Page 58 - 理化检验-化学分册2017第八期
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王 荣: 机械装备的失效分析( 续前)第 ６ 讲 X 射线分析技术
具有在三维空间按一定几何规律排列的内部结构.
由于组成晶体的物质质点( 或称基元) 不同, 其排列
规律也多种多样, 所以就存在各种不同的物质.纯
金属型晶体的基元结构一般较为简单, 可看成是固
定的钢球, 此时晶体就是由这些钢球堆积而成, 如图
７a ) 所示, 铝、 铜、 铅、 金等金属在室温情况都属于这
种结构.化合物型晶体的基元结构相对复杂一些,
可能是由若干个离子构成的多面体.图 ７b ) 所示为
４＋ ２－
SiO ２ 的晶体模型, 其基元是由 ４ 个 Si 和 ４ 个 O
组成的四面体结构.
图 ８ 点阵结构示意图
Fi g 敭８ Schematicdia g ramoflatticestructure
a lattice b cell
( 又叫晶轴) x , , z , 见图 ８b ).一般以原点前、 右、
y
上为正方向, 以晶胞的棱边长度为单位长度.
晶体中由一系列基元所组成的平面叫晶面, 任
意两个基元之间连线所指的方向叫晶向.实际上,
晶体中并不是只存在一个晶面或晶向, 而是存在着
一系列平行等距排列的相同晶面或相同晶向, 这种
晶面族或晶向族是用数字符号( hkl ) 和 [ uvw ]来代
图 ７ 晶体结构示意图 表的, 叫晶面指数或晶向指数.两个相邻晶面间的
Fi g 敭７ Schematicdia g ramsofcr y stalstructures 垂直距离d 称为晶面间距, 它是一个重要的结构参
a p uremetalcr y stalmodel t yp eAl b SiO ２cr y stalmodel 数.基元排列相同但空间位相不同的所有晶向族称
在研究晶体时, 往往把构成晶体的实际质点( 基 为等效 晶 向 族, 用 ‹ uvw › 表 示. 如 立 方 晶 系 中 的
元) 抽象成纯粹的几何点( 阵点), 这种由阵点有规律 ‹ １００ › 等 效 晶 向 族 包 括 了 [ １００ ],[ ０１０ ],[ ００１ ],
地周期性重复排列所构成的空间几何图形称为空间 [ １００ ],[ ０１０ ],[ ００１ ] 共 ６ 个晶向族.
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点阵, 或称布拉菲( Bravais ) 格子.晶体结构是一种 取晶面族中距原点最近的那个面与各轴的截距
点阵结构, 但前者是具体的, 由原子构成; 而后者是 的倒数, 并化为最小简单整数, 放在圆括号里, 即为
抽象的, 由几何点构成.点阵在空间分布是无限延 该晶面族的晶面指数, 如( hkl ), 如果所求的晶面在
伸的, 即点阵中所含有的阵点数是无限多的, 每个阵 坐标轴上的截距为负值, 则在相应的指数上加一负
点都具有相同的环境.把点阵用直线连接起来形成 号, 如( １１１ ).在晶体结构中, 有些晶面族虽然在空
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的空间格子称为晶格, 晶格中的阵点排列仍具有周 间的位相不同, 但其原子排列的情况完全相同, 晶面
期性, 见图 ８a ).为了研究方便, 常从晶格中选取一 间距也相同, 这些晶面族属于同一个等效晶面族, 用
个能够完全反映晶格特征的最小平行六面体, 这个 { hkl } 表示.如在立方晶系中,{ １００ } 等效晶面族包
最小的几何单元就称为晶胞( 或称单胞), 见图 ８a ) 含了( １００ ),( ０１０ ),( ００１ ),( １００ ),( ０１０ ),( ００１ ) 共 ６
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中由 ８ 个黑点构成的平行六面体.晶胞的大小和形 个晶面族.
状常用构成晶胞的 ３ 根棱边的长度 a , b , c 及棱边 根据晶体的宏观对称性, 布拉菲于 １８４９ 年首先
间的夹 角α , , γ 表 示, 总 称 为 晶 格 常 数 或 点 阵 常 用数学方法推导出能够反映空间点阵全部特征的单
β
数, 其中α ,, γ 依次为 bＧc , aＧc , aＧb 间的夹角.常将 位平行六面体只有 １４ 种, 分别属于立方、 四方、 菱
β
晶胞中 ３ 条相交于一点的棱边设置为 ３ 个 坐标轴 方、 六方、 正交、 单斜、 三斜共 ７ 个晶系.
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