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原子晶面的表示方法解析

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:晶面指数 晶面在坐标轴上切割量倒数的有理整数hkl,其沿轴线的长度等于基本晶胞棱边长度,用来确定通过原子的晶面在晶体空间点阵中的位置。晶面指数通常表示为括号内的数值,即、、、、和。立方体一整套6个相同的界面可用大括弧内的任一晶面指数{100}或{001}来表示。八面体的整套8个相同的晶面相应表示为{111}。金属的各向异性 各晶面的原子排列密度是不同的。这种单晶体在不同晶体方向上性能不一致性被称作各向异性。

原子晶面的表示方法解析

(1)晶面指数 晶面在坐标轴上切割量倒数的有理整数hkl,其沿轴线的长度等于基本晶胞棱边长度,用来确定通过原子的晶面在晶体空间点阵中的位置。例如立方体每个晶面都切割一个坐标轴,切割线段分别为(1,∞,∞)、(∞,1,∞)、(∞,∞,1),这些线段的倒数等于(1,0,0)、(0,1,0)、(0,0,1)。晶面指数(hk1)通常表示为括号内的数值,即(100)、(010)、(001)、(100)、(010)和(001)。在立方点阵中除立方晶面外,还有八面体晶面(111)和斜方十二面体晶面(110)(见图2-5)。这些指数不是仅一个晶面,而是一系列平行的面,此时要把这些指数框在一对大括弧内。立方体一整套6个相同的界面可用大括弧内的任一晶面指数{100}或{001}来表示。八面体的整套8个相同的晶面相应表示为{111}。

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图2-5 体心立方点阵的晶面和方向指数

(2)方向指数 为确定原子在晶体点阵中的行列方向指数,必须在一组平行晶面中找到一个通过坐标原点的晶面方向,并把单位晶胞(或点阵周期)棱边长作为1,求出此方向上任一点的坐标。把求出的此点坐标值转换成三个最小整数的对应数,用方括弧括起来,这个数值[uvw]就是给定方向和所有与其平行方向的指数。立方点阵中的基本方向示于图2-5,点阵x轴的指数为x—[100],y—[010]和z—[001],空间对角线的指数为[111]。立方点阵垂直于晶面[hk1]的方向指数[uvw]在数值上等于此晶面的指数。例如,x轴的指数等于[100],而垂直于x轴的晶面指数是(100)。

(3)金属的各向异性 各晶面的原子排列密度(被称作网状密度)是不同的。体心立方点阵(100)面上只有一个原子(4×1/4)。斜方八面体晶面(110)有两个原子,一个原子是由顶端各原子贡献的(4×1/4),另一个原子在立方体心部。在面心立方点阵中,原子密度最大的晶面是八面体晶面(111),而体心立方点阵最密的晶面是(110)。(www.xing528.com)

由于晶体点阵不同晶面和晶向上原子密度的差异,每种晶体的许多性能(化学物理、力学性能)都取决于相对于点阵方向的取样方向。这种单晶体在不同晶体方向上性能不一致性被称作各向异性。晶体是各向异性物质,有别于性能和方向无关的各向同性物质(玻璃、塑料等)。

(4)金属的伪各向同性 工业金属是多晶体,由大量各向异性的晶体构成。在大多数情况下,这些晶体在静态是杂乱分布的,因此在各个方向的性能几乎相等,也就是说多晶体物质是伪各向同性物质。

(5)金属的择优取向(织构)当金属受到外部加工条件的影响,如较大程度的冷变形,就会在某个方向显示出一定程度的取向优势,形成多晶体金属的各向异性特征。

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