晶體材料的結(jié)構(gòu)

目錄

第一章 晶體與晶體學(xué)

第一節(jié) 晶體學(xué)概述

一、引言

二、經(jīng)典晶體學(xué)

三、近代晶體學(xué)

第二節(jié) 晶體與晶體材料

一、晶體的概念

二、液晶與非晶體

三、晶體的特征

四、晶體材料

第三節(jié) 晶體的基本對(duì)稱(chēng)性

一、對(duì)稱(chēng)操作

二、七種晶系

三、十四種布拉菲點(diǎn)陣

四、不同晶系的單胞

五、二維點(diǎn)陣

參考文獻(xiàn)

第二章 晶體學(xué)點(diǎn)群

第一節(jié) 點(diǎn)群

一、點(diǎn)群與平移群的概念

二、點(diǎn)群的用途

三、點(diǎn)群的推導(dǎo)方法

第二節(jié) 屬于每種晶系的晶體學(xué)點(diǎn)群

一、三斜晶系

二、單斜晶系

三 正交晶系

四、四方晶系

五、三方晶系

六、六方晶系

七、立方晶系

第三節(jié) 其他推導(dǎo)32種點(diǎn)群的方法

一、旋轉(zhuǎn)群推導(dǎo)法

二、循環(huán)群推導(dǎo)法

第四節(jié) 勞厄群

一、中心對(duì)稱(chēng)定律

二、11種勞厄群

三 二維點(diǎn)群和二維勞厄群

附錄

附錄一 表達(dá)32種點(diǎn)群對(duì)稱(chēng)性的極射赤面投影圖

附錄二 常用點(diǎn)對(duì)稱(chēng)操作的操作矩陣

參考文獻(xiàn)

第三章 空 間群

第一節(jié) 點(diǎn)式空間群

一、概述

二、推導(dǎo)點(diǎn)式空間群

第二節(jié) 非點(diǎn)式操作

一、螺旋操作

二、滑移操作

三 空間群的商群和點(diǎn)群

四、一般等效位置

第三節(jié) 各晶系空間群特征概要

一、三斜晶系

二、單斜晶系

三、正交晶系

四 四方晶系

五、三方晶系

六、六方晶系和立方晶系

七、二維空間群（平面群）

第四節(jié) 國(guó)際表簡(jiǎn)介

一、國(guó)際表題頭

二、國(guó)際表概閱

三 識(shí)別空間群

附錄 230種空間群的符號(hào)

參考文獻(xiàn)

第四章 無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)分析

第一節(jié) 常見(jiàn)的無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)

一、單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)

二、AX型化合物

三、AX2型化合物

四、AX3型化合物

五、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及概率占位

六、拓樸密堆型化合物

第二節(jié) 晶體X射線(xiàn)衍射分析簡(jiǎn)述

一 單晶四圓X射線(xiàn)衍射儀原理簡(jiǎn)介

二、X射線(xiàn)多晶衍射法識(shí)別晶系

三 單胞內(nèi)的原子數(shù)

四、X射線(xiàn)多晶衍射譜的指數(shù)化

第三節(jié) X射線(xiàn)衍射與晶體對(duì)稱(chēng)性

一、系統(tǒng)消光

二、反常散射破壞中心對(duì)稱(chēng)定律

三 物理性能判別非中心對(duì)稱(chēng)性

四、強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)N（z）檢驗(yàn)法

五 空間群的衍射群

第四節(jié) 電子密度函數(shù)

一、電子密度函數(shù)的推導(dǎo)

二、電子密度函數(shù)的性質(zhì)和形式

三、原子占位分析

第五節(jié) 帕特森（Patterson）函數(shù)

一、函數(shù)定義

二、函數(shù)的物理意義

三、函數(shù)的基本特征

四、帕特森函數(shù)的對(duì)稱(chēng)性

第六節(jié) 常見(jiàn)無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定

一、概 述

二、粉末衍射法獲得的結(jié)構(gòu)因子

三、模型分析法

四、帕特森函數(shù)法和電子密度函數(shù)法

五、實(shí)例分析

第七節(jié) 中子衍射結(jié)構(gòu)分析

一、衍射用中子波

二、原子對(duì)中子的散射與吸收

三、結(jié)構(gòu)分析特征

四、中子衍射試樣

附錄120種衍射群所對(duì)應(yīng)的空間群及其消光規(guī)律

參考文獻(xiàn)

第五章 晶體取向與多晶體織構(gòu)

第一節(jié) 取向與織構(gòu)

一、晶體取向

二、晶體學(xué)織構(gòu)

三 多晶材料各向異性的利用

第二節(jié) 取向分布函數(shù)的數(shù)學(xué)原理

一 極密度分布函數(shù)

二、取向分布函數(shù)

三、完整極密度分布計(jì)算取向分布函數(shù)原理

第三節(jié) 織構(gòu)的表達(dá)與定量分析

一、立方晶系的取向空間

二、取向分布函數(shù)的表達(dá)方法

三、織構(gòu)的定量分析

四、六方晶系與四方晶系的取向空間

第四節(jié) 塑性變形晶體學(xué)與變形織構(gòu)

一、位錯(cuò)滑移

二、機(jī)械孿生

三、晶體在塑性變形過(guò)程中的轉(zhuǎn)動(dòng)

四、多晶體冷變形織構(gòu)

五、變形織構(gòu)的理論計(jì)算

參考文獻(xiàn)

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)較為系統(tǒng)地闡述了晶體材料的各種對(duì)稱(chēng)性和常見(jiàn)晶體結(jié)構(gòu)，尤其對(duì)無(wú)機(jī)晶體結(jié)

構(gòu)及其表述方法作了較為細(xì)致的介紹；并針對(duì)當(dāng)前金屬材料發(fā)展的特色增加了先進(jìn)金屬材

料結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容：介紹和分析了金屬間化合物材料以及一些新材料的結(jié)構(gòu)，同時(shí)還論述

了晶體取向分析、定量計(jì)算以及理論模擬的方法等。本書(shū)的背景側(cè)重于金屬晶體材料。借

助本書(shū)，讀者可從材料工程角度，對(duì)材料晶體學(xué)和晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)有較深入的了解和一定程

度的知識(shí)更新；同時(shí)還可以對(duì)晶體材料的對(duì)稱(chēng)性、常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，尤其是金屬晶體結(jié)構(gòu)及其表

述方法有較為系統(tǒng)的了解：熟悉簡(jiǎn)單晶體結(jié)構(gòu)測(cè)量的基本原則，初步掌握晶體材料各向異

性的表述方法、生成理論及其實(shí)際應(yīng)用；為在材料科學(xué)與工程領(lǐng)域進(jìn)行新工藝的開(kāi)發(fā)和新

材料的研究奠定良好的基礎(chǔ)。

本書(shū)可作為材料專(zhuān)業(yè)本科生、碩士研究生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)教材，以及材料專(zhuān)業(yè)博士研究

生的專(zhuān)業(yè)參考書(shū)，也可作為材料專(zhuān)業(yè)科研人員、高等院校教師或冶金企業(yè)工程技術(shù)人員的

參考資料。

《現(xiàn)代晶體學(xué)》卷2論述晶體的結(jié)構(gòu)，它是《現(xiàn)代晶體學(xué)》卷1的續(xù)集.卷1論述晶體的對(duì)稱(chēng)性、晶體幾何和研究晶體原子結(jié)構(gòu)和實(shí)際結(jié)構(gòu)的方法，本卷論述晶體點(diǎn)陣的原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)概念、晶體點(diǎn)陣動(dòng)力學(xué)和實(shí)際晶體的微結(jié)構(gòu).晶體結(jié)構(gòu)是在一定熱力學(xué)條件下，在晶體形成和生長(zhǎng)的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的.《現(xiàn)代晶體學(xué)》卷3將處理這些問(wèn)題.《現(xiàn)代晶體學(xué)》卷4將闡明已形成的晶體如何決定著晶體的物理性質(zhì).

本卷第1章詳細(xì)介紹的基礎(chǔ)知識(shí)包括：晶體原子結(jié)構(gòu)的理論、原子間化學(xué)鍵的理論、晶體化學(xué)的基本概念、晶體結(jié)構(gòu)形成和點(diǎn)陣能的幾何原理與對(duì)稱(chēng)性原理.

第2章敘述元素、無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物、金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)的主要類(lèi)型.大多數(shù)晶體學(xué)書(shū)籍實(shí)際上忽略了聚合物、液晶和生物晶體、生物大分子的結(jié)構(gòu)，本書(shū)則對(duì)它們進(jìn)行了認(rèn)真的介紹.以上兩章由伐因斯坦執(zhí)筆.

第3章敘述晶體點(diǎn)陣的電子理論和能帶結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí).

第4章涉及晶格動(dòng)力學(xué)和相變.討論的問(wèn)題主要是：晶體中原子的振動(dòng)，晶體的熱容量和熱傳導(dǎo)，以及晶體熱力學(xué)特性、對(duì)稱(chēng)性和相變的關(guān)系.第3章和第4章由弗里特金執(zhí)筆.其中的4.8節(jié)由E.B.Loginov編寫(xiě).這兩章是晶體學(xué)和固體物理之間的橋梁，它們?yōu)榫w的許多物理性質(zhì)的處理提供了微觀的方案.

最后，第5章不再把晶體結(jié)構(gòu)看做由原子組成的具有嚴(yán)格周期性的系統(tǒng)，而是看做存在各種缺陷的實(shí)際結(jié)構(gòu).這一章對(duì)晶體缺陷的主要類(lèi)型進(jìn)行了分類(lèi)和分析，重點(diǎn)介紹位錯(cuò)理論.這些知識(shí)有助于我們理解卷3涉及的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制.同時(shí)，它們還為閱讀論述晶體物理性質(zhì)的卷4打下了基礎(chǔ)，因?yàn)樵S多物理性質(zhì)，特別是力學(xué)性質(zhì)與實(shí)際結(jié)構(gòu)密切相關(guān).第5章由英丹博姆執(zhí)筆.

作者對(duì)為本書(shū)的編寫(xiě)提供過(guò)幫助的L.A.Feigin， A.M.Mikhailov， V.V.Udalova， G.H.Tishchenko， I.I.Man， E.M.Volonkova以及其他許多同事表示感謝.

B·K·伐因斯坦V·M·弗里特金V·L·英丹博姆

1982年4月于莫斯科

譯者的話(huà)

第二版序

序

第三版前言

第二版前言

前言

第一章　晶體原子結(jié)構(gòu)的形成原理

第二章　晶體結(jié)構(gòu)的主要類(lèi)型

第三章　晶體的能帶結(jié)構(gòu)

第四章　點(diǎn)陣動(dòng)力學(xué)和相變

第五章　實(shí)際晶體的結(jié)構(gòu)

第六章　結(jié)構(gòu)晶體學(xué)的新進(jìn)展

參考文獻(xiàn)

結(jié)構(gòu)特征：空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（如金剛石、晶體硅、二氧化硅等）。

原子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

①由原子直接構(gòu)成晶體，所有原子間只靠共價(jià)鍵連接成一個(gè)整體。

②由基本結(jié)構(gòu)單元向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

③破壞共價(jià)鍵需要較高的能量。

在原子晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上排列著中性原子，原子間以堅(jiān)強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，如單質(zhì)硅（Si）、金剛石（C）、二氧化硅（SiO₂）、碳化硅（SiC）金剛砂、金剛石（C）和氮化硼B(yǎng)N（立方）等。以典型原子晶體二氧化硅晶體（SiO₂方石英）為例，每一個(gè)硅原子位于正四面體的中心，氧原子位于正四面體的頂點(diǎn)，每一個(gè)氧原子和兩硅原子相連。如果這種連接向整個(gè)空間延伸，就形成了三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的巨型“分子”。

圖片“比較金剛石和石英的晶體和晶胞”為金剛石面心立方晶胞。金剛砂（SiC）的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，只是C骨架結(jié)構(gòu)中有將與C相連的4個(gè)C原子換為Si，再以Si為中心形成頂角為C的正四面體，形成C－Si交替的空間骨架。石英（SiO₂）結(jié)構(gòu)中Si和O以共價(jià)鍵相結(jié)合，每一個(gè)Si原子周?chē)?個(gè)O原子排列成以Si為中心的正四面體，許許多多的Si－O四面體通過(guò)O原子相互聯(lián)接而形成巨大分子。圖片“比較金剛石和石英的晶體和晶胞”（b′）為面心立方晶胞。