➢ 晶系
长度和夹角
实例
➢ 三斜 a≠b≠c α≠β≠γ≠90º K2CrO7
➢ 单斜 a≠b≠c
α=γ=90º≠β
β-S
➢ 正交 a≠b≠c
α=β=γ=90
α-S
➢ 六方 a1=a2=a3≠c α=β=90ºγ=120º Zn，
➢ 菱方 a=b=c
α=β=γ≠90º As，
➢ 四方 a=b≠c
α=β=γ=90
➢
良好塑性，导电性、导热性
➢
如 金属元素
第一章金属晶体结构
3
➢ 分子键（范德瓦尔斯力）：分子或原子团具有极性，存
在于中性的原子或分子之间的结合力
➢
结合力小，易变形，熔点低，硬度低
➢
如 塑料，陶瓷
➢ 氢键：含氢物质中，H 与其它原子形成共价键，共有电子强烈
偏离H ，H 原子几乎为半径很小带正电的核，H 可以与另外一原 子吸引，形成附加键
➢ 共价键：相邻原子共用电子对；8-N规则；饱和性，方向性
➢
结合力大，共价晶体高强度、高硬度，脆，熔点高
➢
如 陶瓷、聚合物、Si
➢ 离子键：正离子与负离子静电引力吸引
➢
结合力大，晶体高强度、高硬度，脆，热膨胀系数小
➢
良好的绝缘体
如 部分陶瓷材料（MgO，Al2O3，ZrO2），NaCl
➢ 金属键：正离子与电子云
2.2 晶体与非晶体
1．概念： 晶体 是由许多质点（包括原子、离子或分子）在三维
空间作有规 则的周期性重复排列而构成的固体
非晶体不呈周期性的规则排列。
2．晶体与非晶体的区别： a.根本区别：质点是否在三维空间作有规则的周期性
重复排列。
b.熔化时：晶体具有固定的熔点,而非晶体无明显熔点,
只存在一个软化温度范围。
第一章金属晶体结构
14
晶胞三条棱边的边长a、b、c及晶轴之间的夹 角α、β、γ称为晶胞参数
基矢：a 、 b 、c
任 一 阵 点 的 位 置 ， ruvw=Ua+Vb+Wc U、V、W：阵点坐标
第一章金属晶体结构
15
2.4 七大晶系和十四种空间点阵
1．晶 系 根据晶胞的外形，即棱边长度之间的关系 和晶轴夹角的情况,将晶体分为七大晶系。
2.9 配位数和致密度
2.10 晶体结构中的间隙
2.11 同素异晶性（多型性）
2.12 原子大小
2.13 金属的其它类型结构
3. 陶瓷的晶体结构
4. 晶体的极射投影
第一章金属晶体结构
2
一、原子键合
➢ 结合键：原子（离子或分子）间的作用力
➢ 结合键分类 化学键：离子键、共价键、金属键
物理键：分子键、氢键
9
多晶体及多晶体位向示意图
第一章金属晶体结构
10
铝合金的铸造状态组织
第一章金属晶体结构
11
2.3 空间点阵和晶胞
1 阵点 将构成晶体的实际质点（原子、离子、 分子）抽象成纯粹的几何点称为阵点。
2．空间点阵（简称为点阵）
阵点在空间呈周期性规则排列，并具有 等同的周围环境的模型。
第一章金属晶体结构
β-Sn，
➢ 立方 a=b=c α=β=γ=90º
Fe
第一章金属晶体结构
16
2．布拉菲点阵
除了在晶胞的每个角上放置一个阵点之外， 还可以在晶胞的其它位置安放阵点， 同样满足等同环境的要求。 1848年，法国晶体学家布拉菲（A. Bravais） 用数学方法证明只能有14种空间点阵，包括：
a. 简单晶胞 作许多平行的直线把阵点连接起来，构成一个 三维的几何格架称为晶格。
4.晶胞 a.定义：在空间点阵中，能代表空间点阵结
构特点的小平行六面体，反映晶格特征的最小 几何单元。
整个空间点阵可由晶胞作三维的重复堆砌 而构成。
第一章金属晶体结构
13
• 晶胞参数 点阵参数：晶轴，三个棱边a，b，c 晶轴夹角：α，β，γ
➢分子的规则排列--- 晶体学基础
➢分子的不规则排列----见晶体缺陷， （空位与位错）
第一章金属晶体结构
6
二、 分子的规则排列--晶体学基础
2.1 金属的通性
1 良好的导电、导热性 2 正的电阻温度系数（本质特征） 3 不透明、金属光泽 4 良好的延展性
可以用金属键特征解释
第一章金属晶体结构
7
第一章金属晶体结构
22
六方 a1=a2=a3≠c α=β=90º γ=120º
第一章金属晶体结构
23
单斜 a≠b≠c α=γ=90º≠β
第一章金属晶体结构
24
三斜 a≠b≠c α≠β≠γ≠90º
第一章金属晶体结构
25
➢ 并不是每个晶系都包含体心，面心和底心点阵
0.852
Ne
0.020
Ar
0.078
H O 第一章金2属晶体结构 HF
0.52 0.30
主要特征
无方向性，高 配位数，低温 不导电，高温 离子导电
方向性，低配 位数，纯金属 低温导电率很 小
无方向性，高 配位数，密度 高，导电性高， 塑性好
低熔点、沸点 压缩系数大， 保留分子性质
结合力高于5 无 氢键分子
➢
有方向性，结合力较强，比离子键、共价键小
第一章金属晶体结构
4
➢
结合键类型 离子键
共价键
金属键
分子键 氢键
各种结合键比较
实例 结合能 ev/mol
LiCl
8.63
NaCl
7.94
KCl
7.20
RbCl
6.90
金刚石 1.37
Si
1.68
Ge
3.87
Sn
3.11
Li
1.63
Na
1.11
K
0.931
Rb
b. 复合晶胞 7个 除了每个角外，晶胞内部或面上还含有阵点
第一章金属晶体结构
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第一章金属晶体结构
18
a=b=c 立方 第一章金属晶体结构 α=β=γ=90º
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四方 a=b≠c 第一章金属晶体结构 α=β=γ=90
20
正交 a≠b≠c α=β=γ=90
第一章金属晶体结构
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菱方 a=b=c α=β=γ≠90º
c. 性能：晶体具有各向异性,非晶体呈各向同性。
第一章金属晶体结构
8
3．单晶体与多晶体
1. 单晶体 质点按同一取向排列。由一个核心 （称为晶核）生长而成的晶体
2. 多晶体 通常由许多不同位向的小晶体(晶粒） 所组成。
3. 晶粒与晶粒之间的界面称为晶界
4.多晶体材料一般显示出各向同性——假等向性。
第一章金属晶体结构
第一章金属晶体结构
1
第一 章 工程材料的原子排列
1、原子键合
2、 分子的规则排列--- 晶体学基础
2.1 金属的通性
2.2 晶体与非晶体
2.3 空间点阵和晶胞
2.4 七大晶系和十四种空间点阵
2.5 晶体的对称性概念
2.6 晶面指数与晶向指数
2.7 典型金属的晶体结构
2.8 点阵常数与原子半径R 的关系