晶体概念+晶粒概念

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晶体、晶粒、晶胞、晶格

晶体、晶粒、晶胞、晶格

百科名片晶体即是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。

目录展开晶体有三个特征(1)晶体有整齐规则的几何外形;(2)晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持晶体不变;(3)晶体有各向异性的特点。

固态物质有晶体与非晶态物质(无定形固体)之分,而无定形固体不具有上述特点。

晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体,具有长程有序,并成周期性重复排列。

非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体,具有近程有序,但不具有长程有序。

如玻璃。

外形为无规则形状的固体。

晶体的共性合成铋单晶1、长程有序:晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。

2、均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

3、各向异性:晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。

4、对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。

5、自限性:晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。

6、解理性:晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。

究竟什么样的物质才能算作晶体呢?首先,除液晶外,晶体一般是固体形态。

其次,组成物质的原子、分子或离子具有规律、周期性的排列,这样的物质就是晶体。

但仅从外观上,用肉眼很难区分晶体、非晶体与准晶体。

那么,如何才能快速鉴定出它们呢?一种最常用的技术是X光技术。

用X光对固体进行结构分析,你很快就会发现,晶体和非晶体、准晶体是截然不同的三类固体。

晶体结构为了描述晶体的结构,我们把构成晶体的原子当成一个点,再用假想的线段将这些代表原子的各点连接起来,就绘成了像图中所表示的格架式空间结构。

这种用来描述原子在晶体中排列的几何空间格架,称为晶格。

由于晶体中原子的排列是有规律的,可以从晶格中拿出一个完全能够表达晶格结构的最小单元,这个最小单元就叫作晶胞。

许多取向相同的晶胞组成晶粒,由取向不同的晶粒组成的物体,叫做多晶体,而单晶体内所有的晶胞取向完全一致,常见的单晶如单晶硅、单晶石英。

大家最常见到的一般是多晶体。

由于物质内部原子排列的明显差异,导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差异。

材料微观组织的概念及分类

材料微观组织的概念及分类

材料微观组织的概念及分类材料微观组织是指材料在微观尺度下的内部结构和组织形态,是由晶体、晶界、晶粒、晶格缺陷、孪晶、析出相、晶体取向等组成的。

微观组织的特征与性能之间有着密切的关系,对材料的性能和行为具有重要的影响。

微观组织的分类主要有金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料。

金属材料的微观组织特征主要包括晶格结构、晶粒形态、晶界和孪晶。

在金属的微观组织中,晶界是一个非常重要的概念,它是相邻晶粒之间的交界面,对金属材料的力学性能和腐蚀性能有很大的影响。

金属材料的晶粒形态可以有等轴晶粒、柱状晶粒和板状晶粒等不同形态,这些形态的不同会对金属材料的性能产生影响。

此外,金属材料中的孪晶是由于材料在变形或加工过程中产生了错觉而形成的,对材料的塑性变形行为有着重要的影响。

金属材料的微观组织特征对金属材料的热加工、冷加工、固溶处理、时效处理等过程中的材料性能有着重要的影响。

陶瓷材料的微观组织特征主要包括晶粒尺寸、晶粒分布、晶粒取向和晶界结构。

陶瓷材料中的晶粒尺寸和分布对材料的力学性能、耐磨性能和耐热性能具有重要的影响。

此外,陶瓷材料中的晶粒取向可以对材料的力学性能和导热性能产生重要的影响。

陶瓷材料中的晶界结构也是一个重要的概念,对陶瓷材料的力学性能和导热性能有着重要的影响。

陶瓷材料的微观组织特征对陶瓷材料的成型、烧结、抛光等过程中的材料性能有着重要的影响。

高分子材料的微观组织特征主要包括聚合物链的构型、分子结晶、晶粒尺寸和晶界结构。

高分子材料中聚合物链的构型对材料的强度、韧性和耐磨性能有着重要的影响。

高分子材料中的分子结晶对材料的耐热性能和耐溶剂性能有着重要的影响。

高分子材料中的晶界结构对材料的热加工、冷加工和固溶处理等过程中的材料性能有着重要的影响。

高分子材料的微观组织特征对高分子材料的成型、挤压、拉伸等过程中的材料性能有着重要的影响。

复合材料的微观组织特征主要包括基体和增强相的分布、界面结构和晶粒尺寸。

复合材料的基体和增强相的分布对材料的强度、韧性和硬度有着重要的影响。

固体物理知识点总结

固体物理知识点总结

一、考试重点晶体结构、晶体结合、晶格振动、能带论的基本概念和基本理论和知识二、复习内容第一章晶体结构基本概念1、晶体分类及其特点:单晶粒子在整个固体中周期性排列非晶粒子在几个原子范围排列有序(短程有序)多晶粒子在微米尺度内有序排列形成晶粒,晶粒随机堆积准晶体粒子有序排列介于晶体和非晶体之间2、晶体的共性:解理性沿某些晶面方位容易劈裂的性质各向异性晶体的性质与方向有关旋转对称性平移对称性3、晶体平移对称性描述:基元构成实际晶体的一个最小重复结构单元格点用几何点代表基元,该几何点称为格点晶格、平移矢量基矢确定后,一个点阵可以用一个矢量表示,称为晶格平移矢量基矢元胞以一个格点为顶点,以某一方向上相邻格点的距离为该方向的周期,以三个不同方向的周期为边长,构成的最小体积平行六面体。

原胞是晶体结构的最小体积重复单元,可以平行、无交叠、无空隙地堆积构成整个晶体。

每个原胞含1个格点,原胞选择不是唯一的晶胞以一格点为原点,以晶体三个不共面对称轴(晶轴)为坐标轴,坐标轴上原点到相邻格点距离为边长,构成的平行六面体称为晶胞。

晶格常数WS元胞以一格点为中心,作该点与最邻近格点连线的中垂面,中垂面围成的多面体称为WS原胞。

WS原胞含一个格点复式格子不同原子构成的若干相同结构的简单晶格相互套构形成的晶格简单格子点阵格点的集合称为点阵布拉菲格子全同原子构成的晶体结构称为布拉菲晶格子。

4、常见晶体结构:简单立方、体心立方、面心立方、金刚石闪锌矿铅锌矿氯化铯氯化钠钙钛矿结构5、密排面将原子看成同种等大刚球,在同一平面上,一个球最多与六个球相切,形成密排面密堆积密排面按最紧密方式叠起来形成的三维结构称为密堆积。

六脚密堆积密排面按AB\AB\AB…堆积立方密堆积密排面按ABC\ABC\ABC…排列5、晶体对称性及分类:对称性的定义晶体绕某轴旋转或对某点反演后能自身重合的性质对称面对称中心旋转反演轴8种基本点对称操作14种布拉菲晶胞32种宏观对称性7个晶系6、描述晶体性质的参数:配位数晶体中一个原子周围最邻近原子个数称为配位数。

晶体概念+晶粒概念

晶体概念+晶粒概念

要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。

我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚!自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。

晶体共同特点:均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

各向异性:晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。

固定熔点:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。

规则外形:理想环境中生长的晶体应为凸多边形。

对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。

对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,230种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解。

可参考《晶体学中的对称群》一书(郭可信,王仁卉著)。

与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。

一般,无定型就是非晶英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态).晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。

首先提出这个概念的是凝固理论。

从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。

晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。

多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。

英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。

有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。

对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。

所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。

科学总是喜欢极端,看得越远的镜子叫望远镜;看得越细的镜子叫显微镜。

晶粒和晶界的关系-概述说明以及解释

晶粒和晶界的关系-概述说明以及解释

晶粒和晶界的关系-概述说明以及解释1. 引言1.1 概述概述晶粒和晶界是固体材料中的两个重要组成部分,它们之间密切相关并相互作用。

在材料科学领域,研究晶粒和晶界的关系对于理解材料性质和开发新材料具有重要的意义。

晶粒是由具有相同晶体结构的原子或分子组成的,而晶界则是相邻晶粒之间的界面。

晶粒可以理解为材料的一些微小的晶体,它们具有相同的晶体结构,即具有同一种晶格。

晶粒的大小和形状可以受到多种因素的影响,如材料的化学成分、晶体生长过程中的温度和压力等。

晶粒的不同特征可以直接影响材料的力学性能、热传导性能和电导性能等。

而晶界则是相邻晶粒之间的分界面,它起着连接晶粒的作用。

晶界不仅具有不同的化学成分,还可能存在结构缺陷和位错等。

晶界对材料的性能和行为具有重要影响,它可以影响晶粒的各种行为,如晶粒的生长、变形和退化等。

晶界的性质会影响材料的强度、韧性、导电性和热稳定性等。

晶粒和晶界之间的相互作用也是研究的重点之一。

晶界能够对晶粒的生长和晶界迁移产生影响,并且可以通过晶界扩散来促进材料中的相变。

此外,晶界还可以作为晶粒内部的阻碍因素,阻碍晶粒的滑移和剧烈变形。

因此,深入理解晶粒和晶界之间的关系对于优化材料组织和改善材料性能具有重要意义。

本文将重点介绍晶粒和晶界的定义和特征,并探讨晶粒和晶界之间的相互作用。

在结论部分,我们将总结晶粒和晶界的关系,并讨论影响晶粒和晶界特性的因素。

最后,我们还将提出进一步研究的方向,以期能够更深入地理解和应用晶粒和晶界相关知识。

1.2 文章结构文章结构部分内容可以包括以下内容:文章结构部分的目的是介绍整篇文章的组织结构和各个部分的内容。

通过明确文章的结构,读者可以更好地理解文章的内容和逻辑关系。

本文分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。

在概述中,介绍了晶粒和晶界的概念及其在材料学中的重要性。

在文章结构中,展示了本文的整体组织结构和各个部分的主题。

在目的中,解释了本文的写作目的和意义。

材料科学基础---名词解释

材料科学基础---名词解释

第一部分名词解释第二章晶体学基础1、晶体结构:反映晶体中全部基元之间关联特征的整体。

晶体结构有4种结构要素,质点、行列、面网、晶胞。

晶体:原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列,有固定熔点、|各向异性。

非晶体:原子没有长程的周期排列,无固定的熔点,各向同性等。

空间点阵:指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列,是人为的对晶体结构的抽象。

晶胞:在点阵中取出一个具有代表性的基本单元(最小平行六面体)作为点,阵的组成单元,称为晶胞。

空间格子:为便于描述空间点阵的图形,可用许多平行的直线将所有阵点连接起来,于是就构成一个三维几何构架,称为空间格子。

2、晶带定律:晶带轴[uvw]与该晶带的晶面(hkl)之间存在以下关系:hu+kv+lw=0。

凡满足此关系的晶面都属于以[uvw]为晶带轴的晶带,故…该关系式也称为晶带定律。

布拉格定律:布拉格定律用公式表示为:2dsinx=nλ(d为平行原子平行平面的间距,λ为入射波长,x为入射光与晶面的夹角)。

晶面间距:两相邻平行晶面间的平行距离。

晶带轴:所有平行或相交于某一晶向直线的的晶面构成一个晶带,该直线称·为晶带轴,属此晶带的晶面称为共带面。

3、合金: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。

固溶体:是以某一组元为溶剂,在其晶体点阵中溶入其他组元原子(溶剂原子)所形成的均匀混合的固态溶体,它保持溶剂的晶体结构类型。

>固溶强化:由于合金元素(杂质)的加入,导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。

中间相:两组元A 和B 组成合金时,除了形成以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 两组元均不相同的新相。

由于它们在二元相图上的位置总是位于中间,故通常把这些相称为中间相。

&置换固溶体: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,这种固溶体就称为置换固溶体。

晶体晶粒晶胞晶格

晶体晶粒晶胞晶格

晶体百科名片晶体即是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。

目录•••••••展开概述晶体有三个特征(1)晶体有整齐规则的几何外形;(2)晶体有固定的,在熔化过程中,温度始终保持晶体不变;(3)晶体有的特点。

物质有晶体与非晶态物质(无定形固体)之分,而无定形固体不具有上述特点。

晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体,具有长程有序,并成周期性重复排列。

是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体,具有近程有序,但不具有长程有序。

如玻璃。

外形为无规则形状的固体。

晶体的共性合成铋单晶1、长程有序:晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。

2、均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

3、各向异性:晶体中不同的方向上具有不同的。

4、对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。

5、:晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。

6、:晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。

7、最小内能:成型晶体内能最小。

8、晶面角守恒:属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。

晶体组成组成晶体的结构微粒(、、)在空间有规则地排列在一定的点上,这些有一定的几何形状,叫做晶格。

排有结构粒子的那些点叫做晶格的结点。

、、食盐的晶体模型,实际上是它们的晶格模型。

晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类:离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。

固体可分为晶体、非晶体和三大类。

具有整齐规则的几何外形、固定熔点和各向异性的固态物质,是物质存在的一种基本形式。

固态物质是否为晶体,一般可由予以鉴定。

晶体内部结构中的质点(原子、离子、分子)有规则地在呈周期性重复排列,组成一定形式的晶格,外形上表现为一定形状的几何多面体。

组成某种几何多面体的平面称为,由于生长的条件不同,晶体在外形上可能有些歪斜,但同种间夹角(晶面角)是一定的,称为晶面角不变原理。

晶体按其内部结构可分为七大晶系和14种晶格类型。

晶体都有一定的对称性,有32种对称元素系,对应的对称动作群称做晶体系点群。

单晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别

单晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别

单晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。

我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚~自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。

晶体共同特点:均匀性: 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

各向异性: 晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。

固定熔点: 晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。

规则外形: 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。

对称性: 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。

对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉维点阵,230种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解。

可参考《晶体学中的对称群》一书 (郭可信,王仁卉著)。

与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。

一般,无定型就是非晶英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态).晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。

首先提出这个概念的是凝固理论。

从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。

晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。

多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。

英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。

有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。

对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。

所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。

单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶,孪晶

单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶,孪晶

什么样的物质能够制造成非晶呢?从理论上说,任何物质只要它的液体冷却足够快,原子来不及整齐排列就凝固,那么原子在液态时的混乱排列被迅速冻结,就可以形成非晶(联想非晶薄膜的形成)。
但是,不同的物质形成非晶所需要的冷却速度大不相同。例如,普通的玻璃只要慢慢冷却下来,得到的玻璃就是非晶态的。而单一的金属则需要每秒高达一亿度以上的冷却速度才能形成非晶态。由于目前工艺水平的限制,实际生产中难以达到如此高的冷却速度,也就是说,普通的单一的金属难以从生产上制成非晶。
晶体共同特点:
均 匀 性: 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
各向异性:晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。
固定熔点:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。
规则外形:理想环境中生长的晶体应为凸多边形。
对 称 性: 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。
对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为:
单晶衍射仪的作用主要是测单晶样品的结构,对于已知结构可以进行精修,对于未知结构可以鉴定结构。
多晶衍射用于物相鉴定的原理与单晶衍射仪不同,它主要依据的是一个称为PDF文件的物相数据库,通过查找这个库中与样品衍射谱相同的物相来鉴定某个物相是否存在,因此,鉴定的必须是已知物相。这个库的来源主要通过单晶衍射来鉴定结构,如果没有这个数据库,多晶衍射一般就不能进行物相的鉴定。当然也可以进行指标化,但困难多了。
其他问题
请教:多晶衍射仪与单晶衍射仪
一般大家讲的衍射仪就是多晶衍射仪,需要的样品是多晶体。主要用于鉴定多相样品中的物相,以及定量相分析应力以及晶粒大小,有些多晶衍射仪上还配一些附件如织构仪,用于测量织构,高/低温台,用于测量样品在不同温度下的物相变化,这是一种原位测量。也有小角散射台,应力附件,微区分析等。

物理高中晶体知识点总结

物理高中晶体知识点总结

物理高中晶体知识点总结1. 晶体的结构晶体的结构主要有原子晶体、离子晶体、分子晶体和合金晶体。

原子晶体是由同一种原子组成,例如金属晶体;离子晶体是由正负离子组成,例如NaCl;分子晶体是由分子组成,例如甘油;合金晶体是由两种或两种以上不同的金属原子组成,例如青铜。

2. 晶体的晶格晶体的结构是由晶格和晶体的基本单位组成的。

晶格是晶体内部空间周期性排列的结构,晶格可以分为立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱面晶系、单斜晶系、三斜晶系。

晶体的基本单位是指构成晶体的最小部分,可以是原子、离子或分子。

3. 晶胞和晶系晶体是由晶体的基本单位重复堆叠而成的。

晶胞是晶体结构最小的重复单元,不同的晶体结构形成不同的晶胞结构。

晶系是由晶胞的平行和垂直关系来确定的,晶系有七种:立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱面晶系、单斜晶系、三斜晶系和三斜晶系。

4. 晶体的晶体类别晶体可以分为单晶、多晶和非晶体。

单晶是晶体中晶粒具有一定的形状和方向。

多晶是晶粒方向规则排列,但没有固定的晶粒形状。

非晶体是晶体没有任何长程周期性排列的结构,它的原子、离子或分子具有较弱的相互作用。

5. 晶体的衍射晶格的结构可以通过衍射现象进行分析。

当入射光波照射到晶体上时,晶格的周期性结构会导致光波的衍射现象,形成衍射图样。

通过观察衍射图样的规则性,我们可以得知晶体的结构。

6. 晶格的缺陷晶格中存在着一些缺陷,包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷包括空位缺陷、间隙原子、替位原子和杂质原子等;线缺陷包括位错和蠕滑体等;面缺陷包括晶界和位错堆垛等。

7. 晶体的物理性质晶体的物理性质包括晶体的热物性、光学性质、电学性质和力学性质等。

晶体的热物性质包括热膨胀、导热性和热容量等;光学性质包括吸收、散射和折射等;电学性质包括介电常数和电导率等;力学性质包括硬度、弹性模量和塑性等。

8. 晶体的应用晶体在电子学、光电子学、材料科学和生物科学等领域有着广泛的应用。

晶体材料可以用于制造半导体器件、激光器件、光学元件、电子元件和传感器等。

晶粒晶体晶胞关系

晶粒晶体晶胞关系

晶粒晶体晶胞关系
晶粒、晶体和晶胞是晶体学的关键概念,用于描述和研究晶体的结构和性质。

它们之间的关系如下:
1.晶粒:晶粒是指晶体中的一片小区域,由一组有序排列的
原子、离子或分子组成。

晶粒具有相同的晶体结构,但其大小和定向可能会有所不同。

晶粒的形状和尺寸取决于晶体的生长过程和晶体的结构。

2.晶体:晶体是由一组相同结构和定向的晶粒组成的固体物
质。

晶体具有周期性的排列结构,其原子或分子沿特定方向和方式排列。

晶体具有特定的晶胞结构,这意味着晶体中的相邻晶胞具有相同的结构和组成。

3.晶胞:晶胞是晶体中最小的重复单元,是晶体结构的基本
单位。

晶胞是一个三维空间中的几何体,其中包含了晶体中的原子、离子或分子的排列方式和相对位置。

晶胞的形状和尺寸基于晶格结构和晶体的对称性。

因此,晶粒是晶体的一部分,晶体由一组晶粒组成。

每个晶粒具有一定的晶胞结构,而晶胞是晶体结构的基本单位。

理解晶粒、晶体和晶胞的概念及其关系对于研究晶体的结构和性质非常重要。

这些概念在材料科学、固体物理、地质学和结晶学等领域都有广泛应用。

工程材料基础名词解释

工程材料基础名词解释

工程材料基础总结晶体:构成原子或离子、分子在三维空间呈现出周期性规则堆积排列的固体称为晶体;呈现无规则排列的固体为非晶体。

单晶体和多晶体:一个晶体中的原子完全按照一种规则排列,且原子规则排列的空间取向完全一致,则该晶体为单晶体;如果在一个晶体中虽然原子排列的规则完全相同,但晶体中不同部分之间原子规则排列的空间取向存在明显的不同(将晶粒放大后会出现明暗不同区域),则称为多晶体。

晶粒和晶界:在多晶体中,一个原子规则排列空间取向相同的部分称为一个晶粒。

在一个晶粒中,不同部分的原子规则排列之间有时也存在很小的空间取向差,将晶粒内这些相互之间原子规则排列空间取向存在很小差别的部分称为亚晶粒。

晶粒与晶粒之间的分界面称为晶粒界,简称晶界。

晶体结构:晶体中原子或离子、分子具有各自特征的规则排列称为该晶体的晶体结构。

晶格:为研究方便起见,对于由原子或离子构成的金属和无机非金属而言,可将其构成原子或离子视为质点,将这些分布于三维空间的质点按一定的规则以直线相连便构成由质点和直线形成的三维空间格子,将其称为晶格或点阵。

晶格中质点所占据的位置称为晶格的结点或平衡位置。

晶胞:将按照一定规则从晶体中取出的能够完全反映晶体原子或离子排列规则的最小晶体单元称为晶胞。

晶格(胞)常数和晶胞致密度:分别以、、表示晶胞平行于、、坐标轴的边长,称之为晶格(胞)常数。

它反映了晶胞的大小。

将晶胞中原子所占据体积与晶胞整体体积之比称为该晶胞的致密度。

晶面和晶向:在晶格中,任意取至少三个原子便可构成一个平面,这种由原子构成的平面称为晶面,晶面原子密度:单位面积晶面上具有的原子个数;任意取至少两个原子便可构成一个晶体中的方向,将这种由一列原子构成的方向称为晶向,晶向原子密度:沿晶向单位长度上所含原子个数。

原子排列完全相同,仅仅是空间位向不同的晶面(晶向)称为一个晶面族(晶向族)。

晶体各向异性:沿晶体不同晶向性能不同的现象。

产生原因:晶体不同晶向上原子或分子等排列规律不同。

第01章 晶体结构

第01章 晶体结构

1、体心立方晶格
① 体心立方晶格的晶胞(见右图)是由 八个原子构成的立方体,并在其立方 体的中心还有一个原子 ② 因其晶格常数 a=b=c ,通常只用常数 a 表示。由图可见,这种晶胞在其立方 体对角线方向上的原子是彼此紧密相 接触排列着的,则立方体对角线的长 度为31/2a,由该对角线长度31/2a上所分 布的原子数目(共2个),可计算出其 原子半径的尺寸r= 31/2a /4。 ③ 在体心立方晶胞中,因每个顶点上的 原子是同时属于周围八个晶胞所共有, 实际上每个体心立方晶胞中仅包含有: 1/8×8+1=2个原子。 ④ 属于这种晶格的金属有铁(<912℃, α-Fe) 、 铬 ( Cr ) 、 钼 ( Mo ) 、 钨 (w)、钒(V)等。
4 3 2 a 3 4 体心立方致密度= =68% 3 a
3
1.晶格的致密度及配位数
配位数:指晶格中任一原子周围所紧邻的最近且等距离的原子 数。配位数越大,原子排列也就越紧密。在体心立方晶格中, 以立方体中心的原子来看,与其最近邻等距离的原子数有8个, 所以体心立方晶格的配位数为8。面心立方晶格的配位数为12。 密排六方的配位数为12。
确定晶向指数的方法2
1. 建立坐标系 结点为原点,三棱 为方向,点阵常数为单位 ; 2. 在晶向上任两点的坐标(x1,y1,z1) (x2,y2,z2)。(若平移晶向或坐标, 让在第一点在原点则下一步更简 单); 3. 计算x2-x1 : y2-y1 : z2-z1 ; 4. 化成最小、整数比u:v:w ; 5. 放在方括号[uvw]中,不加逗号, 负号记 晶格模型
(C) 体心立方晶胞原子数
2、面心立方晶格
① 面心立方晶格的晶胞见右图也是由八个原 子构成的立方体,但在立方体的每一面的 中心还各有一个原子。 ② 在面心立方晶胞中,在每个面的对角线上 各原子彼此相互接触,其原子半径的尺寸 为r=21/2a/4。 ③ 因每一面心位置上的原于是同时属于两个 晶胞所共有,故每个面心立方晶胞中包含 有:1/8×8+1/2×6=4个原子。 ④ 属于这种晶格的金属有铝(Al)、铜(Cu )、镍(Ni)、铅(Pb)等。

晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别

晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别

晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。

我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚!自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。

晶体共同特点:均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

各向异性:晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。

固定熔点:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。

规则外形:理想环境中生长的晶体应为凸多边形。

对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。

对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为:离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,230种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解。

可参考《晶体学中的对称群》一书(郭可信,王仁卉著)。

与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。

一般,无定型就是非晶英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态).晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。

首先提出这个概念的是凝固理论。

从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。

晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。

多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。

英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。

有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。

对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。

所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。

科学总是喜欢极端,看得越远的镜子叫望远镜;看得越细的镜子叫显微镜。

晶胞晶体晶格晶界晶粒的关系

晶胞晶体晶格晶界晶粒的关系

晶胞晶体晶格晶界晶粒的关系1. 认识基础概念让我们先来聊聊这些科学名词——晶胞、晶体、晶格、晶界、晶粒。

别担心,听起来复杂,其实很简单。

想象你在拼乐高,每一个小块儿代表的就是这些概念中的一个部分。

1.1 晶胞:小小的基础单位晶胞,顾名思义,就是晶体的基本单位。

它是一个小小的立方体或其它几何形状的结构,像乐高的一个小块儿一样。

它包含了构成整个晶体的基本元素或分子。

这些晶胞像砖块一样一个个堆砌起来,组成了更大的晶体结构。

简单点说,晶胞就像你搭建乐高时的一个基础单元。

1.2 晶体:结构的整体当你把许多个晶胞按照一定的规律排列起来,就形成了一个晶体。

晶体就像是一个完整的乐高模型,它的每一部分都是由这些晶胞拼接而成的。

晶体的美妙之处在于它们的排列是有规律的,这种规律叫做晶格。

2. 晶格与晶体结构2.1 晶格:有序的排列晶格其实就是一种规则的排列方式,像棋盘上的格子一样。

每个晶胞都在一个特定的位置上,按照一定的规律排列,这样就形成了晶格。

不同的晶体有不同的晶格结构,比如立方体、六角形等。

就像不同的乐高模型可能有不同的形状和结构。

2.2 晶体的多样性由于晶格的不同,晶体有很多种类。

例如,钻石和石墨都是由碳元素构成的,但它们的晶格结构不同,所以它们的性质也大相径庭。

钻石的晶格非常紧密,所以它非常坚硬,而石墨的晶格则比较松散,导致它滑腻且易于剥离。

3. 晶界与晶粒:结构的细节3.1 晶界:界限的存在晶界就是不同晶粒之间的“隔阂”。

就像两个不同的乐高模型接触的地方一样,晶界是晶体中不同区域之间的界限。

晶界的存在可能会影响晶体的性质,比如它们可能会影响晶体的强度和韧性。

想象一下,如果你在搭建乐高时,接缝处拼接得不太好,那么整个模型的稳定性也会受到影响。

3.2 晶粒:大块的集合体晶粒是指晶体中的一个个小区域,每个区域都是由无数个晶胞组成的。

不同的晶粒有不同的晶体取向,就像不同的乐高模型部件可能朝向不同的方向。

晶粒的大小和分布会影响材料的整体性质,比如金属的强度和韧性。

晶粒度的定义

晶粒度的定义

晶粒度的定义晶粒度是指晶体中晶粒的尺寸和分布特征。

在晶体学中,晶粒度是描述晶体结构特征的一个重要参数,对于理解晶体性质和晶体生长过程具有重要的意义。

晶体是由一系列具有规则排列的原子、离子或分子组成的有序结构,具有均一的化学组成和晶体结构。

晶体中的晶粒是指由大量原子、离子或分子组成的微观颗粒,每个晶粒都具有相同的晶格结构。

晶粒度通常用晶粒的尺寸来描述,即晶体中晶粒的大小。

晶体中晶粒的尺寸和分布特征对晶体的物理性质、化学性质以及晶体的机械性能都有着重要的影响。

晶粒度的大小和分布决定了晶体的结晶度和晶界数量。

晶体的结晶度越高,晶体的性质也越好。

晶粒度越小,晶体的力学性能、热稳定性和硬度等性质也会有所提高。

晶体的晶粒度不仅受原始材料的性质和前处理工艺的影响,也受到晶体生长和晶体转变等过程的影响。

晶体生长过程中,晶粒的尺寸会随着时间的推移而增大,晶体在成长过程中,会和周围的晶粒进行竞争并吸收附近的杂质,从而改变晶体的晶粒度。

晶体转变过程中,晶粒的尺寸也会发生变化,例如晶体的熔化、再结晶和固溶等过程都会引起晶粒尺寸的变化。

为了描述晶体的晶粒度,人们使用了许多方法。

其中常用的方法包括光学显微镜观察、扫描电镜观察和X射线衍射分析等。

在光学显微镜观察中,使用光学显微镜对晶体进行观察,通过测量晶体图像中晶粒的大小来推算晶粒度。

扫描电镜观察则是使用扫描电子显微镜对晶体表面进行观察,通过观察晶粒的形态和尺寸来测量晶粒度。

X射线衍射分析则是通过测量晶体的衍射图案,来间接推测晶体的晶粒度。

晶粒度的控制在许多领域都有着重要的应用。

在材料科学中,通过控制晶粒度可以调控材料的力学性能、热稳定性和导电性等性质,从而制备出具有特殊性能的材料。

在金属材料的热处理中,通过控制合适的退火温度和时间,可以调控金属晶粒的尺寸和分布,从而改变材料的硬度、韧性和塑性等性能。

在半导体材料的制备中,通过控制晶粒度可以调控材料的电子结构和能带结构,从而实现对材料导电性能的控制。

晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别

晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别

要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念.我想学固体物理地或者金属材料地都会对这些概念很清楚!自然界中物质地存在状态有三种:气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成地具有规则地几何外形地固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复地排列.晶体共同特点:均匀性:晶体内部各个部分地宏观性质是相同地.各向异性:晶体种不同地方向上具有不同地物理性质.固定熔点:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样地温度.规则外形:理想环境中生长地晶体应为凸多边形.对称性:晶体地理想外形和晶体内部结构都具有特定地对称性.对晶体地研究,固体物理学家从成健角度分为:离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解.可参考《晶体学中地对称群》一书(郭可信,王仁卉著).与晶体对应地,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性地固体叫非晶,如玻璃,非晶碳.一般,无定型就是非晶英语叫,也有人叫(玻璃态).晶粒是另外一个概念,搞材料地人对这个最熟了.首先提出这个概念地是凝固理论.从液态转变为固态地过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒地成核长大.晶粒内分子、原子都是有规则地排列地,所以一个晶粒就是单晶.多个晶粒,每个晶粒地大小和形状不同,而且取向也是凌乱地,没有明显地外形,也不表现各向异性,是多晶.英文晶粒用表示,注意与是有区别地.有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒地取向关系都是很重要地组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数.对于大多数地金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗地面团肯定不好成型,容易断裂.所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术.科学总是喜欢极端,看得越远地镜子叫望远镜;看得越细地镜子叫显微镜.晶粒度也是这样地,很小地晶粒度我们喜欢,很大地我们也喜欢.最初,显微镜倍数还不是很高地时候,能看到微米级地时候,觉得晶粒小地微米数量是非常小地了,而且这个时候材料地力学性能特别好.人们习惯把这种小尺度晶粒叫微晶.然而科学总是发展地,有一天人们发现如果晶粒度在小呢,材料性能变得不可思议了,什么量子效应,隧道效应,超延展性等等很多小尺寸效应都出来了,这就是现在很热地,热得不得了地纳米,晶粒度在之间地晶粒我们叫纳米晶.个人收集整理勿做商业用途再说说非晶,非晶是无规则排列,无周期无对称特征,原子排列无序,没有一定地晶格常数,描叙结构特点地只有径向分布函数,这是个统计地量.我们不知道具体确定地晶格常数,我们总可以知道面间距地统计分布情况吧.非晶有很多诱人地特性,所以也有一帮子人在成天做非晶,尤其是作大块地金属非晶.因为它地应力应变曲线很特别.前面说了,从液态到到固态有个成核长大地过程,我不让他成核呢,直接到固态,得到非晶,这需要很快地冷却速度.所以各路人马一方面在拼命提高冷却速度,一方面在不断寻找新地合金配方,因为不同地合金配方有不同地非晶形成能力,通常有参数表征,叫玻璃化温度.非晶没有晶粒,也就没有晶界一说.也有人曾跟我说过非晶可以看成有晶界组成. 那么另一方面,我让他成核,不让他长大呢,不就成了纳米晶.人们都说,强扭地瓜不甜,既然都是抑制成核长大,那么从热力学上看,很多非晶,纳米晶应该不是稳态相.所以你作出非晶、纳米晶了,人们自然会问你热稳定性如何.后来,又有一个牛人叫卢柯,本来他是搞非晶地,读研究生地时候他还一直想把非晶地结构搞清楚呢(牛人就是牛人,选题这么牛,非晶地结构现在人们还不是很清楚).他想既然我把非晶做出来了,为什么我不可以把非晶直接晶化成纳米晶呢,纳米晶热啊,耶,这也是一种方法,叫非晶晶化法.既然晶界是一种缺陷,缺陷当然会影响材料性能,好坏先不管他,但是总不好控制.如果我把整个一个材料做成一个晶粒,也就是单晶,会是什么样子呢,人们发现单晶确实会有多晶非晶不同地性能,各向异性,谁都知道啊.当然还有其他地特性.所以很多人也在天天捣鼓着,弄些单晶来.现在不得不说准晶.准晶体地发现,是世纪年代晶体学研究中地一次突破.这是我们做电镜地人地功劳.年底,等人宣布,他们在急冷凝固地合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性地合金相,在晶体学及相关地学术界引起了很大地震动.不久,这种无平移同期性但有位置序地晶体就被称为准晶体.后来,郭先生一看,哇,我们这里有很多这种东西啊,抓紧分析,马上写文章,那段金属固体原子像地多地不得了,基本上是这方面地内容.准晶因此也被称为“中国像”.个人收集整理勿做商业用途再说说孪晶,孪晶地英文叫,孪晶其实是金属塑性变形里地一个重要概念.孪生与滑移是两种基本地形变机制.从微观上看,晶体原子排列沿某一特定面镜像对称.那个面叫栾晶面.很多教科书有介绍.一般面心立方结构地金属材料,滑移系多,已发生滑移,但是特定条件下也有孪生.加上面心立方结构层错能高,不容易出现孪晶,曾经一段能够在面心立方里发现孪晶也可以发很好地文章.前两年,马恩就因为在铝里面发现了孪晶,发了篇呢.卢柯去年也因为在纳米铜里做出了很多孪晶,既提高了铜地强度,又保持了铜良好导电性(通常这是一对矛盾),也发了个.这年头很值钱啊.像一个穷山沟,出了个清华大学生一样.现在,从显微学上来看单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶,加上孪晶.单晶与多晶,一个晶粒就是单晶,多个晶粒就是多晶,没有晶粒就是非晶.单晶只有一套衍射斑点;多晶地话,取向不同会表现几套斑点,标定地时候,一套一套来,当然有可能有地斑点重合,通过多晶衍射地标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系.如果晶粒太小,可能会出现多晶衍射环.非晶衍射是非晶衍射环,这个环均匀连续,与多晶衍射环有区别.纳米晶,微晶是从晶粒度大小角度来说地,在大一点地晶粒,叫粗晶地.在从衍射上看,一般很难作纳米晶地单晶衍射,因为最小物镜光栏选区还是太大.有做地么,不知道这个可不可以.孪晶在衍射上地表现是很值得我们学习研究地,也最见标定衍射谱地功力,大家可以参照郭可信,叶恒强编地那本《电子衍射在材料科学中应用》第六章.准晶,一般晶体不会有五次对称,只有,,,,次旋转对称(这个证明经常作为博士生入学考试题,呵呵).所以看到衍射斑点是五次对称地,对称地啊,其他什么地,可能就是准晶.个人收集整理勿做商业用途。

晶粒度的概念

晶粒度的概念

晶粒度的概念晶粒度是指晶体中晶粒的大小和形状。

晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则排列而成的固体物质,晶粒是晶体中具有相同晶体结构的一部分。

晶粒度的大小和形状对晶体的性质和性能有重要影响。

晶粒度的大小可以通过晶粒尺寸来描述,晶粒尺寸是指晶粒的最大线性尺寸。

晶粒度的大小与晶体的生长速率、晶体的形核和晶体的晶格缺陷等因素有关。

晶粒度越大,晶体的结构越完整,晶体的力学性能和热学性能也会相应提高。

例如,金属材料中的晶粒度越大,材料的强度和硬度越高,而塑料材料中的晶粒度越大,材料的韧性和耐热性越好。

晶粒度的形状可以通过晶粒形态来描述,晶粒形态是指晶粒的外形特征。

晶粒度的形状与晶体的生长条件、晶体的晶格结构和晶体的晶格缺陷等因素有关。

晶粒度的形状对晶体的力学性能、热学性能和光学性能等有重要影响。

例如,金属材料中的晶粒度呈等轴晶粒形态,材料的塑性和韧性较好,而纤维材料中的晶粒度呈纤维状晶粒形态,材料的强度和刚度较高。

晶粒度的大小和形状对晶体的性质和性能有重要影响。

首先,晶粒度的大小和形状会影响晶体的力学性能。

晶粒度越大,晶体的结构越完整,晶体的强度和硬度越高。

晶粒度的形状也会影响晶体的力学性能,不同形状的晶粒在受力时会有不同的应变和应力分布。

其次,晶粒度的大小和形状会影响晶体的热学性能。

晶粒度越大,晶体的热导率越高,热膨胀系数越低。

晶粒度的形状也会影响晶体的热学性能,不同形状的晶粒在传热过程中会有不同的热阻和热传导路径。

最后,晶粒度的大小和形状会影响晶体的光学性能。

晶粒度越大,晶体的透光性越好,折射率越高。

晶粒度的形状也会影响晶体的光学性能,不同形状的晶粒在光传播过程中会有不同的散射和吸收现象。

总之,晶粒度是晶体中晶粒的大小和形状的概念。

晶粒度的大小和形状对晶体的性质和性能有重要影响,包括力学性能、热学性能和光学性能等。

因此,在材料科学和工程中,研究和控制晶粒度的大小和形状是非常重要的。

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要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。

我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚!
自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态
固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体
晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。

晶体共同特点:
均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

各向异性:晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。

固定熔点:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。

规则外形:理想环境中生长的晶体应为凸多边形。

对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。

对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,230种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解。

可参考《晶体学中的对称群》一书(郭可信,王仁卉著)。

与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。

一般,无定型就是非晶英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态).
晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。

首先提出这个概念的是凝固理论。

从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。

晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。

多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而
且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。

英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。

有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。

对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。

所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。

科学总是喜欢极端,看得越远的镜子叫望远镜;看得越细的镜子叫显微镜。

晶粒度也是这样的,很小的晶粒度我们喜欢,很大的我们也喜欢。

最初,显微镜倍数还不是很高的时候,能看到微米级的时候,觉得晶粒小的微米数量是非常小的了,而且这个时候材料的力学性能特别好。

人们习惯把这种小尺度晶粒较微晶。

然而科学总是发展的,有一天人们发现如果晶粒度在小呢,材料性能变得不可思议了,什么量子效应,隧道效应,超延展性等等很多小尺寸效应都出来了,这就是现在很热的,热得不得了的纳米,晶粒度在1nm-100nm之间的晶粒我们叫纳米晶。

再说说非晶,非晶是无规则排列,无周期无对称特征,原子排列无序,没有一定的晶格常数,描叙结构特点的只有径向分布函数,这是个统计的量。

我们不知道具体确定的晶格常数,我们总可以知道面间距的统计分布情况吧。

非晶有很多诱人的特性,所以也有一帮子人在成天做非晶,尤其是作大块的金属非晶。

因为它的应力应变曲线很特别。

前面说了,从液态到到固态有个成核长大的过程,我不让他成核呢,直接到固态,得到非晶,这需要很快的冷却速度。

所以各路人马一方面在拼命提高冷却速度,一方面在不断寻找新的合金配方,因为不同的合金配方有不同的非晶形成能力,通常有Tg参数表征,叫玻璃化温度。

非晶没有晶粒,也就没有晶界一说。

也有人曾跟我说过非晶可以看成有晶界组成。

那么另一方面,我让他成核,不让他长大呢,不就成了纳米晶。

人们都说,强扭的瓜不甜,既然都是抑制成核长大,那么从热力学上看,很多非晶,纳米晶应该不是稳态相。

所以你作出非晶、纳米晶了,人们自然会问你热稳定性如何。

后来,又有一个牛人叫卢柯,本来他是搞非晶的,读研究生的时候他还一直想把非晶的结构搞清楚呢(牛人就是牛人,选题这么牛,非晶的结构现在人们还不是很清楚)。

他想既然我把非晶做出来了,为什么我不可以把非晶直接晶化成纳米晶呢,纳米晶热啊,耶,这也是一种方法,叫非晶晶化法。

既然晶界是一种缺陷,缺陷当然会影响材料性能,好坏先不管他,但是总不好控制。

如果我把整个一个材料做成一个晶粒,也就是单晶,会是什么样子呢,人们发现单晶确实会有多晶非晶不同的性能,各向异性,谁都知道啊。

当然还有其他的特性。

所以很多人也在天天捣鼓着,弄些单晶来。

现在不得不说准晶。

准晶体的发现,是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。

这是我们做电镜的人的功劳。

1984年底,D.Shechtman等人宣布,他们在急冷凝固的Al Mn合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性的合金相,在晶体学及相关的学术界引起了很大的震动。

不久,这种无平移同期性但有位置序的晶体就被称为准晶体。

后来,郭先生一看,哇,我们这里有很多这种东西啊,抓紧分析,马上写文章,那段金属固体原子像的A PL,PRL多的不得了,基本上是这方面的内容。

准晶因此也被D.Shechtman称为“中国像”。

斑竹也提到过孪晶,英文叫twinning,孪晶其实是金属塑性变形里的一个重要概念。

孪生与滑移是两种基本的形变机制。

从微观上看,晶体原子排列沿某一特定面镜像对称。

那个面叫栾晶面。

很多教科书有介绍。

一般面心立方结构的金属材料,滑移系多,已发生滑移,但是特定条件下也有孪生。

加上面心立方结构层错能高,不容易出现孪晶,曾经一段能够在面心立方里发现孪晶也可以发很好的文章。

前两年,马恩就因为在铝里面发现了孪晶,发了篇S cience呢。

卢柯去年也因为在纳米铜里做出了很多孪晶,既提高了铜的强度,又保持了铜良好导电性(通常这是一对矛盾),也发了个Science.这年头Science很值钱啊。

像一个穷山沟,除了个清华大学生一样。

现在,从显微学上来看单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶,加上孪晶。

单晶与多晶,一个晶粒就是单晶,多个晶粒就是多晶,没有晶粒就是非晶。

单晶只有一套衍射斑点;多晶
的话,取向不同会表现几套斑点,标定的时候,一套一套来,当然有可能有的斑点重合,通过多晶衍射的标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系。

如果晶粒太小,可能会出现多晶衍射环。

非晶衍射是非晶衍射环,这个环均匀连续,与多晶衍射环有区别。

纳米晶,微晶是从晶粒度大小角度来说的,在大一点的晶粒,叫粗晶的。

在从衍射上看,一般很难作纳米晶的单晶衍射,因为最小物镜光栏选区还是太大。

有做NBED的么,不知道这个可不可以。

孪晶在衍射上的表现是很值得我们学习研究的,也最见标定衍射谱的功力,大家可以参照郭可信,叶恒强编的那本《电子衍射在材料科学中应用》第六章。

准晶,一般晶体不会有五次对称,只有1,2,3,4,6次旋转对称(这个证明经常作为博士生入学考试题,呵呵)。

所以看到衍射斑点是五次对称的,10对称的啊,其他什么的,可能就是准晶。

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