晶体学基本知识

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晶体与非晶体的区别
a.根本区别
质点是否在三维空间作有规则的周期性重复排列
b.熔化时
晶体有固定熔点，非晶体无明显熔点，存在软化温 度范围
c. 性能
晶体有各向异性，非晶体呈各向同性
多晶体及多晶体位向示意图
晶粒与晶粒间的界面
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铝合金的铸造状态组织(100x)
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1.晶体与非晶体
• 绝大多数固体都是晶体，应用广泛
金属与合金、大部分陶瓷如氧化物、碳化物、氮化物等 以及少数高分子材料通常都是晶体材料 如金属材料，半导体材料、磁性薄膜、光学材料、硬质 材料等 • 大多数高分子材料、玻璃、冰糖、沥青是非晶体材料 • 不少陶瓷和聚合物材料是晶体与非晶体的混合物，两者 的比例取决于材料的组成与成型工艺
原子的规则排列---晶体学基础 原子的规则排列基础---晶体学基础
原子的规则排列中部分不规则排列---晶体缺陷（空位与位错）
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晶体学的基本知识
• 按照质点排列，固体材料可以分成：晶 体和非晶体 晶体：由质点（包括原子、离子或分子） 在三维空间规则、周期性重复排列构成 的固体 非晶体：质点不呈周期性的规则排列
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晶体结构
• 晶体的内部结构称为晶体结构
• 由原子、离子、分子和其它原子集团对称 和周期性重复规律排列而成的 • 晶体材料许多性能与其内部质点排列有关
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1.2.1 晶体特征
1.单晶体的各向异性
单晶体的许多宏观物理量（如弹性模量、电阻率， 热膨胀系数，折射率，强度及外表面化学性质 等）随测试方向的不同而改变 晶体断裂的解理性是晶体各向异性的最明显例子
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几种常用金属的单晶体在不同晶体方向的力学性能
表 1-5 几种单晶体金属的各向异性 弹性模量/MPa 抗拉强度/MPa 最大值 最小值 最大值 最小值 191000 66700 346 128 293000 125000 225 158 50600 42900 840 294
材料 Cu α -Fe Mg
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晶体与非晶体的划分不是绝对的
• 某些有机物质原子或分子的长程有序排列，既不 完全符合晶体的概念，又不是非晶体，如液晶 • 液晶在一定温度范围内呈现出介于液体和晶体之 间的状态 • 液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学特 性，其颜色和透明度随温度、电场、形变、吸附 气体等条件的变化而变化
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晶体与非晶体的转化
• 非晶体在一定条件下可以转化为晶体
玻璃经过高温、长时间加热后能形成晶态玻璃
• 晶体从液态快速冷却，可能得到非晶体
有些金属的晶体结构比较简单，容易结晶成为晶 体，在极快的冷却速度下才能获得非晶体
• 晶体不会自发地转变为非晶体
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3．单晶体与多晶体
单晶体
质点按同一取向排列，由 一个核心（称为晶核） 生长而成的晶体 多晶体 由许多不同位向的小晶体 (晶粒）所组成 晶界
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1.2 晶体学基本知识
1 晶体的特征 2 空间点阵与晶胞 3 晶系和布拉菲点阵 4 空间点阵与晶体结构的关系 5 晶体的对称性概念 6 晶面指数和晶向指数 7 晶面间距 8 晶面及晶向间的夹角 9 晶带
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液晶的分子排列模型
•通常的固态有机晶体加热后变 成各向同性的透明液体 •有些固体有机化合物如胆甾醇 苯甲酸脂（C27H45O.CO.C6H5） 加热到一定温度后变成粘稠状而 稍浑浊的各向异性液体，称为液 态晶体或液晶 •再加热到更高温度则变成各向 同性的液体
延伸率/10-2 最大值 最小值 55 10 80 20 220 20
多晶体材料一般显示出各向同性——假等向性
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• 液晶可以用作显示器等，电耗低，显示鲜 明，分辨率高，可靠性高，有广泛的应用 已经应用到温度指示、微波测量、无损探伤、 钟表显示、电子录像、电视显示和核磁共 振仪研究等多个方面