型：复合离子晶体和复合分子晶体。

复合离子晶体是由不同类型的离子按照一定的比例排列而成的，如硫酸铜铵晶体。

复合分子晶体是由不同类型的分子按照一定的比例排列而成的，如葡萄糖-脱氧核糖晶体。

总结：晶体结构的类型分类包括离子晶体结构、原子晶体结构、分子晶体结构和复合晶体结构。

不同类型的晶体结构具有不同的物理和化学性质，对于研究晶体的性质和应用具有重要的意义。

通过对晶体结构的分类和研究，可以深入了解晶体的组成和性质，为晶体材料的设计和应用提供理论基础。

2－1常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？答：常见晶体结构有3种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni⑶密排六方：Mg、Zn2---7为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。

第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。

答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。

答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。

原因是：（1）强度高：Hall-Petch公式。

晶界越多，越难滑移。

（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。

（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。

4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15天，然后再精加工。

试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。

4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？答：W、Sn的最低再结晶温度分别为:TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W在1000℃时为冷加工，Sn在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。

1-2常见的晶体结构及其原胞、晶胞§1-2 常见的晶体结构及其原胞、晶胞1) 简单晶体的简单⽴⽅(simple cubic, sc) 它所构成的晶格为布喇菲格⼦。

例如氧、硫固体。

基元为单⼀原⼦结构的晶体叫简单晶体。

其特点有: 三个基⽮互相垂直（），重复间距相等，为a，亦称晶格常数。

其晶胞=原胞；体积= ；配位数(第⼀近邻数) =6。

（见图1-7）图1-7简单⽴⽅堆积与简单⽴⽅结构单元2) 简单晶体的体⼼⽴⽅( body-centered cubic, bcc ) , 例如，Li，K，Na，Rb，Cs,αFe，Cr，Mo，W，Ta，Ba等。

其特点有：晶胞基⽮, 并且，其惯⽤原胞基⽮由从⼀顶点指向另外三个体⼼点的⽮量构成：（见图1-9 b）(1-2)其体积为；配位数=8；（见图1-8）图1-8体⼼⽴⽅堆积与体⼼⽴⽅结构单元图1-9简单⽴⽅晶胞(a)与体⼼⽴⽅晶胞、惯⽤原胞(b)3) 简单晶体的⾯⼼⽴⽅( face-centered cubic, fcc ) , 例如，Cu，Ag，Au，Ni，Pd，Pt，Ne, Ar, Xe, Rn, Ca, Sr, Al等。

晶胞基⽮，并且每⾯中⼼有⼀格点, 其原胞基⽮由从⼀顶点指向另外三个⾯⼼点的⽮量构成（见图1-10 b）：(1-3)其体积=；配位数=12。

，（见图1-10）图1-10⾯⼼⽴⽅结构(晶胞)(a)与⾯⼼⽴⽅惯⽤原胞(b)4) NaCl结构（Sodium Chloride structure），复式⾯⼼⽴⽅（互为fcc），配位数=6（图1-11 a)。

表1-1 NaCl结构晶体的常数5) CsCl结构（Cesuim Chloride structure），复式简单⽴⽅（互为sc），配位数=8（图1-11 b）。

表1-2 CsCl结构晶体的常数图1-11 NaCl结构和CsCl结构6) ⾦刚⽯结构（Diamond structure）, 两套fcc格⼦相互沿对⾓线位移1/4处套合。

实际金属的晶体结构金属的晶体结构是指由金属原子组成的周期性排列的三维结构。

金属晶体具有许多独特的特征和性质，这些特征和性质与金属原子的三维排列有关。

下面将介绍几种常见的金属晶体结构。

1.简单立方晶体结构（SC）：简单立方晶体结构是最简单的晶体结构之一，也是最稀有的金属晶体结构之一、每个金属原子都处于一个立方体角上，每个原子周围有六个邻近原子。

简单立方晶体常见于稀有金属如钠、银等。

2.面心立方晶体结构（FCC）：面心立方晶体结构是最常见的金属晶体结构之一，许多常见的金属如铝、铜、金等都采用该结构。

每个金属原子都处于一个立方体的顶点和立方体每个面的中心，每个原子周围有12个邻近原子。

面心立方结构的密堆率为0.743.体心立方晶体结构（BCC）：体心立方晶体结构是另一种常见的金属晶体结构，一些金属如铁、钢等采用该结构。

每个金属原子都处于一个立方体的顶点和立方体中心，每个原子周围有8个邻近原子，体心立方结构的密堆率为0.684.密堆排列晶体结构（HCP）：密堆排列晶体结构是另一种常见的金属晶体结构，钛、锆等金属常见于该结构。

每个金属原子都处于一个六角形基面的顶点和基面两侧的空间，每个原子周围有12个邻近原子。

密堆排列结构的密堆率为0.74此外，还有一些金属具有其他特殊的晶体结构，例如钻石立方晶体结构、金刚石晶体结构等。

这些结构都与金属原子之间的相互作用力和排列方式有关。

金属的晶体结构对其性质具有重要影响。

例如，面心立方结构的金属具有优良的塑性和导电性，因为金属原子的排列方式使得原子在晶体中能够相对自由地滑动。

相比之下，体心立方结构的金属则具有较高的硬度和较强的磁性。

这些不同的晶体结构直接影响到金属的导电性、热传导性、密度、力学性能等性质。

总之，金属的晶体结构是由金属原子周期性排列而成的三维结构。

不同的金属晶体结构具有不同的特征和性质，进一步影响到金属的性能和用途。

了解金属的晶体结构对于研究和应用金属材料具有重要的意义。

第二章作业2－1 常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？V、Mg、Zn 各属何种结构？答：常见晶体结构有 3 种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn －Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、2---7 为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。

第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。

答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好？试用多晶体塑性变形的特点予以解释。

答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。

原因是：（1）强度高：Hall-Petch 公式。

晶界越多，越难滑移。

（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。

（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。

4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂7~15 天，然后再精加工。

试解释这样做的目的及其原因？答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7 天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。

4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）？答：W、Sn 的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃ TR(Sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃所以W 在1000℃时为冷加工，Sn 在室温下为热加工4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。

常见的晶体结构高中化学晶体是由原子、分子或离子等按照一定的规则排列组成的固体物质。

晶体结构是指晶体中原子、分子或离子的排列方式和空间位置的有序性。

以下是一些常见的晶体结构：1.立方晶系：立方晶系是最简单的晶体结构类型，具有最高的对称性。

立方晶系包括以下几种晶体结构：-简单立方结构：最简单的晶体结构，如钠金属。

-面心立方结构：每个立方格点上除了原子所在的角点外，还有一个原子位于正方形面的中心，如铝、铜等。

-体心立方结构：每个立方格点上除了原子所在的角点外，还有一个原子位于立方体的中心，如铁、锂等。

-体心立方密堆结构：在体心立方结构的基础上，每个体心立方顶点上还有各自的三个原子，如铬、铤等。

2.六方晶系：六方晶系的晶体结构相对复杂，具有六重轴对称性。

六方晶系包括以下几种晶体结构：-六方最密堆积结构：最密堆积的晶体结构，如铝合金、硬质合金等。

3.正交晶系：正交晶系的晶体结构具有三个相互垂直的轴和互相垂直的面，没有对称轴。

正交晶系包括以下几种晶体结构：-基心正交结构：每个顶点上有原子以外，还有一个原子位于底面的中点，如锌等。

-面心正交结构：每个顶点上原子以外，还有一个原子位于两个邻接底面的中点和两个对称角上的原子，如镍。

4.单斜晶系：单斜晶系的晶体结构具有一个二重轴和一组不对称的轴，没有对称轴。

单斜晶系包括以下几种晶体结构：-单斜底心结构：每个顶点上有原子以外，还有一个原子位于两个底面的中点，如铅、镀镍等。

5.斜方晶系：斜方晶系的晶体结构没有对称轴，具有两个相等且垂直的轴。

-斜方单斜结构：具有一个反射面，如黄铁矿、菱铁矿等。

6.三斜晶系：三斜晶系的晶体结构没有对称轴，也没有垂直的轴。

三斜晶系包括以下几种晶体结构：-无底心三斜结构：没有底心原子，如铜酸亚锌等。

这些晶体结构是根据晶体的对称性进行分类的，每一种晶体结构都有其独特的排列方式和空间位置。

通过研究晶体结构，可以揭示物质的物理和化学性质以及材料的制备和应用方面的特点。