晶体结构与结晶剖析
离子键： 一失一得，静电作用
（氯化钠）
共价键：
相邻原子共用它们的外部价电子，形成稳定的满
壳层
（金刚石）
§1.2 材料的结构(crystallography)
理想晶体 1．晶体与非晶体
晶体--材料的原子（离子、分子）在三维空间呈规则， 周期性排列(金属在固态下是晶体)。
非晶体－材料的原子（离子、分子）无规则、杂乱的 堆积在一起。
区别
(a)、是否具有周期性、对称性 (b)、是否长程有序 (c)、是否有确定的熔点 (d)、是否各向异性
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2．理想晶体结构 空间规则排列的原子→刚球模型→晶格(crystal lattice)（空间点阵）→晶胞( unit
次外层未填满、最外层先填充电子
易失去最外层电子和次外层电子
过渡族金属的原子间结合力强，
熔点高、强度高
次外层电子也参与结合
二、 金属键
金属中自由电子与金属正离子之间构成的键合方式 公有化的自由电子与正离子之间的结合方式
金属的性能： 良好的导电、导热性 正的电阻温度系数、 不透明、具有金属光泽 良好的延展性
cell )（具有周期性最小组成单元，或能完全反映晶格特征的最小几何单元)。
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3．晶胞的描述
晶体学参数：a , b , c ； α, β, γ
晶格常数( lattice constant ) ：a , b , c
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晶向(crystal direction): 在晶格中,任意两原子之间 的连线所指的方向。
晶面(crystal face): 在晶格中由一系列原子所构成的平面称为晶面。
4．三种典型的金属晶体晶胞(图)
晶体结构与结晶剖析
§1-1 金属
金属？
具有正的电阻温度系数的物质。
一、 金属原子的结构特点
原子
原子核：带正电
质子：正电荷 中子：电中性
核外电子：带负电
金属原子的结构特点:
最外层电子很少，一般为1-2个，最多3个 失去电子形成正离子（正电性元素）
11 质子 12 中子
K 层 (n = 1) L 层 (n = 2)
体心立方晶胞bcc
属于此类结构的金属有： 碱金属、难溶金属（V、Nb、 Ta、Cr、Mo、W）、 a-Fe等
面心立方晶胞fcc
密排六方晶胞hcp
属于此类结构的金属有：Al、 贵重金属、γ-Fe、Ni、Pb、Pd、 Pt以及奥氏体不锈钢等。
属于此类结构的金属有： Mg、Zn、 a-Be、a-Ti、a-Zr、 a-Hf、a-Co等。
原子半径
晶 0.74
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③、密排六方晶胞HCP Hexagonal Close-Packed
晶胞
晶体学参数
原子半径
晶胞原子数
配位数 致密度
HCP
a=b≠c,
c/a=1.633,
成——具有各向同性 。
2．晶体缺陷( crystal defect ) ： 实际晶体中存在着偏离（破坏）晶格周期性和规则性的部分 。
a、 点缺陷 b、 线缺陷（位错） c、 面缺陷 Engineering Materials MAT,SWJTU 教程首页 本章首页 上一页 下一页 结束放映
a、 点缺陷( point defect ) ——晶格结点处或间隙处，产生偏离理想晶体的变化
Z
α βO
γ
Y
c
b X
14种布拉菲点阵
根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵归 属于7种类型，即7个晶系。按照“每个阵点的周围环境 相同“的要求，布拉菲（Bravais A．）用数学方法推导出能够反映空间点阵全部特征的单位平面六面
体只有14种，这14种空间点阵也称布拉菲点阵
布 拉 菲 空 间 点 阵 晶 胞 （ 14 种 ）
a=b=90o,g =120o
a/2
6
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12
0.74
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体BCC、面FCC、密HCP晶胞的重要参数
晶胞 BCC FCC HCP
晶体学参数 a=b=c,a=b=g=90o
a=b=c,a=b=g=90o
1s22s22p63s1
M 层 (n = 3) Na
金属原子的结构特点:
最外层电子很少，一般为1-2个，最多3个 失去电子形成正离子（正电性元素）
非金属元素的原子结构特点： 最外层4-7个元素 得到电子形成负离子（负电性元素）
过渡族金属元素的原子结构特点：
（Ti、V、Fe、Mn、Co等）
最外层电子数很少一般为1-2个，最多3个 （同于金属原子的结构特点）；
a=b≠c, c/a=1.633, a=b=90o,g =120o
原子半 径
晶胞原子数 2
配位数 致密度
8
0.68
4
12
0.74
a/2
6
12
0.74
④同素异构性： Engineering Materials MAT,SWJTU 教程首页 本章首页 上一页 下一页 结束放映
§1.3实际晶体
实际晶体——多晶体并存在着晶体缺陷. 单晶体：内部晶格位向完全一致——各向异性 1、多晶体：由许多位向各不相同的单晶体块组
晶胞 BCC
晶体学参数 a=b=c,a=b=g=90o
原子半径
晶胞原子数 2
配位数 8
致密度 0.68
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②、面心立方晶胞FCC Face-Centered Cube
晶胞 FCC
晶体学参数 a=b=c,a=b=g=90o
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晶胞原子数：是指在一个晶胞中所含的原子数目。（体心：2）
配位数：是指晶格中与任一原子最邻近且等距离的原子数目。体：8 致密度：致密度=晶胞中原子所占有的体积/晶胞的体积。体：0.68
①、体心立方晶胞BCC ——Body-Centered Cube
