晶向指数
材料化学术语
晶向指数,是指晶列通过轴矢坐标系原点的直线上任取一格点,把该格点指数化为最小整数,称为晶向指数,表示为[uvw]。
概论
在材料科学中,当讨论有关晶体的生长、变形和固态相变等问题时,常常会涉及晶体中原子的位置、原子列的方向和原子构成的平面。我们将空间点阵中各结点列的方向代表晶体中原子排列的方向,称为晶向;而通过空间点阵中的任意一组阵点的平面代表晶体中的原子平面,称为晶面
格子的格点可看成是分列在一系列平行,等距的直线系上,这些直线系称为晶列。一个无穷大的格子,可有无穷多种晶列。晶向指数:从该晶列通过轴矢坐标系原点的直线上任取一格点,把该格点指数化为互质整数,称为晶向指数,表示为[h,k,l]。
我们把穿过晶体的原子面(平面)称为晶面,它代表着晶体内某方位的原子面。表示晶面在晶体内空间方位的符号就称为晶面指数。把连接晶体中任意原子列的直线方向称为晶向,它代表着晶体内原子排列的方向。表示晶向在晶体内空间方向的符号就称为晶向指数。
那么不同的晶面和晶向具有不同的原子排列和不同的取向,因此材料的许多性质、力学行为、物理特性等都和晶面、晶向相关。
确定步骤
晶向指数的确定步骤如下:
(1)建立坐标系。以晶胞的某一阵点0为原点,3条棱边为坐标轴(x,y,z),并以晶胞棱边的长度(即晶胞的点阵常数a,b,c)分别作为坐标轴的长度单位。
(2)过原点O作一直线OP,使其平行于待定的晶向。
(3)在直线OP上选取距原点。最近的一个阵点,并确定该点的3个坐标值。
(4)将这3个坐标值化为最小整数u、v、w,加上方括号,[ u v w ]即为待定晶向的晶向指数,如果[ u v w ]中某个数值为负值,则将负号标注在这个数的上方。
性质
一个晶向指数并不是仅表示一个晶向,而是表示一组互相平行、方向一致的晶向。若所指的方向相反,则晶向指数的数字相同、但符号相反。由于晶体中的对称关系,原子排列情况相同、空间位向不同的一组晶向称为晶向族,用< u v w >来表示。注意,如果不是立方晶系,改变晶向指数的顺序所表示的晶向可能是不等同的。
六方晶系指数
六方晶系的晶面指数和晶向指数同样可以应用上述方法来标定。这时取a1,a2,c为晶轴,而a1轴与a2轴的夹角为120°,c轴与a1,a2轴垂直,如下图所示。但这样表示有缺点,同类型的晶面,其晶面指数不相类同,往往看不出它们之间的等同关系。例如[100]和[110]实际上是等同的晶向,但指数上反映不出来。为了克服这一缺点,通常采用另一种专用于六方晶系的指数。
根据六方晶系的对称特点,六方晶系采用a1、a2、a3及c4个坐标轴,a1、a2、a3轴之间的夹角均为120°,这样,其晶面指数就以(h k i l)4个指数表示。根据几何学可知,三维空间独立的坐标轴最多不超过3个。因此,前3个指数中只有两个是独立的,它们之间存在以下关系i=-(h+k)。晶面指数的具体标定方法如前所述。
参考资料
最新修订时间:2022-08-26 10:25
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概述
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