2.2 晶体结构11 (1)
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第⼆部分晶体的结构第⼆部分晶体结构2.1 晶体学基础概述根据结合键类型不同,晶体可分为⾦属晶体、离⼦晶体、共价晶体和分⼦晶体。
晶体结构:晶体中原⼦(离⼦或分⼦)在三维空间的具体排列⽅式。
空间点阵与晶胞1.相关概念空间点阵(lattice)晶格(space lattice)阵点(结点)晶胞(cell)选取晶胞应遵循⼀定的原则晶胞⼤⼩和形状表⽰⽅法⼆、晶系和布拉菲点阵根据晶体的对称性和每个阵点周围具有相同的环境,布拉菲运⽤数学⽅法推算,将花样繁多的晶体结构归纳为14种空间点阵(称为布拉菲点阵)。
根据晶格常数a、b、c及α、β、γ是否相等,⼜将14中空间点阵归属于七⼤晶系。
晶体结构和空间点阵之间的区别空间点阵(space lattice):晶体中质点排列的⼏何学抽象,⽤以描述和分析晶体结构的周期性和对称性。
由于各阵点的周围环境相同,只有14种类型。
晶体结构(crystal structure):晶体中原⼦(离⼦或分⼦)在三维空间的具体排列⽅式。
由于组成晶体的物质质点及其排列⽅式不同,晶体结构是⽆限的,但总能按其原⼦(分⼦或离⼦)排列的同期性和对称性,归属于14种空间点阵中的⼀种。
七⼤晶系:1.三斜晶系(triclinic system):a≠b≠c,α≠β≠γ≠ 90°2.单斜晶系(monoclinic system ):a≠b≠c,α=γ=90°≠β2.正交(斜⽅)晶系(orthogonal system ):a≠b≠c,α=β=γ= 90°4.四(正)⽅晶系(tetragonal system ):a=b ≠ c,α=β=γ=90°5.⽴⽅晶系(cubic system ):a=b=c,α=β=γ=90°6.六⽅晶系(hexagonal system ):a=b ≠ c,α=β=90°,γ=120°7.菱形晶系(rhombohedral system):a=b=c,α=β=γ≠90°⼗四种空间点阵:1 简单⽴⽅点阵:a=b=c,α=β=γ =90°2 体⼼⽴⽅点阵:a=b=c,α=β=γ =90°3 ⾯⼼⽴⽅点阵:a=b=c,α=β=γ =90°4 简单四⽅点阵:a=b ≠ c,α=β=γ =90°5体⼼四⽅点阵:a=b ≠ c,α=β=γ =90°6 简单菱⽅点阵:a=b=c,α=β=γ≠ 90°7 简单六⽅点阵:a=b ≠ c,α=β=90°,γ =120°8 简单正交点阵:a≠b≠c,α= β= γ = 90°9 底⼼正交点阵:a≠b≠c,α= β= γ = 90°10 体⼼正交点阵:a≠b≠c,α= β= γ = 90°11 ⾯⼼正交点阵:a≠b≠c,α= β= γ = 90°12 简单单斜点阵:a≠b ≠c α= β =90°≠γ12 底⼼单斜点阵:a≠b ≠c α= β =90°≠γ14 简单三斜点阵:a≠b≠c α≠β≠γ≠90°⾦属晶体的结构主要为:FCC、BCC、HCP三、晶向指数和晶⾯指数1.⽴⽅晶系中的晶向指数晶向指数的确定⽅法晶向指数规律2.⽴⽅晶系中的晶⾯指数晶⾯指数的确定⽅法晶⾯指数规律2.六⽅晶系的晶向和晶⾯指数4.晶带晶带(zone)——相交或平⾏于某⼀直线的所有晶⾯的组合晶带轴:此直线为晶带轴。
fcc晶体的滑移系为(111)面上的【-110】引起滑移单位位错柏氏矢量1. 引言1.1 概述本文主要研究的是fcc晶体的滑移系为(111)面上的【-110】引起滑移单位位错柏氏矢量的机制。
滑移是固体中晶格发生变形的一种方式,它对于材料的塑性行为具有重要影响。
在fcc晶体结构中,(111)面上存在特殊的滑移系,该滑移系由【-110】方向构成。
1.2 文章结构本文将按照以下顺序展开讨论:首先简单介绍fcc晶体及其基本特性,然后详细阐述(111)面上的滑移系的概念和特点,在此基础上引入单位位错柏氏矢量,并着重探讨了滑移单位位错柏氏矢量为【-110】时所引起的机理。
之后,我们将介绍实验方法和结果分析部分,包括实验方法的描述以及对实验结果进行分析和讨论,并进行实验验证与对比数据分析。
最后,在结论与展望部分对前文进行总结,并提出未来工作方向。
1.3 目的通过研究(111)面上【-110】方向滑移单位位错柏氏矢量引起的滑移机制,我们旨在深入理解fcc晶体的塑性行为,并为材料力学领域的实际应用提供理论依据。
希望通过本研究能够为材料加工和设计提供参考,从而改善材料的力学性能及其在工程中的应用。
2. 主体内容:2.1 FCC晶体简介:FCC晶体(Face Centered Cubic)是一种常见的晶格结构,在金属和合金中广泛存在。
它具有简单的结构和高度的对称性,因此受到了广泛的研究。
FCC晶体由等面积的正方形元胞组成,每个原子都位于一个正方形顶点和一个正方形平面中心。
2.2 (111)面上的滑移系:在FCC晶体中,(111)面是非常重要且常见的晶面。
它具有六重对称性,并且与其他平面相比,其能量较低。
滑移系是指沿着某一特定方向和滑移平面进行原子位移的方式。
(111)面上的滑移系主要包括三个偏置位错-110,-101和1-11。
2.2.1 滑移系概述:首先我们对(111)面上的滑移系进行概述。
其中,滑移系【-110】是指在(111)平面上沿[1-10]方向发生位错运动。
第2章晶体结构提纲:2.1 晶体学基础2.2 金属的晶体结构2.3 合金相结构2.4 离子晶体结构2.5 共价晶体结构2.6 聚合物的晶态结构2.7 非晶态结构学习要求:掌握晶体学基础及典型晶体的晶体结构,了解复杂晶体(包括合金相结构、离子晶体结构,共价晶体的结构,聚合物的晶态结构特点)、准晶态结构、液晶结构和非晶态结构。
1.晶体学基础(包括空间点阵概念、分类以及它与晶体结构的关系;晶胞的划分,晶向指数、晶面指数、六方晶系指数、晶带和晶带定律、晶面间距的确定、极射投影);2.三种典型金属晶体结构(晶胞中的原子数、点阵常数与原子半径、配位数与致密度、堆垛方式、间隙类型与大小);3.合金相结构(固溶体、中间相的概念、分类与特征);4.离子晶体的结构规则及典型晶体结构(AB、AB2、硅酸盐);5、共价晶的结构规则及典型晶体结构体(金刚石)6、聚合物的晶态结构、准晶态结构、液晶结构和非晶态结构。
重点内容1.选取晶胞的原则;Ⅰ) 选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性;Ⅱ)平行六面体内的棱和角相等的数目应最多;Ⅲ)当平行六面体的棱角存在直角时,直角的数目应最多;Ⅳ)在满足上条件,晶胞应具有最小的体积。
2.7个晶系,14种布拉菲空间点阵的特征;(1)简单三斜(2)简单单斜底心单斜(3)简单正交底心正交体心正交面心正交(4)简单六方(5)简单四方体心四方(6)简单菱方(7)简单立方体心立方面心立方3.晶向指数与晶面指数的标注,包括六方体系,重要晶向和晶面需要记忆。
4.晶向指数,晶面指数,晶向族,晶面族,晶带轴,共带面,晶面间距5.8种,即1,2,3,4,6,i,m,。
或C1,C2,C3,C4,C6 ,C i,C s,S4。
微观对称元素6.极射投影与Wulff网;标hkl直角坐系d4⎧⎨⎩微观11213215243滑动面 a,b,c,n,d螺旋轴 2;3,3;4,4,4;6,6,6,6,67.三种典型金属晶体结构的晶体学特点;在金属晶体结构中,最常见的是面心立方(fcc)、体心立方(bcc)和密排六方(hcp)三种典型结构,其中fcc和hcp系密排结构,具有最高的致密度和配位数。
晶体学与晶体结构第一章晶体和晶体学1. 生长完整的晶体外形呈多面体。
作为凸多面体,任一晶体的顶点数、晶棱数和晶面数之间满足欧拉定理:F+V−E=2,F是晶面数,V是晶体的顶点数,E 是晶棱数。
2. 从结构上可以把凝聚态物质分成晶体、非晶体和准晶体三大类。
6. 密勒指数为[uvw],布喇菲-密勒指数[UVTW] 的关系:属于同一晶向族的方向指数,可通过轮换U 、V 、T 三个指数及改变W 的正负号而得到。
2.2 倒易点阵1. 倒易点阵基本矢量:a ∗=b×c,b ∗=c×a ,c ∗=a×b 。
2. 3. (4. 5. G i ∗2.32.5 晶体几何学公式1. 改变晶向或晶面指数的顺序及正负号时,如果晶向长度或晶面间距不发生改变,这些晶向或晶面则属于同一晶向族或晶面族。
2. 晶面间距:若晶胞参数中角度皆为直角,则简单格子的面间距d =h 2a 2+k 2b 2+l 2c2,若为体心格子,则面间距的数值需除以2。
2.6 晶体的极射赤面投影1. 球面投影:同一晶带各晶面的极点必定分布在同一大圆上,垂直于此大圆的直径则是该晶带的晶带轴。
2. 同一晶带轴的各晶面的极射赤面投影位于同一大圆弧上,两个大圆弧的交点代表了晶体中一个实际或可能的晶面,利用晶带定律,可以求出这个晶面的指数。
第三章晶体的宏观对称性晶体的对称性可从两个层次来讨论,一个只涉及晶体外部形态、方向的对称性,不涉及原子的具体位置,叫做宏观对称性;另一个涉及原子的位置,晶体内部原子排列的对称性,称为微观对称性。
3.1 对称性与对称操作晶体中对称元素的可能值受到晶体结构的制约,只能取某些特定的值。
晶体外形具有有限的大小,对称操作中所有的对称元素必须相交于一点。
3.2 晶体的宏观对称元素1. 晶体的宏观对称操作分成单一对称操作和复合对称操作两大类。
单一对称操作有倒反(反演)、旋转和反映等3种,与这3种操作相对应的对称元素分别称为对称中心、旋转轴和反映面;复合对称操作有倒反加旋转的倒转操作,反映加旋转的映转操作,与之对应的对称元素分别是倒转轴、映转轴。