金相显微镜下的晶体结构

2016-05-27技术资料

日常生活中所用的食盐(NaCl)是晶体,近代工业上发展的单晶硅、发射激光的红宝石也是晶体。自然界中除了少数物质,如普通玻璃、塑料、赛璐珞等以外,绝大多数固体状态的无机物都是晶体。晶体有下列特点;组成晶体的基本质点(原子、离子或分子)在三维空间排列有一定规律,因而晶体一般都有规则的外形;具有一定的熔点;各向异性等。近代金相显微镜研究方法(如X射线晶体分析等)表明,所有金属在固态下都是晶体。

实际晶体中的各类质点(如离子、电子)虽然都在不停的运动着,而通常在讨论晶体的结构时,为了简化对问题的分析,都是从“静态”的概念出发,且常把构成晶体的原子看成是一个个固定的小球,而不再把它们细分为离子或电子。这样就可以认为晶体是由一个个原子的小球,按一定几何形状排列起来的。而且,可用晶体及晶格结构示意图(见图1)表示。

由图1-a可见,晶体中各原子部是紧密地堆积在一起的。但在研究晶体结构时,为了便于分析,常用一些设想的几何线条,将各原子的中心连接起来,并将每个原子抽象为一个几何质点,这样即得出一个抽象了的几何空间格架,称为晶格(见图1-b)。

晶格中各方位的原子层,叫做晶面。而晶面则又是由一行行的原子列所组成的。晶格中各原子列的位向叫晶向。在分析晶体时,为了简化起见,只需在晶格中取出一个能代表晶格的最小单元,即晶胞(见图1-c)。通过对晶胞的研究,可找出该晶体中原子的排列规律。

为金相显微镜研究晶体结构的需要,在结晶学中还规定用晶格常数来表示晶胞的几何尺寸。常用符号a、b及c表示,其尺寸单位为埃(Å=l×10-8厘米) 。三个晶轴间的夹角,以符号α、β、γ表示,其单位是度。

在晶体结构研究中,对于对称性较高的晶体只需要一、两个晶格常数即可表明;而对那些对称性低的复杂晶体,则需要较多的常数。如图l-c所示的立方晶格,其晶胞三个棱边相等(即a=b=c)。三个轴间夹角也相等,且均为直角;因此,只需要一个常数α,就足以表示其晶体结构的特征。