材料科學(xué)基礎(chǔ)：復(fù)習(xí)

1、空間格子空間格子固體結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)固體結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)晶體晶體晶胞晶胞七大晶系、十四種布拉維格子七大晶系、十四種布拉維格子宏觀對(duì)稱(chēng)性宏觀對(duì)稱(chēng)性（3232種點(diǎn)群）種點(diǎn)群）微觀對(duì)稱(chēng)性微觀對(duì)稱(chēng)性230230種空間群種空間群空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣1 1、晶體學(xué)基礎(chǔ)、晶體學(xué)基礎(chǔ)晶向指數(shù)和晶面指數(shù)晶向指數(shù)和晶面指數(shù)：三軸與四軸：三軸與四軸晶向族與晶面族：晶向族與晶面族：晶帶和晶帶軸晶帶和晶帶軸：所有相交或平行于某一晶向的晶所有相交或平行于某一晶向的晶面的組合稱(chēng)為面的組合稱(chēng)為晶帶晶帶，此直線(xiàn)叫做它們的，此直線(xiàn)叫做它們的晶帶軸晶帶軸。晶帶定律：晶帶定律：晶面晶面(hkl)(hkl)和其晶帶軸和其晶帶軸uvwuvw的指數(shù)之間滿(mǎn)足的

2、指數(shù)之間滿(mǎn)足晶體中位向不同、但原子排列情況完全相同的晶晶體中位向不同、但原子排列情況完全相同的晶向構(gòu)成一個(gè)向構(gòu)成一個(gè)晶向族晶向族。晶體中位向不同、但原子排。晶體中位向不同、但原子排列情況和面間距完全相同的晶面構(gòu)成一個(gè)列情況和面間距完全相同的晶面構(gòu)成一個(gè)晶面族晶面族。2 2、金屬的晶體結(jié)構(gòu)、金屬的晶體結(jié)構(gòu)配位數(shù)與配位多面體、致密度、密排面與密排向、同素異配位數(shù)與配位多面體、致密度、密排面與密排向、同素異構(gòu)體構(gòu)體基本概念：基本概念：置換固溶體、間隙固溶體、有序固置換固溶體、間隙固溶體、有序固溶體（超結(jié)構(gòu)或超點(diǎn)陣）、中間相、間隙相、溶體（超結(jié)構(gòu)或超點(diǎn)陣）、中間相、間隙相、電子濃度電子濃度固溶度影響因

3、素、固溶體性能與成分的關(guān)系固溶度影響因素、固溶體性能與成分的關(guān)系從組成元素、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)合鍵、決定結(jié)構(gòu)的從組成元素、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)合鍵、決定結(jié)構(gòu)的主要因素、性能特點(diǎn)幾方面比較各種中間相主要因素、性能特點(diǎn)幾方面比較各種中間相3 3、固溶體與中間相的結(jié)構(gòu)、固溶體與中間相的結(jié)構(gòu)鮑林規(guī)則、鮑林規(guī)則、ABAB型化合物結(jié)構(gòu)、金剛石結(jié)構(gòu)、型化合物結(jié)構(gòu)、金剛石結(jié)構(gòu)、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特點(diǎn)硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特點(diǎn)4 4、常見(jiàn)的離子晶體結(jié)構(gòu)與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)、常見(jiàn)的離子晶體結(jié)構(gòu)與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)基本概念：基本概念：置換固溶體、間隙固溶體、有序固置換固溶體、間隙固溶體、有序固溶體（超結(jié)構(gòu)或超點(diǎn)陣）、中間相、間隙相、溶體

4、（超結(jié)構(gòu)或超點(diǎn)陣）、中間相、間隙相、電子濃度電子濃度固溶度影響因素、固溶體性能與成分的關(guān)系、固溶度影響因素、固溶體性能與成分的關(guān)系、中間相晶體結(jié)構(gòu)影響因素中間相晶體結(jié)構(gòu)影響因素4 4、常見(jiàn)的離子晶體結(jié)構(gòu)與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)、常見(jiàn)的離子晶體結(jié)構(gòu)與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)3 3、固溶體與中間相的結(jié)構(gòu)、固溶體與中間相的結(jié)構(gòu)鮑林規(guī)則、鮑林規(guī)則、ABAB型化合物結(jié)構(gòu)、硅酸鹽晶體型化合物結(jié)構(gòu)、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特點(diǎn)090,cba簡(jiǎn)要說(shuō)明能否據(jù)此確定該晶體的布拉維點(diǎn)陣？簡(jiǎn)要說(shuō)明能否據(jù)此確定該晶體的布拉維點(diǎn)陣？ 的晶體屬于什么晶系？的晶體屬于什么晶系？例例2 2例例1 1 畫(huà)出畫(huà)出-Fe-Fe和和MgOMg

5、O在（在（111111）、（）、（100100）晶）晶面上的原子或離子排布圖，求出相應(yīng)的晶面面上的原子或離子排布圖，求出相應(yīng)的晶面間距（用原子或離子的半徑表示）。間距（用原子或離子的半徑表示）。 例例3 在立方晶系中在立方晶系中標(biāo)出標(biāo)出111和和 120 晶向，寫(xiě)出這兩晶向，寫(xiě)出這兩個(gè)晶向所決定的晶面指數(shù)，并標(biāo)出該晶面。個(gè)晶向所決定的晶面指數(shù)，并標(biāo)出該晶面。例例4 證明立方晶系中證明立方晶系中hkl晶向垂直晶向垂直(hkl)晶面。晶面。（hkl)晶面在三個(gè)基矢上的截距為：晶面在三個(gè)基矢上的截距為：lakaha321、于此晶面二矢量的矢量積必垂直，作矢量lahaSkaha3121R a1 a2

6、a3 1/h -1/k 0 1/h 0 -1/l T= 321111ahkahlaklhkl晶向晶向(ha1+ka2+la3)與與T平行平行倒格矢倒格矢(hb1+kb2+lb3)垂直（垂直（hkl)晶面晶面而而hkl晶向可表示為晶向可表示為ha1+ka2+la3,對(duì)于立方晶系，對(duì)于立方晶系，b1、b2、b3分別平行分別平行a1、a2、a3，即即(hb1+kb2+lb3)平行（平行（ha1+ka2+la3）),(1),(1),(1210313023201aaVbaaVbaaVb atCFeC%50%100444例例5 寫(xiě)出溶解在寫(xiě)出溶解在-Fe中碳原子所處的位置，若此類(lèi)位置中碳原子所處的位置，若

7、此類(lèi)位置全部被碳原子占據(jù)，那么試問(wèn)在這種情況下，全部被碳原子占據(jù)，那么試問(wèn)在這種情況下，-Fe能溶解能溶解多少重量百分?jǐn)?shù)的碳？而實(shí)際上在多少重量百分?jǐn)?shù)的碳？而實(shí)際上在-Fe中最大溶解度是多中最大溶解度是多少？?jī)烧咴跀?shù)值上有差異的原因是什么？少？?jī)烧咴跀?shù)值上有差異的原因是什么？解答：解答：-Fe-Fe是是fccfcc，八面體間隙尺寸大，故，八面體間隙尺寸大，故C C的存在位置為八的存在位置為八面體間隙。每個(gè)晶胞內(nèi)有四個(gè)面體間隙。每個(gè)晶胞內(nèi)有四個(gè)FeFe原子，有原子，有4 4個(gè)八面體間隙個(gè)八面體間隙，若全部被占滿(mǎn)，則原子百分?jǐn)?shù)為：，若全部被占滿(mǎn)，則原子百分?jǐn)?shù)為：at%6 .17%100564124

8、124 重量百分?jǐn)?shù)為：重量百分?jǐn)?shù)為：而碳在而碳在-Fe-Fe中實(shí)際最大固溶度為中實(shí)際最大固溶度為2.11%wt2.11%wt。因?yàn)樘荚影霃揭驗(yàn)樘荚影霃?.077nm0.077nm八面體間隙（八面體間隙（0.054nm0.054nm）故碳的溶入會(huì)引起故碳的溶入會(huì)引起-Fe-Fe晶格畸變，妨礙了碳原子進(jìn)一步晶格畸變，妨礙了碳原子進(jìn)一步溶入。溶入。r rC C=0.77=0.77r r八八=0.535 =0.535 例例6 Cu-Zn和和Cu-Sn組成固溶體最多可溶入多少原子分組成固溶體最多可溶入多少原子分?jǐn)?shù)的數(shù)的Zn或或Sn？若？若Cu中溶入中溶入Zn的原子分?jǐn)?shù)為的原子分?jǐn)?shù)為10%，最多，最多

9、還能溶入多少原子分?jǐn)?shù)的還能溶入多少原子分?jǐn)?shù)的Sn？326,1004209036. 112,100410036. 1 ;36,100210036. 1xxxxxxxxx例例7 層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，有一片八面體配位的層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，有一片八面體配位的Al和一片四面和一片四面體配位的體配位的Si，在這些結(jié)構(gòu)中，在這些結(jié)構(gòu)中，Al經(jīng)常取代經(jīng)常取代Si，但，但Si從來(lái)不會(huì)置從來(lái)不會(huì)置換換Al。為什么？（配位數(shù)為。為什么？（配位數(shù)為6時(shí)，時(shí)，Si4+、Al3+和和O2-的離子半價(jià)的離子半價(jià)分別為分別為0.040nm、0.053nm和和0.140nm， 配位數(shù)為配位數(shù)為4時(shí)，離子時(shí)，離子半價(jià)依次為半價(jià)依次為0.026nm、0.040nm和和0.138nm）RSi4+/ RO2-=0.286, RAl3+/ RO2-=0.3786（RAl3+/ RO2-=0.061/0.14