第二章 纯金属的结晶
一、 名词：
结晶：金属由液态转变为固态晶体的转变过程.
结晶潜热：金属结晶时从液相转变为固相放出的热量。
孕育期：当液态金属过冷至理论结晶温度以下的实际结晶温度时，晶核并末立即出生，而是经过了一定时间后才开始出现第一批晶核。结晶开始前的这段停留时间称为孕育期。
近程有序：液态金属中微小范围内存在的紧密接触规则排列的原子集团。
远程有序：固态晶体中存在的大范围内的原子有序排列集团。
结构起伏(相起伏)：液态金属中不断变化着的近程有序原子集团。
晶胚：过冷液体中存在的有可能在结晶时转变为晶核的尺寸较大的相起伏。
形核率：单位时间单位体积液体中形成的晶核数目。
过冷度：金属的实际结晶温度与理论结晶温度之差。
均匀形核：液相中各个区域出现新相晶核的几率都相同的形核方式。
非均匀形核：新相优先出现于液相中的某些区域的形核方式。
变质处理：在浇注前向液态金属中加入形核剂以促进形成大量的非均匀晶核来细化晶粒的液态金属处理方法。
能量起伏：液态金属中各微观区的能量此起彼伏、变化不定偏离平衡能量的现象。
正温度梯度：液相中的温度随至界面距离的增加而提高的温度分布状况。
负温度梯度：液相中的温度随至界面距离的增加而降低的温度分布状况
细晶强化：用细化晶粒来提高材料强度的方法。
晶粒度：晶粒的大小。
缩孔：液态金属凝固，体积收缩，不再能填满原来铸型，如没有液态金属继续补充而出现的收缩孔洞。
二、简答：
1. 热分析曲线表征了结晶过程的哪两个重要宏观特征？
答：过冷现象、结晶潜热释放现象
2. 影响过冷度的因素有那些？如何影响的？
答：金属的本性、纯度和冷却速度。
金属不同，过冷度的大小也不同；金属的纯度越高，则过冷度越大；冷却速度越大，则过冷度越大。。
3. 决定晶体长大方式和长大速度的主要因素？
1）界面结构；2）界面附近的温度分布；
4. 晶体长大机制有哪几种？
1）二维晶核长大机制；2）螺型位错长大机制；3）垂直长大机制
晶体生长技术
§1.1 晶体的分类晶体
构成物质的原子、分子在空间作长程有序的排列， 形成具有一定的点阵结构的固体就是晶体。所谓长程有序就是由一些相同的质点（基元）在空间有规则地作周期性的无限分布。即至少在微米量级的范围内是有序的排列。这些质点代表原子、离子、分子或基团的重心。
晶体分成天然晶体和人工晶体。
天然晶体：水晶、红宝石、蓝宝石、祖母绿等，这些晶体叫做天然晶体。
§1.2 晶体的应用
当物质以晶体状态存在时，它将表现出其它物质状态所没有的优异的物理性能，因而是人类研究固态物质的结构和性能的重要基础。此外，由于能够实现电、磁、光、声和力的相互作用和转换，晶体还是电子器件、半导体器件、固体激光器件及各种光学仪器等工业的重要材料。被广泛地应用于通信、宇航、医学、地质学、气象学、建筑学、军事技术等领域。
1、半导体晶体。2、激光晶体：激光晶体是激光的工作物质，经泵浦之后能发出激光。
3、非线性光学晶体：非线性光学晶体与激光紧密相连，是实现激光的频率转换、调制、偏转和Q开关等技术的关键材料。4、压电晶体：当对某些晶体挤压或拉伸时，该晶体的两端就会产生不同的电荷，这种晶体就叫压电晶体。
第二章 晶体的品质鉴定
§2.1 晶体的物相和组分分析
1物相鉴定：当一种材料制备出来以后，我们需要知道材料中包含哪几种结晶物质，或某种物质以何种结晶状态存在。一般地，将材料中的一种结晶物质称为一个相。
物相鉴定方法：X射线粉末衍射法原理：Bragg方程: 2dsin = 测定步骤:1）将晶体研磨成一定颗粒度的多晶粉末(5m)（2）用X射线粉末衍射仪测量晶体的粉末衍射图(I,d,2, ) ； （3）将晶体的粉末衍射图与粉末衍射标准联合委员会（the joint Committee on Powder Diffraction Standards)所收集的标准粉末衍射卡进行比较，就可以判定出所生长的晶体物相。
晶体生长原理
晶体生长是指晶体在特定条件下不断增大并形成完整的晶体结构的过程。晶体生长原理是研究晶体在生长过程中所遵循的物理、化学规律的科学。晶体生长原理的研究对于材料科学、地质学、生物学等领域具有重要的理论和应用价值。
在晶体生长过程中，晶体的生长是由物质的输运和晶体结构的重组两个基本过程相互作用而完成的。物质的输运是指溶液中溶质分子向晶体表面扩散并吸附到晶体表面的过程。晶体结构的重组是指晶体表面吸附的溶质分子在晶体表面扩散并与晶体内部的原子或离子结合形成晶体结构的过程。这两个过程相互作用，共同决定了晶体的生长速率和形态。
晶体生长的速率与溶液中溶质的浓度、温度、溶液的流动状态、溶质分子的大小等因素密切相关。一般来说，溶液中溶质浓度越高，晶体生长速率越快。而温度的升高会加快晶体生长速率，溶液的流动状态也会影响晶体生长速率。此外，溶质分子的大小也会影响晶体的形态，大分子溶质会抑制晶体的生长，而小分子溶质则有利于晶体的生长。
晶体生长的形态是指晶体在生长过程中所呈现的外形特征。晶体的形态受到晶体结构和生长条件的影响。晶体生长的形态包括晶体的外形、表面形貌和晶体的内部结构。晶体的形态对于晶体的性质和应用具有重要影响，因此对晶体生长的形态进行研究具有重要的科学意义和应用价值。
总的来说，晶体生长原理是一个复杂而又有趣的科学问题。通过对晶体生长原理的深入研究，不仅可以揭示晶体生长的规律，还可以为材料制备、生物学研究等领域提供理论支持和技术指导。因此，对晶体生长原理进行深入的研究具有重要的意义，也是当前科学研究的热点之一。希望通过不断的努力和探索，能够更好地理解晶体生长原理，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
1 第二章 晶体结构 一、教学要求
（1）内容提要：
物质通常有三种聚集状态：气态、液态和固态。而按照原子（或分子）
排列的规律性又可将固态物质分为两大类，晶体和非晶体。
晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列；而非晶体的原子则
是无规则排列的。原子排列在决定固态材料的组织和性能中起着极重要的
作用。金属、陶瓷和高分子的一系列特性都和其原子的排列密切相关。一
种物质是否以晶体或以非晶体形式出现，还需视外部环境条件和加工制备
方法而定，晶态与非晶态往往是可以互相转化的。
本章主要内容包括：：晶体学基础；金属的晶体结构；合金相结构；
离子晶体结构；共价晶体结构；聚合物的晶态结构；非晶态结构。
（2）基本要求
掌握晶体的空间点阵、晶胞、晶向和晶面指数、晶体的对称性等结晶
学基础知识，了解32种点群和230种空间群等；掌握三种典型的金属晶体
结构、合金相结构、离子晶体结构和硅酸盐晶体结构，了解共价晶体结构
和分子与高分子晶体结构。
（3）重点难点
重点：结晶学基本原理及典型的金属晶体、合金相、离子晶体结构。
难点：空间点阵、非化学计量化合物和鲍林规则。
（4）主讲内容
①晶体学基础；②金属的晶体结构；③合金相结构；④离子晶体结构；
⑤共价晶体结构；⑥聚合物晶体结构。
2 二、具体章节及学时分配（总计22.0h）：2009-3-2,2009-9-1，2011.03.27
引言——晶体的结构特征与基本性质（1.0h）
2.1 晶体结构的周期性（4.0-6.0h）
2.2.1点阵与平移群
一、点阵结构与点阵
（1）一维点阵结构与直线点阵；（2）二维点阵结构与平面点阵
（3）三维点阵结构与空间点阵
二、点阵的条件与性质
（1）定义；（2）条件；（3）点阵与点阵结构的对应关系。
2.2.2点阵单位与点阵参量
一、点阵单位与点阵常数
（1）直线点阵单位与线段参数（2）平面点阵单位与网格参数
（3）空间点阵单位与晶胞参数
二、其他晶体结构参数
