1. 2固体材料的晶体结构Crystal Structures of SolidMaterials1.2.1纯金属的晶体结构Crystalstructuresofpuremetals1.典型金属的晶体结构2.晶体中的晶面与晶向（以立方晶系为例说明）1.2.2共价晶体与离子化合物的晶体结构Crystal structures of covalentandionic crystals1.2.3实际晶体的结构特征StructureCharacteristics ofRealCrystals1.点缺陷(pointdefects)2.线缺陷(lineardefects)即位错dislocation3.面缺陷(planardefects)1.2.4同素异构（晶）转变(亦称多晶型转变）Allotropyandpolymorphism
1.2 固体材料的晶体结构 Crystal Structures of Solid Materials ⚫ 1.2.1 纯金属的晶体结构 Crystal structures of pure metals 1.典型金属的晶体结构 2.晶体中的晶面与晶向(以立方晶系为例说明) ⚫ 1.2.2 共价晶体与离子化合物的晶体结构 Crystal structures of covalent and ionic crystals ⚫ 1.2.3 实际晶体的结构特征 Structure Characteristics of Real Crystals 1. 点缺陷（point defects） 2. 线缺陷（linear defects）即位错dislocation 3. 面缺陷（planar defects） ⚫ 1.2.4 同素异构(晶)转变(亦称多晶型转变) Allotropy and polymorphism
1.2.1纯金属的晶体结构Crystal structures of pure metals1。典型金属的晶体结构在已知的80余种金属元素中，大都属于体心立方、面心立方或密排六方晶格中的一种。①球体堆砌模型：②晶格常数a③原子半径r=?④晶胞原子数n=??配位数C=??致密度K=??同类金属
⚫ 1. 典型金属的晶体结构 ⚫ 在已知的80余种金属元素中，大都属于体心立方、面心立 方或密排六方晶格中的一种。 ①球体堆砌模型； ②晶格常数a ③原子半径r=? ④晶胞原子数n=? ⑤配位数C=? ⑥致密度K=? ⑦同类金属 1.2.1 纯金属的晶体结构 Crystal structures of pure metals
1.典型金属的晶体结构(1)体心立方晶格(bodycenteredcubic，缩写为BCC或bcc)(a模型）（c）晶胞原子数体心豆晶胞示意图图1.2①原子堆砌模型：④原子半径r：②晶格常数：③晶胞原子数n：2
1.典型金属的晶体结构 ⚫（1）体心立方晶格(body centered cubic ，缩写为BCC或bcc) （a）模型； （b）晶胞； （c）晶胞原子数 图1.2 体心立方晶胞示意图 ①原子堆砌模型： ②晶格常数： a ③晶胞原子数 n ： 2 ④原子半径r ： r ＝ a 4 3
1.典型金属的晶体结构(1)体心立方晶格(bodycenteredcubic，缩写为BCC或bcc)(a)模型；晶胞原子数体心务晶履示意图图1.2?配位数C：C= 8?致密度K：K = nv/V= 2 × 4/3元r3 / a3 = 0.68 = 68% ?同类金属实例：a-Fe， Cr，Mo， W，V，Nb，β-Ti，Ta等约30余种
1.典型金属的晶体结构 ⚫（1）体心立方晶格(body centered cubic ，缩写为BCC或bcc) （a）模型； （b）晶胞； （c）晶胞原子数 图1.2 体心立方晶胞示意图 ⑤配位数C： C = 8 ⑥致密度K： K = nv/V = 2 × 4/3πr3 / a3 ＝ 0.68 ＝ 68％ 。 ⑦同类金属实例： α-Fe， Cr， Mo， W， V， Nb， β–Ti， Ta等约30余种
1.典型金属的晶体结构(2)面心立方晶格(facecentered cubic，缩写为FCC 或 fcc)(a) 模型;（c）晶胞原子数（b）晶胞；图1.33面心立方晶胞示意图①原子堆砌模型；②晶格常数；③晶胞原子数n;④原子半径r；?配位数C；?致密度K；②同类金属实例
⚫（2）面心立方晶格(face centered cubic，缩写 为FCC 或 fcc) 1.典型金属的晶体结构 （a）模型； （b）晶胞； （c）晶胞原子数 图1.3 面心立方晶胞示意图 ①原子堆砌模型；②晶格常数；③晶胞原子数n； ④原子半径r；⑤配位数C；⑥致密度K；⑦同类金属实例
1.典型金属的晶体结构(2)(FCC, fcc)面心立方晶格(a）模型；（c）晶胞原雷心曼努晶胞示凝图图1.3图1.4面心立方晶格的配位数晶格常数：晶胞的各条棱边的长度，aV2原子半径r：晶胞中相距最近的两个原子间平衡距离的1/2，即r=?晶胞原子数n：指完全属于此晶胞所独有原子数目n=1/8×8+1/2×6=4致密度K：晶胞中原子占有体积与整个晶胞体积的比值，即K=（n×4/3元r3）/a3=0.74配位数C：晶格中与任一原子相距最近且等距离原子数目，C=12同类金属实例：y-Fe,Cu，Al,Pb，Au,Ag，Ni等
⚫ 晶格常数：晶胞的各条棱边的长度, a ⚫ 原子半径r：晶胞中相距最近的两个原子间平衡距离的1/2 ，即r= a ⚫ 晶胞原子数n:指完全属于此晶胞所独有原子数目n=1/8 ×8 +1/2×6=4 ⚫ 致密度K ：晶胞中原子占有体积与整个晶胞体积的比值, 即 K=(n×4/3πr3）/a3 ＝ 0.74 配位数C ：晶格中与任一原子相距最近且等距离原子数目, C = 12 ⚫ 同类金属实例：γ-Fe, Cu, Al, Pb, Au, Ag, Ni 等 4 2 1.典型金属的晶体结构 （a）模型； （b）晶胞； （c）晶胞原子数 图1.3 面心立方晶胞示意图 （2）面心立方晶格（FCC，fcc） 图1.4 面心立方晶格的配位数
1.典型金属的晶体结构(3)密排六方晶格(hexagonalclose-packed，缩写HCP或hcp)图1.5密排六方晶胞示意图①原子堆砌模型；②晶格常数；③晶胞原子数n;④原子半径r；?配位数C；③致密度K；同类金属实例
⚫（3）密排六方晶格(hexagonal close-packed，缩写HCP或 hcp) 1.典型金属的晶体结构 图1.5 密排六方晶胞示意图 ①原子堆砌模型；②晶格常数；③晶胞原子数n； ④原子半径r；⑤配位数C；⑥致密度K；⑦同类金属实例
1.典型金属的晶体结构表1.1三种典型金属晶体结构特点品格代表晶格品购原子密排举例说明套排面玫密度配位数类型符号常数半径方向原子数体心BCC0.68(110)(111)a-Fe.W.Mo,VDCa立方(bce)面心FCC12(111)0.74<110)Y-Fe,Pb.Sn.Au.A立方(ice)密排HCP六方浇面Zn.Mg.Be.Cd12ca0.74612六方店面(hep)对角线
1. 典型金属的晶体结构 表1.1 三种典型金属晶体结构特点
1.典型金属的晶体结构【例题1-1】已知纯金属铝的原子直径为0.28683nm，试求其晶格常数。i.分析：2/2a，那么d=2 a纯金属铝的晶体结构系FCC，在FCC晶胞中r：其晶格常数a与原子直径d之间的关系就十分明确了。·ii.解答：因d=2×a，所以a=d=×028683=0.4056nm。因此，金属铝的晶格常数为0.4056nm。ii.归纳与引申：对于立方晶胞来说，晶格常数a与原子半径r之间的关系应符合关系式：a(FCC)，或r=a（BCC）。因此，遇到此类问题时首先应判r=明是FCC还是BCC晶胞，这是最关键之处；其次，应分析已知条件与所求解问题之间的关系；再之，在运用此关系式计算后，注意计算结果是否直接符合题意。iv.请思考：若已知某纯金属的晶格常数值，如何求其原子半径呢？
1.典型金属的晶体结构 ⚫【例题1-1】 已知纯金属铝的原子直径为0.28683nm ，试求其晶格常数。 ⚫ i.分析： ⚫ 纯金属铝的晶体结构系FCC，在FCC晶胞中r= a，那么d=2× a ， 其晶格常数a与原子直径d ⚫ ii.解答：因d=2× a，所以a = ×d = ×0.28683=0.4056 nm 。 因此，金属铝的晶格常数为0.4056 nm ⚫iii.归纳与引申： ⚫对于立方晶胞来说，晶格常数a与原子半径r之间的关系应符合关系式： r = a（FCC），或r = a（BCC）。因此，遇到此类问题时首先应判 明是FCC还是BCC晶胞，这是最关键之处；其次，应分析已知条件与所求 解问题之间的关系；再之，在运用此关系式计算后，注意计算结果是否直 ⚫iv. 请思考：若已知某纯金属的晶格常数值，如何求其原子半径呢？ 4 2 4 2 4 2 4 3 2 2 4 2
2.晶体中的晶面与晶向（以立方晶系为例说明）晶体中各种方位上的原子面称为晶面：各个方向上的原子列称为晶向。晶体的许多性能（如各向异性等）和行为都和晶体中特定晶面和晶向密切相关。通常用晶面指数和晶向指数分别表示晶面和晶向，晶面指数与晶向指数又统称密勒（Miller）指数。（1）晶面指数表示法(如图1-6中ABCD晶面）：(111Z01①设坐标选晶胞中任意结点为空间坐标系的原点（但注意不要把原点放在欲定的晶面上，以晶胞的三条梭边为空间坐标轴OX、OY、OZ;(010)A以晶格常数a、b、c分别为OX、OY、Oz②求截距轴上的长度度量单位，求出欲定晶面在三个坐标轴上的截距(即1，1，8);③取倒数将所得三截距之值变为倒数（即1，1，O)；④化简将所得三倒数值按比例化为最小简单整数（即1B1, 0);?入括号把所得最小简单整数值，放在园括号内：图1.6立方晶胞中三种重要如（110)，即为所求的晶面指数。晶面指数
晶体中各种方位上的原子面称为晶面;各个方向上的原子列称为晶向。晶体的许多 性能(如各向异性等)和行为都和晶体中特定晶面和晶向密切相关。通常用晶面指数和 晶向指数分别表示晶面和晶向,晶面指数与晶向指数又统称密勒（Miller）指数。 2.晶体中的晶面与晶向（以立方晶系为例说明） （1）晶面指数表示法(如图1-6中ABCD晶面) : ①设坐标 选晶胞中任意结点为空间坐标系的原点(但 注意不要把原点放在欲定的晶面上)，以晶胞的三条棱 边为空间坐标轴OX、OY、OZ; ②求截距 以晶格常数a、b、c分别为OX、OY、OZ 轴上的长度度量单位，求出欲定晶面在三个坐标轴上 的截距(即1，1，∞); ③取倒数 将所得三截距之值变为倒数(即1，1，0); ④化简 将所得三倒数值按比例化为最小简单整数(即1， 1，0); ⑤入括号 把所得最小简单整数值，放在园括号内， 图1.6 立方晶胞中三种重要 如(110)，即为所求的晶面指数。 晶面指数