01 FH1 原子结构与结合键.pptx

第1页：晶体与非晶体

• 0绪论
• 第1章原子结构与结合键Atomic Structure and binding bond
• 第2章晶体学基础Basis of Crystallography
• 第3章晶体结构Crystal Structure
• 第4章晶体缺陷Crystal defects
• 第5章非晶体与准晶结构Amorphous andQuasicrystalStructure
• 第6章相图Phase Diagram
• 第7章固体扩散Solid Diffusion
• 第8章凝固与结晶Solidification and Crystallization
• 第9章烧结与聚合Sintering and Polymerization
• 第10章固态相变Solid Phase Transformation材料科学与工艺的基础理论

第2页：晶体与非晶体·…….材料内部质点

• 晶体与非晶体
• 准晶体
• 液晶
• …….材料内部质点在三维空间的排列特点：

第3页：准晶体

准晶体（QuasiperiodicCrysta1，Quasicrystal）非晶体Noncrysta1晶体Crysta1介于晶体和非晶体之间的固体；具有完全有序的结构，有晶体所不允许的五重旋转对称，但不具有晶体所应有的平移周期性。构成材料的结构基元（原子、分子、离子、原子集团或络合离子等）在三维空间呈无序排列，又称为无定形体。构成材料的结构基元（原子、分子、离子、原子集团或络合离子等）在三维空间按周期性重复排列。定义(1)硬度很高，耐磨;(2)有一定弹性，不易损伤，使用寿命长；(3)无黏着力，低导热性。（1）各向同性；（2）介稳性；（3）连续性；（4）无固定熔点。（1）天然晶体具有规则外形和宏观对称性；（2）均匀性；（3）各向异性；（4）稳定性；（5）固定熔点。性能特点目前已知准晶大多是金属化合物：(1)Al-Mn合金；(2) Al65Cu23Fe12；(3)Cd57Yb10；(4)Al70Pd21Mn9；(5)Ti-V-Ni合金等。自然条件下形成的准晶Al63Cu24Fe13。(1)非晶态金属：金属玻璃（非晶合金）；(2)非晶态陶瓷：如玻璃；(3)非晶态高聚物；按材料：(1)晶态金属；(2)晶态陶瓷；(3)晶态高聚物。按位向：(1)单晶；(2)多晶体。类型

第4页：晶体与非晶体

（一）晶体与非晶体1.晶体（crystal）：粒子(原子、离子或分子)在三维空间呈周期性的规则重复排列。

第5页：天然晶体具有规则外形

（1）天然晶体具有规则外形和宏观对称性。特点：背景

第6页：稳定性(3)各向异性

(4)稳定性(3)各向异性？？(5)固定的熔点(2)均匀性

第7页：非晶体

• .非晶体（non-crystal）粒子(原子、离子或分子)无规则的堆积。非晶特点：
• 各向同性；固体；液体；
• 介稳性；
• 连续性；
• 无固定熔点。液\固相之间无明显温度界限。背景

第8页：现代晶体学内容

（二）现代晶体学内容（1）晶体几何学（gometrical crystallography）：外表几何形状的规律性。（2）晶体结构学（crystallology）：质点排列的规律性及不完整性。（3）晶体生成学（crystallogeny）：天然及人工晶体的生成过程与机理\控制\影响因素。（4）晶体物理学（crystallophysics）：晶体的各项物理性质\机理及与之相关的结构对称性。（5）晶体化学（crystallochemistry）：晶体化学组成及结构与晶体的物理化学性质间的关系。

第9页：现代晶体学内容·1669年

（三）现代晶体学的发展始于：自然界矿物晶体的外形研究。17世纪以后：晶体学。

1669年：丹麦Steno－－晶体的面角守恒定律；相同温度\压力下，成分\构造相同的所有晶体，对应晶面间的夹角恒等。石英晶体背景

第10页：晶体与非晶体

• 晶体中任一晶面在晶轴上的截距系数之比为一简单整数比。(100) (110) (111) (112) (123)
• 1801年：法国阿羽依－－晶面整数定律（有理指数定律）；背景

第11页：晶体与非晶体·1809年

1809年

德国Weiss－－晶体对称和晶带定律，6大晶系；1，2，3，4和6次旋转对称轴，不可能有5次和高于6次的旋转对称轴存在。

1830年

德国Hessel－－推导出晶体的32种点群。

1855年

法国Bravais－－严密数学推导14种点阵。

1885-1890年

俄国费道罗夫，德国熊夫利斯，英国巴罗，230种空间群。（晶体结构内部的原子及离子间的对称关系）。石英晶体背景

1867年，俄国加多林－－数学推导32点群，晶体外形和宏观对称性。

第12页：晶体与非晶体

• 1895年，德国伦琴－－发现X射线；
• 1912年，德国劳厄－－X射线在晶体衍射现象，间接证实了晶体中原子的规则排列，同时确定了X射线是电磁波。
• 1913年，法国Bragg父子提出了X射线波长和晶面间距之间的定量关系公式，奠定了X射线结构分析的基础。
• 高分辨电子显微镜－－直接观察原子的排列。背景

第13页：晶体与非晶体·高分辨电镜

高分辨电镜（High Resolution Electron Microscopy,HREM)背景

第14页：高分辨电镜·1990年

• 1990年，IBM公司，在金属镍表面用35个惰性气体氙原子组成“IBM”字母。
• “扫描隧道显微镜”（STM）（STEM）

第15页：晶体与非晶体

• 铁原子在铜上组成汉字
• 铜铁原子

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