材料科学基础第2章

第二章

固体结构

概述物质通常有三种聚集状态：气态、液态和固态。而按照原子（或分子）排列的规律性又可将固态物质分为两大类，晶体和非晶体。

晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列；而非晶体的原子则是无规则排列的。原子排列在决定固态材料的组织和性能中起着极重要的作用。金属、陶瓷和高分子的一系列特性都和其原子的排列密切相关。一种物质是否以晶体或以非晶体形式出现，还需视外部环境条件和加工制备方法而定，晶态与非晶态往往是可以互相转化的2.１晶体学基础

2.1.1空间点阵与晶胞空间点阵的概念：为了便于分析研究晶体中原子或分子的排列情况，可把它们抽象为规则排列于空间的无数个几何点，这些点子可以是原子或分子的中心，也可以是彼此等同的原子群或分子群的中心，但各个点子的周围环境必须相同，这种点子的空间排列称为空间点阵。晶胞:从晶格中选取一个能完全反映晶格特征的基本单元作为点阵的组成单元，这种最小的几何单元称晶胞晶胞示意图晶胞大小和形状表示方法晶胞大小和形状表示方法为：晶胞的棱边长度ａ、ｂ、ｃ（称为点阵常数、晶格常数(latticeconstants/parameters))；棱边的夹角为α、β、γ（称为晶轴间夹角）。选取晶胞的原则：

1、应反映出点阵的高度对称性2、棱和角相等的数目最多3、棱边夹角为直角时，直角数目最多4、晶胞体积最小空间点阵类型根据６个参数间相互关系可将全部空间点阵归为七大晶系：1.三斜晶系：a≠b≠c，α≠β≠γ≠90°2.单斜晶系：a≠b≠c，α＝γ＝90°≠β3.正交(斜方)晶系：a≠b≠c，α＝β＝γ＝90°4.四(正)方晶系：a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°5.立方晶系：a＝b＝c，α＝β＝γ＝90°6.六方晶系：a＝b≠c，α＝β＝90°，γ＝120°7.菱形晶系：a＝b＝c，α＝β＝γ≠90°晶体结构和空间点阵的区别：空间点阵：空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各阵点的周围环境相同，它只能有14种。晶体结构：晶体结构是指晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此实际存在的晶体结构是无限的。晶体结构差异很大，而空间点阵可能相同晶体结构相似，而空间点阵可能不同按照“每个阵点的周围环境相同”的要求，布拉菲用数学方法推导出能够反映空间点阵全部特征的单位平面六面体只有14种，这14种空间点阵也称为布拉菲点阵。1简单三斜点阵a≠b≠cα≠β≠γ2底心单斜点阵a≠b≠cα=γ=90°≠β3简单单斜点阵a≠b≠cα=γ=90°≠β4简单正交点阵a≠b≠c，α=β=γ=90°5底心正交点阵a≠b≠c，α=β=γ=90°6体心正交点阵a≠b≠c，α=β=γ=90°7面心正交点阵a≠b≠c，α=β=γ=90°8简单六方点阵a=b≠c，α=β=90°，γ=120°9简单菱方点阵a=b=c，α=β=γ≠90°10简单四方点阵a=b≠c，α=β=γ=90°11体心四方点阵a=b≠c，α=β=γ=90°12简单立方点阵a=b=c，α=β=γ=90°13体心立方点阵a=b=c，α=β=γ=90°14面心立方点阵a=b=c，α=β=γ=90°2.1.2晶向指数和晶面指数晶面——晶体结构一系列原子所构成的平面。晶向——通过晶体中任意两个原子中心连成直线来表示晶体结构的空间的各个方向。晶向指数和晶面指数是分别表示晶向和晶面的符号，国际上用Ｍiller指数来统一标定。1.立方晶系中晶向指数

确定立方晶系晶向指数［ｕｖｗ]的步骤如下：

(1)设坐标

(2)求坐标

(3)化整数

(4)化为最小整数，列括号［ｕｖｗ］负值则在指数上加一负号。立方晶系中一些常用的晶向指数晶向指数还有如下规律：（1）某一晶向指数代表一组在空间相互平行且方向一致的所有晶向。（2）若晶向所指的方向相反，则晶向数字相同符号相反。（3）有些晶向在空间位向不同，但晶向原子排列相同，这些晶向可归为一个晶向族，用〈ｕｖｗ〉表示。如〈111〉晶向族包括[111]、[T11]、[1T1]、[11T]、[TT1]、[1TT]、[T1T]、[TTT]；〈100〉晶向族包括[100]、[010]、[001]、[T00]、[0T0]、[00T]。（4）同一晶向族中晶向上原子排列因对称关系而等同。

2.立方晶系中晶面指数

确定立方晶系晶面指数（ｈｋｌ）的步骤如下:设坐标：原点设在待求晶面以外。求截距：求晶面在三个轴上的截距。取倒数d)

化整数：h、k、le)

加括号：（hkl），如果所求晶面在晶轴上截距为负数则在指数上加一负号。立方晶系中晶面指数示意图立方晶系中两个晶面指数晶面指数还有如下规律：（1）某一晶面指数代表了在原点同一侧的一组想互平行且无限大的晶面。(2)若晶面指数相同，但正负符号相反，则两晶面是以点为对称中心，且相互平行的晶面。如（110）和（TT0）互相平行。(3)凡晶面间距和晶面上原子分布完全相同，只是空间取向不同的晶面，可归为同一晶面族，用{hkl}表示。如{100}包括（100）、（010）、（001）、（T00）、（0T0）、（00T）。（4)在立方结构中若晶面指数和晶向指数的指数和符号相同，则该晶向与晶面必定是互相垂直。如：[111]⊥（111）、[110]⊥（110）、[100]⊥（100）。3.六方晶系的晶向和晶面指数

六方晶系的晶向指数和晶面指数同样可以应用上述方法标定，但按这种方法标定的晶向指数和晶面指数，不能显示六方晶系的对称性，同类型的晶面和晶向，其指数却不相似，看不出它们之间的等同关系，为了克服这一缺点，通常采用另一专用于六方晶系的指数。确定步骤和立方晶系一样，但一般在标定六方结构的晶向指数时选择四个坐标轴：a1、a2、a3、c其中a1、a2、a3处于同一底面上，且它们之间夹角为120°、C轴垂直于底面。则有：

晶面指数（hkil）其中i=-（h+k）

晶向指数[uvtw]

其中t=-（u+v）六方晶系按两种晶轴系所得的晶面指数和晶向指数可相互转化：六方晶系的晶向（面）指数示意图六方晶系的一些晶向（面）指数4.晶带晶带——所有平行或相交于同一直线的晶面构成一个晶带，此直线称为晶带轴。属此晶带的晶面称为共带面。晶带定理：同一晶带上晶带轴[uvw]和晶带面（hkl）之间存在以下关系：hu+kv+lw=0通过晶带定理可以求晶向指数或晶面指数。

a)

求两不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2）的晶带轴。

b)

求两个不平行的晶向[u1v1w1]和[u2v2w2]所决定的晶面。5.晶面间距晶面间距——晶面指数为（hkl）的晶面相邻两个晶面之间距离，用dhkl表示。低指数的晶面面间距较大，高指数的则较小。面间距越大，该面上原子排列愈密集，否则越疏。

上述晶面间距的计算公式只适应简单晶胞。复杂晶胞由于中心型原子的存在而使晶面层数增加，应根据具体情况对上述计算公式进行修正。2.1.3晶体的对称性

1、对称元（要）素。

晶体的对称性—晶体中存在着或可分割成若干相同部分，这些部分借助于假想的点、线、面而重复排列。假想的点、线、面称为对称元（要）素。1).宏观对称元素回转对称轴对称面对称中心回转—反演轴2).微观对称元素滑动面螺旋轴2.32种点群

2.1.4极射投影1、极射投影原理

先在参考球中选定一条过球心的直线AB（直线），过A点作一平面与参考球相切，该平面即为投影面，也称极射面。若球面上有一极点P，连接BP并延长之，使其与投影面相交于P′，P′即为极点P在投影面上的极射投影。过球心作一平面N‘E’S‘W’与AB垂直（与投影面平行），它在球面上形成一个直径与球径相等的圆称大圆。大圆在投影面上的投影为N‘E’S‘W’也是一个圆，称为基圆。所有位于左半球球面上的极点，投影后的极射投影点均将落在基圆之内。然后将投影面移至B点，并以A点为投影点，将所有位于右半球球面上的极点投射到位于B处的投影面上，并冠以负号。最后将A处和B处的极射投影图重叠地画在一张图上。这样，球面上所有可能出现的极点，都可以包括在同一张极射投影图上。如果把参考球看似地球，过球心的投影面就是地球的赤道平面，以地球的一个极为投射点，将球面投射到赤道平面上就称为极射赤面投影。投影面不是赤道平面的，则称为极射平面投影。吴氏网（分度为2°）

吴氏网和参考球的关系使用吴氏网时，特别注意：应使两极点位于吴氏网经线或赤道上才能正确度量晶面或晶向之间的夹角。2.2金属的晶体结构金属在固态下一般都是晶体。决定晶体结构的内在因素是原子，离子，分子间键合的类型及键的强弱。金属晶体是以金属键结合，由于金属键具有无饱和性和无方向性的特点，从而使金属内部的原子趋于紧密排列，构成高度对称性的简单晶体结构：面心立方结构A1或fcc立方晶系体心立方结构A2或bcc

立方晶系密排六方结构A3或hcp六方晶系2.2.1三种典型金属晶体结构描述晶胞从以下几个方面：晶胞中原子的排列方式(原子所处的位置)点阵参数(晶格常数和晶轴间夹角)晶胞中原子数原子半径R(原子的半径)(和点阵常数关系)配位数

和致密度密排方向和密排面晶体结构中间隙(大小和数量)原子的堆垛方式三种典型金属晶体结构刚球模型三种典型金属晶体结构晶胞原子数原子半径与晶格常数三种典型金属晶格密排面的堆垛方式1.面心立方结构(特征）晶胞中原子排列在立方体的八个顶角和六个面的面心各有一个原子。点阵参数:a=b=c；α=β=γ=90º晶胞中原子数:n=8×1/8＋6×1/2=4个原子半径R:原子半径---两个相互接触的原子中心距离一半配位数与致密度配位数CN=12

致密度k=0.74面心立方晶格原子位置面心立方晶格晶胞原子数面心立方原子配位数面心立方密排面1.面心立方结构（间隙及堆垛方式）间隙有两种:四面体间隙和八面体间隙，

八面体间隙：位于晶胞体中心和每个棱边的中点，由6个面心原子所围成,大小rB=0.414R，rB为间隙半径，R为原子半径，间隙数量为4个。

四面体间隙：由一个顶点原子和三个面心原子围成，其大小：rB=0.225R，间隙数量为8个。堆垛方式：ABCABC…或ACBACB…的顺序堆垛具有面心结构金属:γ－Fe、Al、Cu、Ni、Au、Ag等。面心立方八面体间隙面心立方八面体间隙面心立方四面体间隙面心立方四面体间隙面心立方原子堆垛顺序面心立方晶体的ABCABC顺序密堆结构2.体心立方晶格(特征）原子排列:晶胞八个顶角和晶胞体心各有一个原子点阵参数:a=b=c，α=β=γ=90º晶胞中原子数:n=8×1/8＋1=2个原子半径:配位数和致密度:配位数：CN=8

致密度：k=0.68体心立方晶格原子位置体心立方晶格晶胞中原子数体心立方晶格密排面2.体心立方晶格（间隙及堆垛方式）间隙:也是两种，为八面体和四面体间隙。八面体间隙位于晶胞六面体每个面的中心和每个棱的中心由一个面上四个角和相邻两个晶胞体心共6个原围成，即数量为6。大小为rB=0.154R(在<100>)或rB=0.633R(在<110>)。四面体间隙由两个体心原子和两个顶角原子所围成大小rB=0.291R,有12个。。堆垛方式:ABABAB…的顺序堆垛bcc结构金属:α－Fe、δ－Fe、Cr、Mo、W、V等体心立方八面体间隙体心立方四面体间隙3.密排六方晶格（特征）原子排列:正六棱柱体12个顶角和上下底中心各有一个原子，正六棱柱体中心有三个原子点阵参数:a1=a2=a3≠c，α=β=90º，γ=120º晶胞中原子数：n=12×1/6＋2×1/2＋3=6个原子半径:2R=aR=a/2配位数和致密度配位数：CN=12

致密度:K=0.74密排六方晶格原子位置密排六方晶格晶胞原子数密排六方晶格密排面密排六方晶格原子配位数3.密排六方晶格(间隙及堆垛方式）间隙:较为复杂八面体间隙rB=0.414R有6个四面体间隙rB=0.225R有12个堆垛方式:ABABAB…顺序堆垛hcp结构金属有:Mg、Zn、Be、Cd等密排六方晶格八面体间隙密排六方晶格四面体间隙密排六方晶格原子堆垛顺序2.2.2多晶型性

多晶型性指某些金属在不同温度和压力下具有不同的晶体结构。多晶型性转变指金属在外部条件(如T和P)改变时，其内部从一种晶体结构向另一种晶体结构的转变,又称同素异构（同素异性）转变例如纯铁:2.3合金相结构

概述合金：两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼或其它方法制成的具有金属特性的物质。组元：组成合金的基本的独立的物质，组元可以是纯金属、非金属元素、或化合物相：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。单相合金：由一种相组成的合金多相合金：由几种不同的相组成的合金

合金相固溶体中间相相分类:固溶体和中间相(金属间化合物)固溶体——固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶人其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。中间相——两组元AB组成合金时，除了可形成以A为基或以B为基的固溶体，还可能形成晶体结构与A、B两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常称为中间相。

中间相可以是化合物，也可以是以化合物为基的固溶体1.4.1固溶体（solidsolution）：根据溶质原子在溶剂点阵中所处的位置，可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体两类。2.3.1固溶体

固溶体的最大特点是保持溶剂的晶体结构。影响置换固溶体溶解度的因素：晶体结构——

相同可形成无限固溶体，不同则只能形成有限固溶体原子尺寸因素——

原子半径差小于15%，可形成溶解度较大的固溶体；

原子半径差大于15%时，半径差越大，溶解度越低；

原因：点阵畸变随原子半径差增大而增加。化学亲和力、

电负性因素——

溶剂和溶质之间的化学亲和力越大，越容易形成化合物；

电负性相近的元素间可能有较大的固溶度1.固溶体分类(1)按溶质原子在点阵中所占位置分为：

置换固溶体(substitutionalsolidsolution)：溶质原子置换了溶剂点阵中部分溶剂原子。

间隙固溶体(interstitialsolidsolution)：溶质原子分布于溶剂晶格间隙中。(2)按溶质原子在溶剂原子中溶解度分类：

有限固溶体：在一定条件下,溶质原子在溶剂中的溶解量有一个上限,起过这个限度就形成新相。

无限固溶体：溶质原子可以任意比例溶入溶剂晶格中形成的。如:Cu—NiAu—AgTi—Zr····，结构相同。(3)按溶质原子在溶剂中的分布特点分类

无序固溶体：溶质原子在溶剂中任意分布,无规律性。

有序固溶体：溶质原子按一定比例和有规律分布在溶剂晶格的点阵或间隙里。(4)按基体类型分类：

一次固溶体：以纯金属为基形成的固溶体。

二次固溶体：以化合物为基形成的固溶体。固溶体的两种类型（置换和间隙）

有序固溶体－短程

有序固溶体－长程

有序固溶体－偏聚2.置换固溶体

置换固溶体一般在金属元素之间形成，但要有一定条件。

(1)晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。否则只能形成有限固溶体。

(2)原子尺寸在其它条件相近时,△r<15%或r质/r剂>0.85固溶体中溶解度较大,否则较小。如:铁基合金中，△r<8%才能形成无限固溶体。铜基合金中，△r<10%才能形成无限固溶体。

(3)电负差越大,两者间亲和力大,易形成中间相。否则易形成固溶体。

(4)电子浓度值大易形成化合物；电子浓度小易形成固溶体。

置换固溶体示意图置换固溶体大小溶质原子引起的点阵畸变3.间隙固溶体

间隙固溶体的的溶质原子是一些原子半径小于0.1nm的非金属元素（如C、N、O、、H、B）。其形成条件是△r>41%或r质/r剂<0.59间隙固溶体只能是有限固溶体,一般溶解度较小。如：碳原子在α－Fe（最大Wt=0.0218%）和γ－Fe（最大Wt=2.11%）中形成的间隙固溶体为有限固溶体。间隙固溶体示意图1间隙固溶体示意图2间隙固溶体中的点阵畸变4.固溶体的微观不均匀性

固溶体中溶质原子的分布并不是完全无序的。一般认为热力学上平衡状态的无序固溶体溶质原子分布在宏观上是均匀的,在微观上是不均匀的。在一定条件下,溶质原子和溶剂原子在整个晶体中按一定的顺序排列起来,形成有序固溶体。有序固溶体中溶质原子和溶剂原子之比是固定的,可以用化学分子式来表示,因此把有序固溶体结构称为超点阵。例如：在Cu－Al合金中,Cu：Al原子比是1：1或3：1时从液态缓冷条件下可形成有序的超点阵结构,用CuAl或Cu3Al来表示。5.固溶体的性质

固溶体中由于含有溶质原子会引起点阵常数、性能的变化。表现：(1)点阵常数改变置换固溶体：r质>r剂，a增大；r质<r剂，a减小。间隙固溶体：a始终随溶质原子溶入而增大。(2)固溶强化：溶质原子溶入,使其硬度和强度升高。(3)物理化学性能改变。2.3.2中间相

中间相是合金组元间发生相互作用而形成的一种新相,它可以是化合物,也可以是以化合物为基的固溶体(二次固溶体),一般可以用化学分子式来表示,但不一定符合化合价规律。中间相中原子的结合方式为金属键与其它结合键相混合的方式。它们都具有金属特性。中间相如：钢中Fe3C、铝铜合金中CuAl、黄铜中CuZn、半导体中GaAs、形状记忆合金中NiTi和CuZn、核反应堆材料中Zr3Al、储氢能源材料中LaNi5等。中间相分类：正常价化合物、电子化合物、原子尺寸有关化的化合物(间隙相、间隙化合物、TCP相)、超结构。1.正常价化合物

正常价化合物是一些金属与电负性较强的ⅥA、ⅤA、ⅣA族的一些元素按照化学上的原子价规律所形成的化合物。其特点是符合化合物规律。具有严格的化合比、成分固定不变，成分可用化学式表示,一般为AB型、AB2型或A2B型、A3B2型。

正常价化合物的晶体结构通常对应于同类分子式的离子化合物结构。例如:A2B型Mg2PbMg2SnMg2GeMg2SiAB型MgSMnSFeS

正常价化合物在常温时有很高的硬度和脆性。在工业合金中,能起到提高材料强度和硬度的作用,称为强化相。如Al－Mg－Si合金中Mg2Si；但有时也是有害相,如钢中FeS会引起钢的脆性。2.电子价化合物

电子价化合物（electroncompound）是由ⅠB族（Cu、Au、Ag）或过渡族金属（Fe、Co、Ni）与ⅡB、ⅢA、ⅣA族元素形成的金属化合物。电子价化合物的特点是不遵循原子价规律、电子浓度是决定其晶体结构的主要因素。电子浓度相同,相的晶体结构类型相同。

电子浓度=（化合物元素价电子总数/化合物原子数）

注:计算时过渡族元素时价电子数视为0。电子浓度、相、结构对应关系如下：

C电子==7/4（即21/12）

ε密排六方结构

C电子==21/13γ复杂立方结构

C电子==3/2（即21/14）β体心立方结构

β－Mn复杂立方或密排六方结构

电子价化合物具有金属特性,具有高熔点、高硬度但塑性低,与固溶体适当搭配使合金得到强化,作为非Fe合金中重要组成相。3.与原子尺寸因素有关的化合物与尺寸因素有关的化合物类型与组成元素的原子尺寸关别关。比较复杂。(1)间隙相和间隙化合物间隙相和间隙化合物是由过渡族金属与原子半径很小的非金属元素（C、H、N、B等）组成的。

rx/rm<0.59时形成简单结构的间隙相

rx/rm>0.59时形成复杂结构的间隙化合物a、间隙相间隙相的晶格类型比较简单且与组元的结构不同。在间隙相晶格中金属原子占据正常位置,非金属原子占据间隙位置,有如下规律：rx/rm<0.414时进入四面体间隙

rx/rm>0.414时进入八面体间隙化学式：M4XM2XMXMX2。间隙相的化学式与晶格类型有一定的对应关系。

间隙相具有金属特性如有金属光泽、良好的导电性、极高的硬度和熔点,是合金工具钢、硬质合金和高温金属陶瓷材料的重要组成相。b.间隙化合物间隙化合物的晶体结构比较复杂。其表达式有如下类型：M3C、M7C3、M23C6、M6C。间隙化合物中金属元素M常被其它金属元素所代替形成化合物为基的固溶体（二次固溶体）。在H、N、C、B等非金属元素中,由于H和N的原子半径很小,与所有过渡族金属都满足rx/rm<0.59,所以过渡族金属的氢化物、氮化物都为间隙相；而硼原子半径rB/rm>0.59较大,rB/rm>0.59，硼化物均为间隙化合物；而碳原子半径处于中间,某些碳化物为间隙相,某些为间隙化合物。间隙化合物的熔点、硬度较高，也是强化相。(2)

TCP相

TCP相的特点：①由配位数为12、14、15、16的配位多面体堆垛而成；②呈层状结构。

TCP相类型：①Lavs相AB2型镁合金、不锈钢中出现②σ相AB型或AxBx型有害相4.超结构—有序固溶体

5.金属间化合物的性质及应用

金属间化合物由于原子键合和晶体结构的多样性，使得这种化合物具有许多特殊的物理、化学性能，已日益受到人们的重视，不少金属间化合物特别是超结构已作为新的功能材料和耐热材料正在被开发应用。

2.4离子晶体结构离子晶体有关概念1.离子晶体(ioniccrystal)：由正、负离子通过离子键按一定方式堆积起来而形成的。陶瓷大多数属于离子晶体。2.离子半径(ionicradius)：从原子核中心到其最外层电子的平衡距离。对离子晶体，通常认为晶体中相邻的正负离子中心之间的距离作为正负离子半径之和，即R0=R++R－。但

利用x射线可求得R。离子半径大小并非绝对，同一离子随着价态和配位数而变。3.离子堆积：离子晶体通常由负离子堆积成骨架，正离子按其自身大小居于相应负离子空隙（负离子配位多面体）。

4.配位数CN(coordinationnumber)：与某一离子邻接的异号离子的数目。取决于正负离子的半径比R+/R—，常见的是4、6、8，不同配位数时，离子半径间关系为：

0.97γCN=8≈γCN=6≈1.1γCN=4

5.负离子配位多面体：离子晶体中与某一正离子成配位关系而邻接的各负离子中心线所构成的多面体。6.离子晶体的特点：离子键、硬度高、强度大、熔点高、等。典型的离子晶体是无色透明的。2.4.1离子晶体的结构规则—鲍林规则

1.负离子配位多面体规则这一规则符合最小内能原理2.电价规则3.负离子多面体共用顶、棱、面的规则共用点、棱、面,会降低结构稳定性4.不同种类正离子多面体间连接规则电价高、配位数低的正离子配位多面体之间有尽量互不结合的趋势.5.节约规则同种正离子和同种负离子的结合方式应最大限度地趋于一致.2.4.2典型的离子晶体

1.

AB型(1)CsCl型(2)NaCl型(3)立方ZNS(闪铝矿)型：(4)

六方ZNS(纤锌矿)型：2.AB2型(1)CaF2(萤石型)(2)TiO2(金红石)型(3)β－SiO2(方晶石.方石英)型3.A2B3型

α－Al2O34.ABO3型(1)CaTiO3(钙钛矿、灰钛矿)型(2)CaCO3(方解石)型、三方晶系5.AB2O4型尖晶石(MgAl2O4)

CsCl结构的立方晶胞

NaCl型结构

CaF2型结构2.4.3硅酸盐的晶体结构

硅酸盐的结构组成：硅氧骨干一硅和氧按不同比例组成的负离子团、硅氧骨干以外的正离子和负离子。硅酸盐晶体的结构特点：(1)构成的基本结构单元是由Si和O组成的[SiO4]4-四面体。(2)每个O最多只能为两个[SiO4]4-四面体所(3)[SiO4]四面体中未饱和的O和金属正离子结合后，可以独立地在结构中存在，也可以通过[SiO4]4-共用四面体顶点连接成单链、双链或成层状、网状等复杂结构,但不能共棱和共面。同一类硅酸盐中,[SiO4]4-四面体连接方式只有一种。(4)[SiO4]4-中Si－O－Si结合键不是一条直线,呈145º夹角。四面体中硅与氧原子位置硅酸盐的分类按[SiO4]4-的不同结合,将硅酸盐分为：1.孤岛状硅酸盐[SiO4]4-以孤立状存在。2.组群状硅酸盐由[SiO4]4-通过共用氧(桥氧)相生成2、3、4或者说个硅氧组群。3.链状硅酸盐由[SiO4]4-通过桥氧的连接在一维方向伸长成单链或双链、链与链间为正离子链结。4.层状硅酸盐由[SiO4]4-四面体某个面在平面内以共用顶点的方式连接成六角对称的二维结构,多为二节单层。当活性氧与其它负离子一起与金属正离子组成八面体层,就与四面体构成双层结构。5.骨架状硅酸盐由[SiO4]4-四面体连成无限六元环状,层中未饱合和交替指向上或向下,把这样的层叠置起来使两个为一个公共氧所代替。单一和成对四面体（孤岛状硅酸盐）组群状硅酸盐2.5共价晶体结构