+金属及讲义合金相的晶体结构
晶体结构讲义
两种等价C原子
全部Na+之间是等价的，全部Cl-之间也等学习价材料 两个面心立方晶格沿体对角线平移1/144
1-3 晶格的周期性
1.3.3 复式晶格 简单晶格 —— 基元是一个原子 复式晶格 —— 基元是一个以上原子
晶体结构 = 点阵〔数学几何点〕 + 基元〔物理〕
学习材料 15
1-3 晶格的周期性
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1-3 晶格的周期性
Wigner-Seitz 原胞
以某个格点为中心，作其与邻近格点的中垂面，这些 中垂面所包含最小体积的地域为维格纳-赛兹原胞 对称性原胞，不依赖于基矢的选择，与相应的布拉伐 格子有完全相同的对称性
特点：
1.仅包含一个格点，体积与
惯用原胞相等
2.保存了晶格全部的对称性
3.平常很少用，在能带理论
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1-4 晶向和晶面
1.4.1 晶向
晶体根本特点：各向异性
晶列
在布拉伐格子的格点可以看成分列在一系列相互平行的直线 系上，这些直线系称为晶列。
晶列的特点
〔1〕一族平行晶列把全部格点包含 无遗
〔2〕在一平面中，同族的相邻晶列 之间
距离相等
学习材料
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1-4 晶向和晶面
1.4.1 晶向
(hcp)…
点阵
基元
晶体
晶体结构 = 点阵〔学数习学材料几何点〕 + 基元〔物理〕
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1-3 晶格的周期性
1.3.1 晶格周期性的描述：原胞和基矢
原胞 (Primitive cell)：晶格的最小周期性单元。又称初基晶胞。 基矢：原胞的边矢量 单胞 (Unit cell)：晶体学中，为了反映晶格的对称性，选取较
1.3.4 布拉伐格子(Bravais lattice)
高中化学奥赛 晶体结构 专题讲义
高中化学奥赛 晶体结构 专题讲义8. 晶胞的划分将空间点阵划分为晶格，用晶格切割实际晶体，得到一个个并置堆砌的平行六面体，这些平行六面体不再是抽象的几何体，而是包括了晶体的具体组成物质，称为晶胞。
晶胞是晶体结构中的基本重复单位。
素晶胞 复晶胞。
♦ 晶胞不等同于结构基元，它不一定是最小的重复单位，只有素晶胞才是最小的重复单位。
♦ 晶胞一定是平行六面体，不能为六方柱或其它形状，否则不满足并置堆砌的要求。
9. 晶胞的基本要素 晶胞有两个基本要素：①晶胞参数：晶胞的大小和形状。
晶胞参数和点阵参数一致，由a,b,c,α,β,γ规定，即边长和各边间夹角。
②坐标参数：晶胞内部各个原子的坐标位置。
原点指向原子的向量r ＝xa +yb +zc ，原子坐标参数(x, y, z )。
【例】CsCl 晶胞。
八个顶点上只贡献一个原子，内部一个原子，因此晶胞中含有两个原子。
中心Cs +的坐标参数为：(1/2, 1/2, 1/2)。
如果坐标参数的差别是加1或减1，则这些参数指的是同一种原子，所以对顶点上的Cl-只需用0,0,0表示，不必写出(0,1,0)；(0,0,1)。
2. 晶体的宏观对称性① 宏观对称元素 8个是独立的，分别为：1, 2, 3, 4, 6；m ；i (＝1)；4 ③ 晶系 晶体32个点群分为七类，7个晶系，每个晶系包含若干个点群。
⑴ 立方晶系 晶胞形状：立方体晶胞参数：a ＝b ＝c , α＝β＝γ＝90︒特征对称元素：立方体对角线方向上的4个3。
⑵ 六方晶系 晶胞形状：六方晶胞参数：a ＝b ≠c , α＝β＝90︒, γ＝120︒特征对称元素：上图红色虚线所示方向上的1个6或1个6 ⑶ 四方晶系晶胞参数：a ＝b ≠c , α＝β＝γ＝90︒ 晶胞形状：四方特征对称元素：上图红色虚线所示方向上的1个4位序的方向：c (4次轴), a (与4次轴垂直), a+b (与4次轴垂直并与第二位方向成45︒)。
材料的相结构及相图第一、二节2014
3. 尺寸因素化合物
作业与工程作业
本节作业： P229：1，3 工程作业
1、文献调研铜合金、高温合金或不锈钢中的相组成，指出其中的固溶体及 各种化合物相。 2、纯金属原子间以金属键结合，密堆积结构常见有fcc、bcc和hcp。以面心 立方结构的纯铜为例，铜原子的半径为0.128nm，原子重量为63.5g/mol， 计算纯铜的理论密度，并于实际密度比较，分析Zn置换后形成的黄铜其 密度随Zn含量变化规律。 3、GaAs和GaP都具有闪锌矿结构，它们在整个浓度范围相互固溶。若要获 得一个边长为0.5570nm的固溶体需要在GaAs中加入多少GaP？已知GaAs 和GaP的密度分别为5.307和4.130g/cm3.
《材料科学基础》讲义
材料的相结构及相图
P HASE STR UCTUR E AN D P HASE DI AGR AM OF M ATER I ALS
关于《材料科学基础（II）》 2014秋季教学说明
内容分工：席、王 课堂教学：讲课、讨论 作业 考试
席生岐 2014年秋
工程作业：做题、讲评
教学学习参考书目
电子浓度 —各组成元素价电子总数 e 与原子总数a之比
式中， —溶质元素的摩尔分数 —溶剂的原子价 —溶质的原子价 溶质元素在一价溶剂元素中的最大溶解 度对应于
电子浓度（ ） 1.38
进一步学习内容：金属及合金的电子理论（金属物理）
陶瓷材料中的固溶方式第二大类Βιβλιοθήκη 程材料陶瓷材料中的固溶方式
例如，Cu-51wt%Au 合金，390℃以上为无序 固溶体， 缓冷到390℃以下时形成有 序固溶体
固溶体中溶质原子的偏聚与有序
固溶体中溶质原子的偏聚与有序
《晶体结构与性质》 讲义
《晶体结构与性质》讲义一、晶体的定义和基本特征在我们生活的世界中，存在着各种各样的物质，而其中一部分物质以一种特殊的、有序的方式排列，形成了晶体。
那什么是晶体呢？晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
晶体具有一些独特的基本特征。
首先，晶体具有规则的几何外形。
这是因为其内部的粒子排列具有高度的规律性。
比如我们常见的氯化钠晶体（食盐），呈现出立方体的形状。
其次，晶体具有固定的熔点。
当对晶体加热时，温度升高到一定程度，晶体开始熔化，这个温度就是熔点，且在熔化过程中温度保持不变。
此外，晶体还具有各向异性，这意味着在不同的方向上，晶体的物理性质，如导电性、导热性等可能会有所不同。
二、晶体的结构类型晶体的结构类型多种多样，常见的有离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。
离子晶体是由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体。
典型的离子晶体如氯化钠，钠离子和氯离子交替排列，形成一个紧密的结构。
离子晶体的特点是硬度较大、熔点较高、熔融状态下能导电。
原子晶体中，原子之间通过共价键结合形成空间网状结构。
金刚石就是一种典型的原子晶体，其中每个碳原子都与周围的四个碳原子以共价键相连，形成一个坚固的三维结构。
原子晶体具有硬度高、熔点高的特点。
分子晶体是由分子通过分子间作用力（范德华力或氢键）结合而成的晶体。
干冰（固态二氧化碳）就是分子晶体，二氧化碳分子之间的作用力相对较弱，所以分子晶体通常熔点较低、硬度较小。
金属晶体则是由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成的。
金属具有良好的导电性、导热性和延展性，这都与其特殊的金属晶体结构有关。
三、晶体结构的微观分析要深入理解晶体的性质，我们需要从微观角度来分析晶体的结构。
在离子晶体中，离子的半径和电荷对晶体的性质有着重要影响。
离子半径越小、电荷越高，离子键越强，晶体的熔点和硬度就越高。
对于原子晶体，共价键的键能和键长决定了晶体的稳定性和物理性质。
键能越大、键长越短，原子晶体越稳定，熔点和硬度也越高。
机械制造基础6_合金的晶体结构
机械制造基础6_合金的晶体结构合金是由两种或更多种金属元素组成的材料。
合金通常具有比纯金属更高的强度、硬度和耐腐蚀性能，因此在机械制造领域得到广泛应用。
合金的晶体结构对其性能起着重要的影响。
合金的晶体结构可以分为非晶态、纯晶态和晶体共存态三种类型。
非晶态合金的晶体结构没有规则的排列，形成了无序的结构。
非晶态合金具有优异的强度、硬度和耐腐蚀性能，其应用于电子产品、导线和各种器具中。
纯晶态合金的晶体结构由规则的排列组成，可以分为单相和多相两种。
单相合金的晶体结构中只含有一种晶体相。
单相合金具有良好的可塑性和加工性能，适用于热加工和塑性成形工艺。
金属的基本晶型有面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密堆积晶体（HCP）三种类型。
面心立方结构是最常见的晶体结构之一，其中原子位于正方体的八个顶点和位于正方体中心的一个原子。
铝、黄铜和铜等金属常常具有面心立方结构。
体心立方结构是另一种常见的晶体结构，其中原子位于正方体的八个顶点和立方体中心的一个原子。
铁和钢等金属一般具有体心立方结构。
密堆积晶体结构是由六边形密堆放组成的晶体结构，其中原子位于六边形的顶点和中心位置，但也有一些原子位于六边形的边界上。
大多数贵金属和锌等金属常常具有密堆积晶体结构。
多相合金的晶体结构中含有多个不同的晶体相。
多相合金具有复杂的微观结构，其性能受到不同相的影响。
多相合金常用于特殊的工程应用，如高温合金和超金属。
在机械制造中，对合金的晶体结构的了解能够帮助我们选择和设计合适的合金材料，以满足特定的工程需求。
根据不同应用的要求，我们可以选择不同晶体结构的合金材料，以获得所需的性能和特性。
此外，通过改变合金中不同晶体的比例和组成，可以调控合金的性能。
通过合适的热处理和加工工艺，可以改变晶体结构，从而影响合金的硬度、强度、塑性和耐腐蚀性能。
因此，深入了解合金的晶体结构对于机械制造中的材料选择和工艺控制非常重要。
7第六章晶体讲义的典型结构类型
Cs＋ 1/2 1/2 1/2
类似的晶体：CsBr，CsI， NH4Cl等
Cl－离子 Cs＋离子
氯化铯晶体结构
闪锌矿型结构
化 学 式：β－ZnS
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晶体结构 空间格子
立方晶系，a＝0.540nm；Z＝4，3Li44L36P
立方面心格子，S2－离子呈立方最紧密堆积，位于 立方面心的结点位置，Zn2＋离子交错地分布于
石墨与金刚石属同质多像变体。
• 可制作高温坩锅，发热体和电 极，机械工业上可做润滑剂等， 是多用途的材料。
• 同结构晶体：人工合成的六 方氮化硼（HBN）等 。
AX型晶体
NaCI型结构
矿物名称：石盐。
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化学式为：NaCI
CI－ Na+
NaCl晶体的结构
氯化钠晶体结构
如何算出的？
结构描述：
7第六章晶体的典型 结构类型
第六章
矿物晶体典型结构类型
目录
• 第一节 结构的表征 • 第二节 结构类型 • 金刚石、石墨、石盐、氯化铯、
萤石、闪锌矿、刚玉、石英
• 1、结构的表征
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•
与晶体结构有关的因素有： 晶体化学组成，
晶体中质点的相对大小，极化性能。
•
并非所有化学组成不同的晶体，都有不同
结构表现：C原子组成层状排列， 层内C原子成六方环状排列，每 个碳原子与三个相邻的碳原子 之间的距离为0.142nm，层与层 之间的距离为0.335nm。
石墨晶体结构
键型：层内为共价键，层间为分子键， 还有自由电子存在－金属键。
性质：碳原子有一个电子可以在层内移 动，平行于层的方向具有良好的导电性 。石墨的硬度低，熔点高，导电性好。
北科大《金属学》_讲义(精华版)_对考研的学材料的童鞋非常有用!
一：大纲分析：北京科技大学2009年攻读硕士学位《金属学》复习大纲（适用专业：材料加工工程、材料学、材料科学与工程、材料物理与化学）一、金属与合金的晶体结构1.原子间的键合1)金属键, 2)离子键, 3)共价键2．晶体学基础1）空间点阵， 2）晶系及布喇菲点阵， 3）晶向指数与晶面指数3．金属的晶体结构1）典型的金属晶体结构，2）原子的堆垛方式，3）晶体结构中的间隙，4）晶体缺陷4．合金相结构1）置换固溶体，2）间隙固溶体，3）影响固溶体溶解度的主要因素4）中间相5．晶体缺陷1）点缺陷, 2)晶体缺陷的基本类型和特征, 3)面缺陷二、金属与合金的凝固1．金属凝固的热力学条件2．形核1）均匀形核，2）非均匀形核3．晶体生长1）液-固界面的微观结构，2）金属与合金凝固时的生长形态，3）成分过冷4．凝固宏观组织与缺陷三、金属与合金中的扩散1．扩散机制2．扩散第一定律3．扩散第二定律4．影响扩散的主要因素四、二元相图1．合金的相平衡条件2．相律3．相图的热力学基础4．二元相图的类型与分析五、金属与合金的塑性变形1．单晶体的塑性变形1）滑移，2）临界分切应力,3）孪生，4）纽折2．多晶体的塑性变形1）多晶体塑性变形的特点，2）晶界的影响，3.塑性变形对组织与性能的影响1）屈服现象,2)应力-应变曲线及加工硬化现象,3)形变织构等六、回复和再结晶1．回复和再结晶的基本概念2．冷变形金属在加热过程中的组织与性能变化3．再结晶动力学4．影响再结晶的主要因素5．晶粒正常长大和二次再结晶七、铁碳相图与铁碳合金1．铁碳相图2．铁碳合金3．铁碳合金在缓慢冷却时组织转变八、固态相变1．固态相变的基本特点2．固态相变的分类3．扩散型相变1）合金脱溶，2）共析转变，3）调幅分解4．非扩散型相变参考书：1.金属学（修订版）, 宋维锡主编, 冶金工业出版社，1998；2.材料科学基础, 余永宁主编, 高等教育出出版社，2006；3.材料科学基础（第二版）, 胡赓祥等主编, 高等教育出出版社，2006；4.任何高等学校材料科学与工程专业《金属学》或《材料科学基础》教学参考书。
晶体结构
全国化学竞赛初赛讲义——晶体结构 根据晶胞的几何特征，晶胞可以有7种，其名称、外形及晶胞参数如下表：名称外形 晶胞参数 立方a=b=c ，α=β=γ=90︒，只有一个晶胞参数a 四方a=b≠c ，α=β=γ=90︒，有2个晶胞参数a 和b 六方a=b≠c ，α=β=90︒，γ=120︒，有2个晶胞参数a 和c 正交a≠b≠c ，α=γ=90︒，有3个晶胞参数a 、b 和c 单斜a≠b≠c ，α=γ= 90︒，β≠90︒，有4个晶胞参数a 、b 、c 和β 三斜a≠b≠c ，α≠β≠γ，有6个晶胞参数a 、b 、c 、α、β和γ 菱方a =b =c ，α=β=γ≠90︒，有2个晶胞参数a 和α这种晶胞最早是由法国晶体学家布拉维提出的，全名是布拉维晶胞。
根据晶胞中所含结构基元〔可以理解为晶体中具有完全相同的化学环境，能体现晶体组成的最小构成微粒（原子、分子、离子或原子团）〕，可以分为素晶胞和复晶胞两大类。
素晶胞是最小的晶胞，其内容物的组成相当于结构基元的组成。
复晶胞则为素晶胞的多倍体。
复晶胞分体心晶胞、面心晶胞和底心晶胞三种，分别是素晶胞的2倍体、4倍体和2倍体，即其内容物相当于2、4、2个结构基元。
体心晶胞的特征是：将晶胞的框架移至体心位置（注意：只移动框架不移动原子），所得到的新的晶胞与原晶胞没有任何差别，这种特征叫体心位移。
归纳为下表即为：晶胞含结构基元 特征 素晶胞1 最小的晶胞 复晶胞 体心晶胞2 可作体心位移 面心晶胞4 可作面心位移 底心晶胞 2 可作底心位移【问题与思考】右图中的金属钠和氯化铯是不是体心晶胞？【分析与归纳】是不是体心晶胞关键就是看能否作体心位移，也是把晶胞的框架移至晶胞体心位置，所得新晶胞（图中虚线）与原晶胞（实线）是否毫无差别，如果无差别则是体心晶胞，否则不是。
由此可知金属钠是体心晶胞，氯化铯不是。
金属钠的结构基元是一个钠原子，一个钠晶胞中有2个钠原子，因此它是一个复晶胞（含2个结构基元）；氯化铯的结构基元是1Cs +＋1Cl -，一个晶胞中含一个Cs +和一个Cl -，为素晶胞。