【正文】 rahedral octahedral interstice 圖 面心立方結構中的間隙 圖 體心立方結構中的間隙 圖 密排六方結構中的間隙 多晶型轉變 （ allotropic transformation） 同素異構轉變 ? 一 . 固溶體 Solid solution ? 固溶體：溶質原子 (solute atom)溶入基體 (matrix)中所形成的均勻 結晶相。 ??????晶 面指 數 的 標 定 方 式 與 前 述 相 同晶 向（ h k i l ） i ＝ （ h ＋ k ）[ u v t w ] t ＝ （ u ＋ v ）指三指數系統(tǒng) → 四 數系統(tǒng)three －i n d e x s y s t e m f o u r －i n d e x s y s t e m（h k l ） （h k i l ） i ＝（h ＋k ）[ U V W ] [ u v t w ]U = u t , V = v t , W = w 11u = [ 2 U V ] , v = [ 2 V U ] , t = ( u + v ) , w = W33 （ Crystal zone） 所有相交于某一晶向直線或平行于此直線的晶面構成一個 “ 晶帶 ” （ crystal zone） 此直線稱為晶帶軸 （ crystal zone axis） ， 所有的這些晶面都稱為共帶面 。 4） 將此值化成最小整數 u， v， w并加以方括號 [u v w]即是。 ???l a t t i c e p a r a m e t e ra , b ,c 棱邊長（點陣常數 ）描述晶胞α ,β ,γ 晶軸間的夾角uvw陣點 r = u a + v b + w ca ?體積V ＝ ( b c )簡單晶胞 （ 初級晶胞 ） ：只有在平行六面體每個頂角上有一陣點 復雜晶胞： 除在頂角外，在體心、面心或底心上有陣點 或用點陣矢量a ,b,c （ Crystal System and Bravais Lattice） 七個晶系 ， 14個布拉菲點陣 晶系 布拉菲點陣 晶系 布拉菲點陣 三斜 Triclinic a≠b≠c ， α≠β≠γ 單斜 Monoclinic a≠b≠c ， α=γ=90 186。 Combined Form) 12 13 14666C ，C ，C? 7個橫行（ Horizontal rows)周期（ period） 按原子序數（ Atomic Number)遞增的順序從左至右排列 ? 18個縱行（ column） 16族（ Group）， 7個主族、 7個副族、 1個Ⅷ 族、 1個零族（ Inert Gases） 最外層的電子數相同，按電子殼層數遞增的順序從上而下排列。 R u l e ) 自????????????? ?? ???全 充 滿半 充 滿 全 空旋 方 向 相 同 三、 元素周期表 （ periodic Table of the Elements) ? 元素（ Element）： 具有相同核電荷的同一類原子總稱，共 116種，核電荷數是劃分元素的依據 ? 同位素（ Isotope）： 具有相同的質子數和不同中子數的同一元素的原子 ? ? 元素有兩種存在狀態(tài)：游離態(tài)和化合態(tài)（ Free Stateamp。 E 第二章 固體結構 （ Solid Structure） ?????????? ??氣態(tài)（g a s s t a t e ）物質（s u b s t a n c e ）液態(tài)（l i q u i d s t a t e ）晶體（c r y s t a l ）固態(tài)（s o l i d s t a t e ）非晶體（a m o r p h o u s s o l i d ）金的 AFM 照片 ? ※ 1晶體學基礎 ? （ Basis Fundamentals of crystallography） ? 晶體結構的基本特征：原子 （ 或分子 、 離子 ） 在三維空間 呈周期性重復排列 （ periodic repeated array） ， 即存在長程有序 （ longrange order） ? 性能上兩大特點： 固定的熔點 （ melting point） , 各向異性 （ anisotropy） 一 、 晶體的空間點陣 （ Space lattice） 1. 空間點陣的概念 將晶體中原子或原子團抽象為純幾何點 （ 陣點 lattice point） ， 即可得到一個由無數幾何點在三維空間排列成規(guī)則的陣列 — 空間點陣 （ space lattice） 特征：每個陣點在空間分布必須具有完全相同的周圍環(huán)境 (surrounding) 2． 晶胞 （ Unite cells） 代表性的基本單元 （ 最小平行六面體 ） small repeat entities 選取晶胞的原則 ： Ⅰ) 選取的平行六面體應與宏觀晶體具有同樣的對稱性； Ⅱ ） 平行六面體內的棱和角相等的數目應最多； Ⅲ ） 當平行六面體的棱角存在直角時 ， 直角的數目應最多； Ⅳ ）在滿足上條件，晶胞應具有最小的體積。 簡單六方 簡單菱方 簡單四方 體心四方 簡單立方 體心立方 面心立方 底心單斜 簡單三斜 簡單單斜 底心正交 簡單正交 面心正交 體心正交 簡單菱方 簡單六方 簡單四方 體心四方 簡單立方 體心立方 面心立方 4. 晶體結構與空間點陣 二 、 晶向指數和晶面指數 （ Miller Indices of Crystallographic Direction and Planes） 1． 陣點坐標 晶向族 u v w： 具有等同性能的晶向歸并而成； （ x,y,z） ,(x1,x2,x3)二點連線的晶向指數： [x2x1,y2y1,z2z1] *指數看特征，正負看走向 求法： 1） 確定坐標系 2） 過坐標原點，作直線與待求晶向平行； 3） 在該直線上任取一點，并確定該點的坐標（ x， y， z）， 若某一坐標值為負，則在其上加一負號。 120176。主層系由三角形、四邊形、六邊形組成起來的網狀結構。對高度合金化不銹耐熱鋼、鐵基高溫合金和 Ni基高溫合金中均有發(fā)現，呈針狀析出于基體，對性能通常不利。 這類晶體是以正離子（ cation)、 負離子 (anions) 為結合單元，即依靠正、負 離子之間的庫侖作用結合。 二、熒石（ CaF2） 型結構 Fluorite Crystal Structure 屬 fcc 晶格 （ a=） ， Ca2+ 處在立方體的頂角和各面心位置 ， 形成 fcc結構 ， F填充了全部的四面體空隙 ， 構成了 ［ FCa4］ 四面體 。 還要求鋁離子之間的間距最大 。的折線 。 碳原子在胞內除按 fcc排列之外 ， 在相當于 fcc內四個四面體間隙位置處還各有一個碳原子 ， 故每個晶胞內原子數為 8。 當聚合物的一次和二次結構規(guī)則簡單的以及分子鍵作用力強的大分子易于形成晶體結構 。 在 SiC晶體結構與金剛石結構相同，只不過 Si原子取代了復雜立方晶體結構中位于四面體間隙中的 C原子。 [SiO4]4四面體連成無限六元環(huán)狀 。 它的結合能通常比較大 ， 約為 800kJ/mol。 屬 CaF2 型結構的化合物有 ThO CeOUO2等 ， ZrO2可以看成是扭曲的 CaF2 型結構 。 r+/r 0~ ~ ~ ~ ~1 1 配位數 2 3 4 6 8 12 形狀 啞鈴狀 三角形 四面體 八面體 立方體 立方八面體 2. Pauling第二規(guī)則－電價規(guī)則 離子晶體的結構規(guī)則 Pauling運用離子鍵理論，在實驗基礎上總結了如下規(guī)則 ? ? ?? ??i iii nZSZ )(負離子電價 正離子靜電強度 配位數 正離子電荷 3. Pauling第三規(guī)則－負離子多面體共用頂、棱和面規(guī)則 在一個配位結構中，共用棱特別是共用面的存在，結構穩(wěn)定性降低。 相對原 子質量為 ，求銅的原子半徑。 6， 32 hcp: 平均族數 （過渡族元素）：以原子中相當于惰性氣體的滿殼層以外的全部電子數（ s＋ p＋ d)來計算 ： Critical electron concentration Average group number 溶質原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體 —— 間隙固溶體 溶質原子 （ R） 如： H B C N O 溶劑元素大多為過渡族元素 有限固溶體 溶解度與溶劑元素的晶格類型密切相關 C 在 αFe（ bcc） wt % νFe (fcc) wt % 2. 間隙固溶體 Interstitial solid solution 原子偏聚 atom segregation 短程有序 short range order 固溶體的微觀不均勻性 短程有序參數 XAXP?? 1?AA XP ?B原子周圍出現 A原子的幾率 0??AA XP ? 0??AA XP ? 0??完全有序 短程有序 B偏聚 A原子的原子百分數 B周圍出現 A原子的幾率與其它原子相等 B周圍出現 A原子的幾率大于其它原子 傾向于以異類原子為鄰 B周圍出現 A原子的幾率小于其它原子 傾向于以同類原子為鄰 Ordered solid solution 長程有序固溶體（ Long Range Order） —— 超結構 （ superlattice, superstructure） 超結構的結構類型 a) fcc CuAuⅠ 型 385℃ 以下形成 CuAuⅡ 型 385～ 410℃ 以下形成 b） bcc FeAl CuZn c ) hcp MgCd Cu3AuⅠ 型 390℃ 有序化 長程有序參數 AAXXPS???1 BBXXP??1或 P—— A(或 B） 原子正確位置上出現 A（ B） 原子幾率 完全有序時 P＝ 1 S＝ 1 α→ 最大值 完全無序時 P＝ XA S＝ 1 α＝ 0 ，原子熱運動提高， S降低 Tc 以上溫度快速冷卻 → 無序 例：對 CuAu 合金 Cu:Au＝ 3:1 或 1:1 時完全有序 有序化影響因數 4. 固溶體的性質 Properties of the solid solution ⑴點陣畸變 點陣常數 間隙原子 ⑵ 固溶強化 HV， ⑶物理化學性能 ρ μ 電極電位 ⑷有序化影響 ρ HV 磁性 b? d cdc?? ? 中間相：兩組元 A和 B組成合金時，除了形成以 A為基或以B為基的固溶體外，還可以形成晶體結構與 A、 B兩組元均不相同的新相。 （ 001） ? 五 、 倒易點陣 （ Reciproca