固体结构全部

固体结构全部第1页，共118页，2023年，2月20日，星期四

第二章固体结构物质（substance）气态（gasstate）液态（liquidstate）固态（solidstate）晶体（crystal）非晶体（amorphoussolid）2第2页，共118页，2023年，2月20日，星期四

本章主要内容晶体学基础知识金属的晶体结构合金相结构3第3页，共118页，2023年，2月20日，星期四晶体与非晶体1.非晶体举例：各向同性亦称均质性，指物体的物理、化学性质不因方向而有所变化的特性。即在不同方向所测得的性能数值是相同的。石蜡、玻璃、橡胶、沥青、松香、琥珀、珍珠、塑料（内部构造特点）原子排列：粒子(分子、原子或离子)无规则的堆积。特点：①各向同性；②无固定的熔点。4举例：玻璃没有固定的熔点（从软化到熔化是一个较大的温度范围）。第4页，共118页，2023年，2月20日，星期四2.晶体举例：日常见到的各种金属（Cu、Fe、Al、Au、Ag）及合金制品，金刚石，石墨，CO，氧气，各种盐类（化学定义上的），身上的牙齿、骨骼，工业中的矿物岩石，泥土砂石都是晶体。原子排列：粒子(分子、原子或离子)在三维空间呈周期性的规则重复排列。特点：①各向异性；用肉眼很难区分晶体、非晶体最常用的技术是X射线衍射技术②固定的熔点：不同的晶体有它不相同的熔点，且在熔解过程中温度保持不变。即在各个不同的方向上具有不同的物理性质，如力学性质（硬度、弹性模量等）、热学性质（热膨胀系数、导热系数等）、电学性质（介电常数、电阻率等）、光学性质（吸收系数、折射率等）。5注意第5页，共118页，2023年，2月20日，星期四2.1晶体学基础重点与难点：空间点阵的概念以及选取晶胞的原则七个晶系，十四种布拉维空间点阵的特征晶向指数与晶面指数的标定晶带定律的应用晶面间距的确定与计算6第6页，共118页，2023年，2月20日，星期四一、空间点阵和晶胞1.空间点阵（spacelattice）原子或原子团→纯几何点（阵点latticepoint）→在空间规则排列的阵列特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境(surrounding)7第7页，共118页，2023年，2月20日，星期四2.晶胞（Unitecells）--构成晶格的最基本单元（最小平行六面体）1）选取原则：①选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性；②平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；③当平行六面体的棱边存在直角时，直角数目应最多；④满足上述条件，晶胞应具有最小的体积。8第8页，共118页，2023年，2月20日，星期四2）晶胞的描述三条棱边的边长a,b,c—点阵常数棱间夹角α，β，γ晶胞的形状和大小9第9页，共118页，2023年，2月20日，星期四3.晶系与布拉维点阵（CrystalSystemandBravaisLattice）10根据6个参数间的关系，将全部空间点阵归属于7种类型，即7个晶系。第10页，共118页，2023年，2月20日，星期四布拉维点阵晶系布拉维点阵晶系简单三斜三斜简单六方六方简单单斜底心单斜单斜简单菱方菱方简单四方体心四方四方简单正交底心正交体心正交面心正交正交简单立方体心立方面心立方立方为什么不存在底心或面心四方点阵？思考11法国晶体学家布拉维（A.Bravais）于1850年用数学群论的方法推导出空间点阵只能有十四种。第11页，共118页，2023年，2月20日，星期四面心四方和体心四方的关系底心四方和简单四方的关系12晶胞的选取原则晶胞应具有最小的体积面心四方、底心四方不具有最小的体积第12页，共118页，2023年，2月20日，星期四13面心立方体心立方简单立方第13页，共118页，2023年，2月20日，星期四4.晶体结构与空间点阵区别：①空间点阵只可能有14种类型的排列；②实际存在的晶体结构是无限的。

密排六方结构与简单六方点阵的关系

14为什么密排六方结构不能称为一种空间点阵？思考：密排六方点阵？不存在第14页，共118页，2023年，2月20日，星期四15空间点阵中每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境。密排六方结构内的原子B与晶胞角上的原子具有不同的周围环境。验证：在A、B原子连线的延长线上取BC=AB，发现C点却无原子。第15页，共118页，2023年，2月20日，星期四结构相似的不同点阵16体心立方点阵简单立方点阵CsCl型晶体中A、B是不同的原子，不能都被抽象为点阵点。第16页，共118页，2023年，2月20日，星期四二、晶向指数和晶面指数（重点掌握）晶向：晶体中原子列的方向晶面：原子构成的平面1.晶向指数（MillerIndicesofCrystallographicDirection）1）阵点坐标：OP=ua+vb+wc2）表示方法：[uvw]3）确定步骤：①确定坐标系；②过坐标原点，作直线与待求晶向平行；③在该直线上取距O最近一阵点，并确定该点的坐标（x，y，z）；④将三个坐标值化成最小整数u，v，w并加以方括号[uvw]即是。17若坐标中某一数值为负数，则在相应的指数上加一负号。说明第17页，共118页，2023年，2月20日，星期四2）含义：表示所有相互平行、方向一致的晶向。若所指方向相反，则晶向指数的数字相同，符号相反3）晶向族<uvw>：具有等同性能的晶向归并而成<111>：8个注意：只在立方晶系中思考：（x1,y1,z1）,(x2,y2,z2)二点连线的晶向指数？[x2-x1y2-y1z2-z1]<100>晶向族原子排列情况相同，空间位向不同18立方晶系中的八条对角线第18页，共118页，2023年，2月20日，星期四上节重点内容回顾1、空间点阵、晶格、晶胞及选取原则2、晶系与布拉维点阵3、晶向指数及标定、含义，晶向族19第19页，共118页，2023年，2月20日，星期四20阵点是在空间中无穷小的点。原子是实在物体。7大晶系的分类依据：

6个点阵参数间的相互关系。14种布拉菲格子的分类依据：每个阵点的周围环境相同。注意：第20页，共118页，2023年，2月20日，星期四21原子是实在物体第21页，共118页，2023年，2月20日，星期四22第一种求法：1）

确定坐标系2）

过坐标原点，作直线与待求晶向平行；3）

在该直线上任取一点，并确定该点的坐标（x，y，z）4）

将此值化成最小整数u，v，w并加以方括号[uvw]即是。晶向指数的求法及标定o<100>晶向族[101]xyz视频第22页，共118页，2023年，2月20日，星期四2.晶面指数（MillerIndicesofCrystallographicPlanes）1）表示方法：（hkl）2）标定步骤①在所求晶面外取晶胞的某一顶点为原点O，三棱边为三坐标轴x，y，z；②以格子的棱边长为单位，量出待定晶面在三个坐标轴上的截距；③取各截距的倒数；④将三倒数化为互质的整数比，并加以圆括号即是（hkl）即是。23标定晶面指数xyz（1）：A面与x,y,z轴的交点分别为（1,0,0）（0,1/2,1）（0,0,1/3）举例：晶面指数为（123）A面的晶面指数？0,0,1/30,1/2,1第23页，共118页，2023年，2月20日，星期四24标定晶面指数xyz0,0,2/30,2/3,0B面与x,y,z轴的交点分别为（1,0,0）（0,2/3,0）（0,0,2/3）（2）：B面的晶面指数？晶面指数为（233）截距（1,2/3,2/3）取倒数（1,3/2,3/2）第24页，共118页，2023年，2月20日，星期四晶面指数不仅仅代表一个面，而是代表着一组相互平行的晶面。这两个面晶面指数相同吗？第25页，共118页，2023年，2月20日，星期四晶面族：晶体内凡晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，只是空间位向不同的晶面可以归并为同一晶面族，以{hkl}表示。它代表由对称性相联系的若干组等效晶面的总和。对称性越高，所包括的晶面数越多！第26页，共118页，2023年，2月20日，星期四3）晶面指数的含义：①代表一组相互平行的晶面；②晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，只是空间位向不同的晶面也可归并为同一晶面族。4）晶面族：----同样适用于晶向族①hkl三个数不等，且都≠0，则此晶面族中有组如{123}②hkl有两个数字相等且都≠0，则有，如{221}③hkl三个数相等，则有，如{111}④hkl有一个为0，应除以2，则有如{120}

有二个为0，应除以22，则有如{100}注意：指数相同而符号相反的两个晶面或晶向为一组27第27页，共118页，2023年，2月20日，星期四28Oyzx(110)视频第28页，共118页，2023年，2月20日，星期四立方晶系中具有相同指数的晶面和晶向相互垂直[110]第29页，共118页，2023年，2月20日，星期四与(100)柱面等同的有几个，晶面指数分别是？与[100]晶向等同的有几个，晶向指数分别是？3.六方晶系指数第30页，共118页，2023年，2月20日，星期四3、六方晶系指数三指数系统[UVW]→四指数系统[uvtw]三坐标系四轴坐标系a1，a2，ca1，a2，a3，c120°

120°

120°

（hkil)i=-(h+k)[uvtw]t=-(u+v)31（八个面，八面体）a1a2c晶面指数晶向指数第31页，共118页，2023年，2月20日，星期四（hkil)i=-(h+k)（1010）[1100]第32页，共118页，2023年，2月20日，星期四4.晶带晶带面1）概念：所有平行或相交于同一直线的这些晶面构成一个晶带。

晶带轴2）晶带轴[uvw]与该晶带的晶面（hkl）的关系3）应用：①已知两不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2），则晶带轴[uvw]为：

hu＋kv＋lw＝0————晶带定律33第33页，共118页，2023年，2月20日，星期四②已知两晶向[u1v1w1]和[u2v2w2]，此二晶向决定的晶面指数为：

③若已知三个晶轴[u1v1w1][u2v2w2][u3v3w3]，若，则三个晶轴在同一个晶面上④已知三个晶面（h1k1l1），（h2k2l2），（h3k3l3），若，则此三个晶面同属一个晶带34第34页，共118页，2023年，2月20日，星期四5.晶面间距—相邻两个平行晶面间的垂直距离1）立方晶系的晶面位向2）晶面间距与晶面指数的关系在立方晶系中★简单晶胞：①正交晶系：晶面间距35第35页，共118页，2023年，2月20日，星期四②立方晶系：a=b=c③六方晶系：注：①低指数的面间距较大，而高指数的面间距较小②面间距越大，则该晶面上原子排列越密集，晶面间距越小，排列越稀疏晶面间距36第36页，共118页，2023年，2月20日，星期四根据X射线衍射谱计算晶面间距和晶格常数

如图所示α-Fe的x射线衍射谱，所用X光波长λ＝0.1542nm，试计算每个峰线所对应的晶面间距，并确定其晶格常数。3745°65.1°82.8第37页，共118页，2023年，2月20日，星期四晶体的对称性38第38页，共118页，2023年，2月20日，星期四2.2金属的晶体结构重点与难点：1.三种典型金属晶体结构的晶体学特点；2.晶体中的原子堆垛方式和间隙。39第39页，共118页，2023年，2月20日，星期四一、三种典型的金属晶体结构

面心立方A1或fcc（face-centredcubiclattice）最常见金属晶体结构体心立方A2或bcc（body-centredcubiclattice）

密排六方A3或hcp（hexagonalclose-packedlattice)

面心立方晶体结构体心立方晶体结构密排六方晶体结构40第40页，共118页，2023年，2月20日，星期四常见金属的晶体结构41第41页，共118页，2023年，2月20日，星期四1.晶胞中的原子数1）面心立方结构2）体心立方结构3）密排六方结构面心立方晶体结构体心立方晶体结构密排六方晶体结构42第42页，共118页，2023年，2月20日，星期四2.点阵常数与原子半径金属原子视为刚球，半径为R，则金属晶体结构的点阵常数与R之间的关系1）面心立方结构：点阵常数为，原子半径R为：fcc中原子半径与点阵常数a的关系43第43页，共118页，2023年，2月20日，星期四2）体心立方结构：点阵常数为a，原子半径为：

bcc中原子半径与点阵常数a的关系44第44页，共118页，2023年，2月20日，星期四理想密排六方晶体结构的轴比：45AABBcc切点第45页，共118页，2023年，2月20日，星期四3.配位数(CN)和致密度1）配位数：指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。面心立方：12个体心立方：8个（8+6---次近邻原子）有时将配位数记为8+6，即有效的配位数大于8。密排立方：12个（6+6）

面心立方晶格的配位数46ABCDPcoordinationnumber

上顶面2个面心原子+下底面2个面心原子+后边面2个面心原子+前边面2个面心原子+共面的4个顶角原子A1A2PB1B2C1C2D1D2P1P2第46页，共118页，2023年，2月20日，星期四距离仅大15%，因此往往要考虑次邻原子的作用。体心立方：8个（8+6---次近邻原子）有时将配位数记为8+6，即有效的配位数大于8。xX=距离：第47页，共118页，2023年，2月20日，星期四A密排立方：12个（6+6）第48页，共118页，2023年，2月20日，星期四2）致密度：指晶体结构中原子体积占总体积的百分数面心立方：体心立方：密排六方：49六棱柱的体积=底面积×高球体体积第49页，共118页，2023年，2月20日，星期四★线密度：晶向上单位长度所包含的原子数例：试计算在fcc中，[110]晶向上的线密度★面密度：单位晶面内所包含的原子数

例：试计算在bcc中，（110）晶面上的原子数[110][110]（110）50第50页，共118页，2023年，2月20日，星期四二、晶体的原子堆垛方式和间隙1.晶体中的原子堆垛方式1）晶体结构中的原子排列密度①面心立方结构—密排面为{111}，密排方向为<110>51第51页，共118页，2023年，2月20日，星期四(110)晶向[111]晶面[111]晶向第52页，共118页，2023年，2月20日，星期四(100)面心立方第53页，共118页，2023年，2月20日，星期四②体心立方结构—密排面为{110}，密排方向为<111>54[100]第54页，共118页，2023年，2月20日，星期四③密排六方结构的原子密排面{0001}，原子密排方向<1120>第55页，共118页，2023年，2月20日，星期四2）原子堆垛方式密排六方：ABABAB……

或ACACAC……面心立方：ABCABC……

或ACBACB……密排六方第56页，共118页，2023年，2月20日，星期四第一层为A第二层放在B位置第三层放在C位置第四层再放回A位置这样按…abcabc…顺序排列立方紧密堆积方向为体对角线方向第57页，共118页，2023年，2月20日，星期四★面心立方晶体结构的堆垛顺序：A

BC

A

B

C

A

BC58第58页，共118页，2023年，2月20日，星期四ABAC体对角线方向AABB后面123第59页，共118页，2023年，2月20日，星期四★密排六方结构的堆垛顺序：60hcp{0001}ABABABAB······第60页，共118页，2023年，2月20日，星期四2×2×2面心立方结构(FCC)（立方密堆）第61页，共118页，2023年，2月20日，星期四立方密堆第62页，共118页，2023年，2月20日，星期四立方密堆与六方密堆的结构比较AB后面123第63页，共118页，2023年，2月20日，星期四★体心立方晶体结构的堆垛顺序644×4×4第64页，共118页，2023年，2月20日，星期四第65页，共118页，2023年，2月20日，星期四八面体空隙的位置棱边中点位置体心位置金属晶体中的间隙（1）面心立方结构第66页，共118页，2023年，2月20日，星期四八面体空隙体心位置棱边中点位置由面心上的6个原子构成由共棱边的4个面上的原子和棱上的2个原子构成间隙数量：第67页，共118页，2023年，2月20日，星期四四面体空隙几个四面体空隙？第68页，共118页，2023年，2月20日，星期四体对角线方向由顶点原子及邻近3个面心原子构成间隙数量：8个第69页，共118页，2023年，2月20日，星期四（2）体心立方结构扁八面体间隙由6个原子组成的八面体所围的间隙。间隙的中心位置位于立方体棱边的中点及立方体6个面的中心。第70页，共118页，2023年，2月20日，星期四扁八面体空隙位置面心位置棱边中点位置由面上的4个原子和2个体心原子构成由4个体心原子和棱上的2个原子构成间隙数量第71页，共118页，2023年，2月20日，星期四四面体空隙由4个原子围成，空隙中心位置都分布在各个面上，并且每个面上有4个。这些四面体并不是正四面体，6个棱中，有两个长为a，4个为间隙数量第72页，共118页，2023年，2月20日，星期四四面体空隙其实是扁八面体空隙的1/4第73页，共118页，2023年，2月20日，星期四2.金属晶体中的间隙1）面心立方结构①八面体间隙位置：体心和棱的中点间隙数量：间隙半径：②四面体间隙位置：四个最近邻原子的中心间隙数量：8个间隙半径：74第74页，共118页，2023年，2月20日，星期四2）体心立方结构①八面体间隙位置：面心和棱中点间隙数量：间隙半径：②四面体间隙位置：侧面中心线1/4和3/4处间隙数量：间隙半径：体心立方晶体中八面体空隙与四面体空隙的位置75第75页，共118页，2023年，2月20日，星期四上节重点内容回顾1、配位数与致密度2、线密度与面密度3、晶体中的原子堆垛方式和间隙76第76页，共118页，2023年，2月20日，星期四2.金属晶体中的间隙1）面心立方结构①八面体间隙位置：体心和棱的中点间隙数量：间隙半径：②四面体间隙位置：四个最近邻原子的中心间隙数量：8个间隙半径：77第77页，共118页，2023年，2月20日，星期四2）体心立方结构①八面体间隙位置：面心和棱中点间隙数量：间隙半径：②四面体间隙位置：侧面中心线1/4和3/4处间隙数量：间隙半径：体心立方晶体中八面体空隙与四面体空隙的位置78第78页，共118页，2023年，2月20日，星期四79密排六方－四面体间隙第79页，共118页，2023年，2月20日，星期四80第80页，共118页，2023年，2月20日，星期四81第81页，共118页，2023年，2月20日，星期四82第82页，共118页，2023年，2月20日，星期四83第83页，共118页，2023年，2月20日，星期四84第84页，共118页，2023年，2月20日，星期四3）密排六方结构①八面体间隙位置：体内间隙数量：6个间隙半径：②四面体间隙位置：棱和中心线的1/4和3/4处间隙数量：间隙半径：85第85页，共118页，2023年，2月20日，星期四三、多晶型性1.概念：某些固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体结构转变产物为同素异构体。2.实例：

T<912℃bccα-Fe纯铁912℃<T<1394℃fccγ-FeT>1394℃bccδ-Fe3、特点：①同素异构转变；②转变过程中有体积突变。86化合物有相同的分子式，但有不同的结构和性质的现象。同素异构转变对于金属是否能够通过热处理操作来改变其性能具有重要的意义。第86页，共118页，2023年，2月20日，星期四2.3合金相结构重点与难点：1.固溶体的分类及其结构特点；2.影响固溶体固溶度的因素；3.超结构的类型和影响有序化的因素；4.中间相的分类及其结构特点。87第87页，共118页，2023年，2月20日，星期四基本概念1.合金：指两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。组成合金的基本的独立的物质称为组元合金系：由给定的组元可以以不同的比例配制成一系列成分不同的合金，这一系列合金就构成合金系。2.相：合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。（固溶体、中间相）“弹壳黄铜”H683、组织：在一定外界条件下，一定成分的合金可能由不同成分、结构和性能的合金相组成，这些相的总体称为合金的组织。88第88页，共118页，2023年，2月20日，星期四合金相的分类固溶体、中间相1.固溶体：以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体—保持溶剂的晶体结构。置换固溶体、间隙固溶体2.中间相：若组成合金相的异类原子有固定的比例，所形成的固相的晶体结构与所有组元均不同，且这种相的成分多数处在A在B中溶解限度和B在A中的溶解限度之间。89第89页，共118页，2023年，2月20日，星期四一、固溶体特点：保持原溶剂的晶体结构

1.置换固溶体1）定义：当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子。置换固溶体90第90页，共118页，2023年，2月20日，星期四2）影响溶剂溶解度的因素①晶体结构：晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件②原子尺寸因素：指形成固溶体的溶质原子半径与溶剂原子半径的相对差值大小。Δr＝（rA－rB）/rA×100%Δr越大，固溶度越小原因：畸变的产生Δr<15%溶解度较大Δr>15%溶解度较小形成无限固溶体时两组元原子连续置换示意图形成置换固溶体时的点阵畸变

91第91页，共118页，2023年，2月20日，星期四元素的原子直径（虚线表示与铁的原子直径相差15%的上下限）

92第92页，共118页，2023年，2月20日，星期四③化学亲和力（电负性因素）电负性：元素的原子在化合物中吸引电子的能力电负性相差越大，越倾向生成化合物电负性相近的元素→溶解度较大的固溶体镁基固溶体的溶解度与所生成化合物稳定性的关系

93规律：同一周期内，电负性自左向右而增大；同一族中，电负性由上到下减小。第93页，共118页，2023年，2月20日，星期四④原子价因素（电子浓度）：原子价越高，溶解度越小。电子浓度：合金中价电子数目与原子数目的比值e/a＝[A(100－x)＋Bx]/10094A、B分别为溶剂和溶质的原子价，x为溶质的原子数分数（%）极限电子浓度1.4第94页，共118页，2023年，2月20日，星期四2、间隙固溶体1）概念：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体。元素HBCNO原子半径（Å

）0.460.970.770.710.60常见间隙原子半径

95第95页，共118页，2023年，2月20日，星期四当原子半径相差太多时，一般进入间隙，引起溶剂点阵的畸变，点阵常数增大。所以间隙型固溶体不能无限固溶。固溶度不仅与原子大小有关系还与晶隙的大小和形状有关系。2、间隙固溶体a-Feγ-Fefccbcc八面体的间隙半径：0.054nm八面体的间隙半径：0.0192nm第96页，共118页，2023年，2月20日，星期四思考：(1)在钢、铁材料中，碳原子如果能够填满γ-Fe的八面体间隙，则γ-Fe的最大溶碳量为17.6%（质量），而实际上只有2.11%（质量），why？

970.0218<2.11(2)为什么碳在α-Fe中的溶碳量小于γ-Fe中的溶碳量？C的溶入引起八面体晶格畸变，妨碍了碳原子的进一步溶入。八面体间隙半径α-Fe：体心立方结构0.0192nmγ-Fe面心立方结构八面体间隙数量：fcc中原子数：4C原子的半径0.077nm八面体的间隙半径：0.054nm已知条件第97页，共118页，2023年，2月20日，星期四3、固溶体的微观不均匀性无序固溶体、有序固溶体4、固溶体的性质1）点阵常数改变：置换固溶体－膨胀或收缩间隙固溶体－膨胀2）产生固溶强化：3）物理和化学性能的变化：

完全无序偏聚完全有序间隙固溶体的强化作用与置换固溶体的强化作用哪个大？98第98页，共118页，2023年，2月20日，星期四99固溶体的分类固溶体置换型间隙型间隙位置正常格点有限无限按溶质原子在溶剂晶格的位置：置换~、间隙~按溶质在溶剂中的溶解度：有限~、无限~按溶质原子在溶济中的相对分布情况：有序~、无~固溶体的类型第99页，共118页，2023年，2月20日，星期四二、中间相（金属间化合物）★概念：A和B两组元组成合金，除形成以A为基或以B为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A、B两组元均不相同的的新相，由于它们在二元相图的上的位置总是位于中间，因此成为中间相。★结构：化合物、以化合物为基的固溶体★分类：正常价化合物、电子化合物、原子尺寸因素相关的化合物、超结构★特点：由不同的金属或金属与亚金属组成，具有一定的金属性100第100页，共118页，2023年，2月20日，星期四1、正常价化合物1）概念：一些金属与电负性较强的ⅣA，ⅤA，ⅥA族的元素按照化学上的原子价规律所形成的化合物→可以用分子式来表达。2）稳定性：与组元间电负性差有关，电负性差越大，化合物越稳定，越趋于离子键结合。电负性差越小，化合物越不稳定，越趋于金属键结合。元素正常价化合物熔点键合方式稳定性（相对）MgSiMg2Si1102℃离子键好SnMg2Sn778℃共价键中PbMg2Pb550℃金属键一般101第101页，共118页，2023年，2月20日，星期四3）晶体结构类型：AB、A2B（AB2）、A3B2

102第102页，共118页，2023年，2月20日，星期四2、电子化合物1）特点：电子浓度是决定晶体结构的主要因素→凡具有相同的电子浓度，则该相的晶体结构类型相同。2）电子浓度与晶体结构的关系3）键合方式：以金属键为主β－Mn结构γ黄铜点阵103第103页，共118页，2023年，2月20日，星期四3、受原子尺寸因素控制的中间相原子半径差别很大→间隙相和间隙化合物原子半径差别中等→拓扑密堆相1）间隙相和间隙化合物★概念：过渡族金属能与原子半径比较小的非金属元素C、N、H、B等形成化合物，它们具有金属的性质、很高的熔点和极高的硬度。★影响因素：取决于非金属（X）和金属（M）原子半径的比值rx/rmrx/rm<0.59间隙相rx/rm>0.59间隙化合物104简单晶体结构的相复杂晶体结构的相第104页，共118页，2023年，2月20日，星期四①间隙相主要特点：→具有比较简单的晶体结构；→可以用化学分子式表示，但大多数间隙相的成分可以在一定范围内变化；→虽然非金属元素含量较高，甚至可能超过50﹪(原子)，但它们仍具有明显的金属特性。105第105页，共118页，2023年，2月20日，星期四②间隙化合物★常见类型：M3C型、M7C3型、M23C6型、M6C型★渗碳体(Fe3C)结构：正交晶系，a≠b≠c，α=β=γ=90°Fe3C硬度为HV950－1050晶胞原子数：16个Fe—12个C—4个★结合键：共价键和金属键★注意：在钢中，只有周期表中位于铁左方的过渡族元素能形成间隙相或间隙化合物。106第106页，共118页，2023年，2月20日，星期四4、超结构（有序固溶体）★概念：对某些成分接近于一定的原子比的无序固溶体，当从高温缓冷至某一临界温度以下时，两种原子就可能在大范围内呈规则排列，亦即转变为长程有序结构，发生有序化转变，形成有序固溶体。在X射线衍射图上会出现附加的线条，称为超结构线，所以又称为超结构或超点阵。25﹪Au＋75﹪Cu合金的晶体结构(a)无序的固溶体；(b)Cu3AuⅠ超结构107第107页，共118页，2023年，2月20日，星期四1）主要类型：①以面心立方为基的超结构：CuAuⅠ型超结构CuAuⅡ型超结构108第108页，共118页，2023年，2月20日，星期四②以体心立方为基的超结构：Fe3AlFe3Al超结构FeAl超结构109第109页，共118页，2023年，2月20日，星期四本章小结重要概念及内容1、晶体、非晶体、晶体结构与空间点阵、阵点、晶胞、晶系、布拉维点阵2、晶向、晶面指数及其标定、晶向族、晶面族、晶带定律的应用、晶面间距的计算3、fcc、bcc、hcp、点阵常数、晶胞原子数、配位数、致密度、原子半径、堆垛、间隙、多晶型性、同素异构体4、合金、相、固溶体（置换、间隙、无限、有限、无序、有序）、中间相（正常价化合物、电子化合物、间隙相、间隙化合物）110第110页，共118页，2023年，2月20日，星期四本章作业1.试证明四方晶系中只有简单四方点阵和体心四方点阵两种类型。2.标出面心立方晶胞中（111）面上各点的坐标，并判断[110]是否位于（111）面上，然后计算[110]方向上的线密度。3.标出立方晶系中具有下列密勒指数的晶面和晶向：（421）,（123）,（130）,[211],[311]；1114.归纳总结3种典型金属晶体结构的晶体学特征5.试从晶体结构的角度，说明间隙固溶体、间隙相及间隙化合物之间的区别。第111页，共118页，2023年，2月20日，星期四6.①根据下表所给之值，确定哪一种金属可作为溶质与钛形成溶解度较大的固溶体：Tihcpa=0.295nmBehcpa=0.228nmAlfcca=0.404nmVbcca=0.304nmCrbcca=0.288nm②计算固溶体中此溶质原子数分数为10%时，相应的质量分数为多少?7.Mn的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数a=0.632nm,ρ=7.26g/cm3r=0.122nm,问Mn晶胞中有几个原子，其致密度为多少？本章作业7个题目第112页，共118页，2023年，2月20日，星期四本章习题1.试证明四方晶系中只有简单四方点阵和体心四方点阵两种类型。2.为什么密排六方结构不能成为一种空间点阵？3.标出面心立方晶胞中（111）面上各点的坐标，并判断[110]是否位于（111）面上，然后计算[110]方向上的线密度。4.标出立方晶系中具有下列密勒指数的晶面和晶向：（421）,（123）,（130）,[211],[311]；5.在立方晶系中画出{111}晶面族的所有晶面，并写出{123}晶面族和<221>晶向族中的全部等价晶面和晶向的密勒指数。113第113