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固态晶体结构The Structure of Crystalline Solids Why study the structure of crystalline solids？ 学 习 内 容 学 习 目 的 2.1 晶体结构 Crystal Structure 晶 胞 （Unit Cell） 金属晶体结构 Metallic crystal Structure 面心立方结构 FCC（Face-Centered Cubic crystal structure） 面心立方棱长（cube edge length ）a原子半径（atomic radius）R 体心立方结构 BCC（Body-Centered Cubic crystal structure） 常见金属：?-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等 密排六方结构 HCPHexagonal Closed-Packing crystal structure 典型例子：Cd 镉 cadmium Mg 镁 magnesium Ti 钛 titanium Zn 锌 zinc 三种典型金属结构的晶体学特点 金刚石结构Diamond cubic 富勒烯结构 （Fullerenes，C60） 16种金属的原子半径和晶体结构 Example problem 2.1 Example problem 2.2 密度计算 Density computation Example problem 2.3 晶 系 Crystal System 2.2 晶 向 、晶 面Crystallographic Directions and Planes 晶向指数的标定方法 立方晶系常见晶向 晶面指数的标定方法 立方晶系常见晶面 同族面（晶面族） Example problem 2.4 Example problem 2.5 六角晶体 Hexagonal Crystal 六角晶系中的晶向、晶面 特殊晶面、晶向之间的关系 晶 带 定 律 晶 面 间 距 原子排列 Atomic Arrangement 线性与平面原子密度Linear and Planar Atomic Density Example problem 2.6 Example problem 2.7 2. 微观对称元素 32种点群、 230种空间群 极 射 投 影 几种金属在不同晶向上的弹性模量值 X射线衍射：晶体结构的测定X-Ray Diffraction Example problem 2.8 非 晶 固 体Noncrystalline、Amorphous Solids Summary 合 金 相 结 构 置换固溶体— 溶解度的影响因素 电 子 浓 度 Electron concentration 间隙固溶体 固 溶 体 的 性 质 中间相（金属间化合物）Mesophase，intermediary phase 正常价化合物 电子化合物（休姆-罗塞里相）Hume-Rothery phase 间 隙 相 间隙化合物 拓扑密堆相 金属间化合物的性质 陶瓷的由来 陶 瓷 结 构— 离子晶体 Example Problem 材料的聚集（晶体）态 — 总结 思 考 题 思 考 题 合金（Alloy）：两种或两种以上金属元素，或金属元素与非金属元素，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。 组元（Component）：组成合金最基本的独立的物质，通常组元就是组成合金的元素，也可以是稳定的化合物。组元间由于物理的或化学的相互作用，可形成各种相。 相（Phase）：是合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构、成分和性能均一，并以界面（相界）相互分开的组成部分。 合金中的相结构：可分为固溶体和中间相两大类。 晶体结构：晶体结构相同是组元间形成无限固溶体的必要条件。组元的晶体结构类型不同，其溶解度只能是有限的。 原子尺寸：组元的原子半径差?r 15%时，有利于形成溶解度较大的固溶体；当?r ? 15%时， ?r 越大则溶解度越小。 化学亲和力（电负性因素）：组元间电负性相近，可能具有大的溶解度；电负性差大，则化学亲和力大，易形成化合物，而不利于形成固溶体，固溶体的溶解度愈小。 原子价因素：溶质的原子价（电子浓度）影响固溶体的溶解度，最大溶解度时，电子浓度 e/a 接近1.4。 合金中价电子数目与原子数目的比值，即e/a A，B — 分别为溶剂、溶质的原子价； x — 溶质的原子分数（%） 当溶质原子半径小，与溶剂原子半径差?r 41% 时，溶质原子可能进入溶剂晶格间隙中形成间隙固溶体 通常原子半径小于0.1nm的非金属元素，如H、C、N、O等容易成为溶质间隙