金屬微納制造的分子動力學(xué)仿真（Molecular Dynamics Simulation，MDS）基礎(chǔ)是金屬晶體學(xué)，掌握金屬晶體學(xué)中的基本概念必不可少。

1.金屬晶體學(xué)中的基本概念羅列

(1)空間點陣及其描述，晶系和點陣類型；

(2)晶體取向的解析描述：晶面和晶向指數(shù)；

(3)晶體中原子堆垛的幾何學(xué)，堆垛次序，四面體和八面體間隙；

(4)晶體的對稱性，點群和空間群

本文介紹前兩點。

2.晶體和空間點陣

晶體的一個基本特征是其中的原子或原子集團都是有規(guī)律地排列的，這個規(guī)律就是周期性，即不管沿晶體的哪個方向看去，總是相隔一定距離就出現(xiàn)相同的原子或原子集團，這個距離叫做周期。顯然，沿不同方向有不同的周期。

晶體中原子和原子集團排列的周期規(guī)律可以用一些在空間中有規(guī)律分布的幾何點來表示，這些點的集合叫做空間點陣，每個幾何點叫做點陣的結(jié)點。注意：每個結(jié)點是一個原子或原子集團的幾何抽象，并不一定代表一個原子。設(shè)想用直線將各點連接起來，就形成了空間網(wǎng)絡(luò)，叫做晶格。

空間點陣可以看作是由最小的單元——平行六面體沿三維方向重復(fù)堆疊(或平移)而成的，如果這樣 的平行六面體體積最小或能反映點陣的對稱性，則這樣的平行六面體就叫做晶胞。不同的晶體區(qū)別在與晶胞的大小和形狀以及圍繞每個結(jié)點的原子種類。晶胞的大小取決于AB,AD和AE這三條棱的長度a.b和c，而形狀則取決于這些棱之間的夾角α，β和γ，我們吧a,b,c,α，β和γ著6個參量稱為點陣常數(shù)或晶格常數(shù)。按照晶胞的大小和形狀的特點，也就是按照6個點陣之間的關(guān)系和特點，可以將各種晶體歸為以下7種晶系(三斜，單斜，斜方，正方，立方，六方和菱方；準確的說，晶系是根據(jù)它的對稱性來劃分的)。其中晶系又可以組成14種點陣，在金屬晶體學(xué)種，我們主要研究立方種的三種（簡單立方，體心立方和面心立方）。

3.晶面指數(shù)和晶向指數(shù)

穿過晶體種某個或某幾個原子的平面稱為晶面，連接晶體中任意原子的直線方向稱為晶向。不同晶向和晶面具有不同的原子排列和不同的取向，因次，金屬材料的許多性質(zhì)和行為(如：各種物理性質(zhì)，力學(xué)行為，相變，X光和電子衍射特性等)和晶面晶向密切相關(guān)。表征晶向和晶面的方法有解析法，即用一組(3個或4個)數(shù)字表征晶面和晶向。這組數(shù)就稱為晶面指數(shù)和晶向指數(shù)，它們是材料工作者的共同語言。

(1)晶面指數(shù)(或稱密勒指數(shù))確定步驟如下：

a.建立三組一晶軸a,b,c為坐標軸的右手坐標系(注意a,b和c不一定互相垂直)各軸上的坐標單位分別為晶胞邊長a,b和c

b.找出待標晶面在a,b和c軸上的截距x,y和z

c.取截距的倒數(shù)1/x,1/y,1/z

d.將這些倒數(shù)轉(zhuǎn)化為三個互質(zhì)的證書h,k,l,使得h:k:l=1/x : 1/y : 1/z

e.將h,k和l置于小括號中，寫成(h,k,l)的形式，則(h,k,l)就是待標晶面的密勒指數(shù)。

(2)晶向指數(shù)確定步驟如下：

a.建立坐標系，如上述晶面的敘述，但令坐標原點在待標晶向上

b.找出該晶向上除原點以外的任一點坐標x,y和z

c.將x,y和z化為互質(zhì)的整數(shù)u,w和v，要求u：w：v=x : y :? z三數(shù)置于中括號內(nèi)，a'y就得到晶向指數(shù)[u v w]

d.將u,w和v三數(shù)置于中括號內(nèi)，a'y就得到晶向指數(shù)[u v w]

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4.立方中重要晶向的快速標注

[100]——晶軸；

[110]——面對角線；

[111]——體對角線

[112]——定點到對面面心的對角線

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的金属晶体学之基本概念（一）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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