第1章金属的结构与性能 由于晶体中原子的规则排列具有周期性的特点,因此,为了简便起见,通常只从晶格 中选取一个能够完全反映晶格对称特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律, 这个最小的几何单元称为晶胞( unit lattice cel),如图1.l(c)所示。整个晶格就是由许多大小 形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而成的。晶胞的大小和形状常以晶胞的棱边长度a、 b、c及棱间夹角a、B、y来表示,如图12所示。图中通过晶胞角上某一结点沿其三条棱 边作三个坐标轴x、y、,称为晶轴。晶胞的棱边长度,称为晶格常数( (lattice constant)或点 阵常数,晶胞的棱间夹角又称为晶轴间夹角。习惯上,以原点O的前、右、上方为轴的正 方向(反之为负方向)。 图12晶轴及晶胞的六个参 2.纯金属的典型晶体结构 金属晶体中原子在空间规则排列的方式称为金属的晶体结构。金属原子间的结合键为 金属键,由于金属键的无方向性和不饱和性,使金属原子(离子)趋于作高度对称的、紧密 的和简单的排列。 自然界中的晶体有成千上万种,它们的晶体结构各不相同,但若根据晶胞的三个晶格 常数和三个轴间夹角的相互关系对所有的晶体进行分析,则发现空间点阵只有14种类型, 进一步根据晶体的对称程度高低和对称特点,1855年,法国学者布拉维( Bravais用数学方 法证明了空间点阵共有且只能有14种(见图13),并归纳为七个晶系,见表1-1 表1-1晶系及其点阵特征 空间点阵特 晶体例证 三斜晶系 a≠b≠c,a≠B≠ KCrO 单斜晶系 CasO4·2H2O 正交晶系(斜方晶系) a≠b≠c,a=B=y=90° Fe3C 六方晶系 a=b≠c,a=B=90°,y=120° Zn、Mg、N E方晶系(四方晶系) a=b≠c,a=B=y=90 T1O,P-SI 方晶系 a=b=c,a=B=y=90 Fe、Cu、NaCI第 1 章 金属的结构与性能 ·3· ·3· 由于晶体中原子的规则排列具有周期性的特点，因此，为了简便起见，通常只从晶格 中选取一个能够完全反映晶格对称特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律， 这个最小的几何单元称为晶胞(unit lattice cell)，如图 1.1(c)所示。整个晶格就是由许多大小、 形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而成的。晶胞的大小和形状常以晶胞的棱边长度 a、 b、c 及棱间夹角 α、β、γ 来表示，如图 1.2 所示。图中通过晶胞角上某一结点沿其三条棱 边作三个坐标轴 x、y、z，称为晶轴。晶胞的棱边长度，称为晶格常数(lattice constant)或点 阵常数，晶胞的棱间夹角又称为晶轴间夹角。习惯上，以原点 O 的前、右、上方为轴的正 方向(反之为负方向)。 图 1.2 晶轴及晶胞的六个参数 2. 纯金属的典型晶体结构 金属晶体中原子在空间规则排列的方式称为金属的晶体结构。金属原子间的结合键为 金属键，由于金属键的无方向性和不饱和性，使金属原子(离子)趋于作高度对称的、紧密 的和简单的排列。 自然界中的晶体有成千上万种，它们的晶体结构各不相同，但若根据晶胞的三个晶格 常数和三个轴间夹角的相互关系对所有的晶体进行分析，则发现空间点阵只有 14 种类型， 进一步根据晶体的对称程度高低和对称特点，1855 年，法国学者布拉维(Bravais)用数学方 法证明了空间点阵共有且只能有 14 种(见图 1.3)，并归纳为七个晶系，见表 1-1。 表 1-1 晶系及其点阵特征 序 号 晶 系 空间点阵特征 晶体例证 1 三斜晶系 a ≠ b≠ c ，α≠ β≠ γ≠ 90° K2CrO7 2 单斜晶系 a ≠ b ≠ c，α = γ = 90°≠ β CaSO4•2H2O 3 正交晶系(斜方晶系) a ≠ b ≠ c，α = β = γ = 90° Fe3C 4 六方晶系 a = b ≠ c，α= β = 90°，γ=120° Zn、Mg、Ni 5 菱方晶系(三角晶系) a = b = c，α = β = γ≠90° Sb、Bi、As 6 正方晶系(四方晶系) a = b ≠ c，α = β = γ = 90° TiO2、β-Sn 7 立方晶系 a = b = c，α = β = γ = 90° Fe、Cu、NaCl