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第1章 材料结构的晶体学基础 1

本章提要 1

1.1 晶体与晶体学 2

1.1.1 晶体的概念 2

1.1.2 晶体的基本特性 4

1.1.3 晶体结构理论的形成 6

1.2 晶体的基本对称性 7

1.2.1 对称操作 7

1.2.2 晶体可能的旋转对称性与7种晶系 10

1.2.3 晶体主要的点对称性特征及其点阵单胞的特点 12

1.2.4 晶体可能的平移对称性与14种布拉维点阵 16

1.3 晶体的各向异性及其对性能的影响 19

1.3.1 一些典型的各向异性例子 19

1.3.2 不同结构晶体对称性对性能的影响 20

1.3.3 不同对称性对性能影响的例子 22

1.4 X射线晶体结构分析基础 22

1.4.1 布拉格方程 22

1.4.2 X射线衍射强度 24

1.4.3 X射线衍射的结构因子 24

1.4.4 点阵类型引起的系统消光 26

1.4.5 X射线衍射的中心对称定律 27

1.4.6 X射线衍射与晶体所属晶系的关系 27

1.5 凝聚态物质的其他结构形式 28

1.5.1 非晶 28

1.5.2 液晶 29

1.5.3 准晶 32

本章重点 34

思考题 35

参考文献 35

第1章附录 36

附录1.1 部分元素温度因子exp［－2M（θ）］的获取方法及相关参数 36

附录1.2 部分元素吸收因子A（θ）的获取方法及相关参数 36

附录1.3 部分元素原子散射因子f的获取方法及相关参数 44

第2章 点对称性与晶体学点群 51

本章提要 51

2.1 变换、晶体几何与张量 52

2.1.1 变换的重要性 52

2.1.2 晶体几何及变换 52

2.1.3 张量概念简述 61

2.1.4 极射赤面投影及应用 64

2.2 群与对称操作 71

2.2.1 群与子群的概念 71

2.2.2 点对称操作的集合与点群 71

2.2.3 平移群 72

2.3 7种晶系与32种晶体学点群 72

2.3.1 晶体学点群概述 72

2.3.2 三斜晶系点群 73

2.3.3 单斜晶系点群 76

2.3.4 正交晶系点群 78

2.3.5 四方晶系点群 80

2.3.6 三方晶系点群 82

2.3.7 六方晶系点群 83

2.3.8 立方晶系点群 84

2.4 晶体学点群的特征 86

2.4.1 点群中的旋转群 86

2.4.2 点群的中心对称性 87

2.4.3 劳厄群 88

2.4.4 点群的X射线衍射多重性因子 89

本章重点 91

思考题 91

参考文献 91

第2章附录 93

附录2.1 点对称操作的国际符号及申夫利斯符号 93

附录2.2 常用点对称操作的操作矩阵 93

附录2.3 点群的国际符号表示规则 94

附录2.4 点群的国际符号及申夫利斯符号 95

附录2.5 32种点群的一般点和等效点分布以及对称元素分布的极射赤面投影图 95

附录2.6 具有32种点对称性晶体及其点阵常数举例 98

第3章 晶体的三维对称性与空间群 101

本章提要 101

3.1 空间群及其对称操作 102

3.1.1 空间群的概念 102

3.1.2 点式空间群 104

3.1.3 螺旋操作 108

3.1.4 滑移操作 110

3.1.5 商群 112

3.2 空间群特征概要 114

3.2.1 三斜晶系 115

3.2.2 单斜晶系 116

3.2.3 正交晶系 121

3.2.4 四方晶系 126

3.2.5 三方晶系 129

3.2.6 六方晶系 132

3.2.7 立方晶系 132

3.3 国际表简介 135

3.3.1 国际表题头 135

3.3.2 基本对称性信息 137

3.3.3 空间群单胞内不同位置的特性 141

3.3.4 空间群的识别 143

本章重点 144

思考题 144

参考文献 144

第3章附录 146

附录3.1 常用对称元素的图示符号 146

附录3.2 230种空间群的符号 147

第4章 无机晶体结构分析 151

本章提要 151

4.1 常见的无机晶体结构 153

4.1.1 单质晶体结构 153

4.1.2 AX型化合物 155

4.1.3 AX 2型化合物 157

4.1.4 AX 3型化合物 157

4.1.5 结构转变与概率占位 159

4.1.6 拓扑密堆化合物 162

4.1.7 其他复杂结构化合物 163

4.2 晶体对称性与衍射分析 165

4.2.1 非点式对称性造成的X射线系统消光 165

4.2.2 反常散射破坏X射线中心对称定律 167

4.2.3 非中心对称性的物理效应判别 170

4.2.4 强度统计分布函数N（z）检验法 172

4.2.5 中子衍射分析 173

4.3电子密度函数 177

4.3.1电子密度函数的推导 177

4.3.2电子密度函数的性质和形式 179

4.3.3原子占位分析 181

4.4 帕特森函数 182

4.4.1 帕特森函数的定义 182

4.4.2 帕特森函数的物理意义 183

4.4.3 帕特森函数的基本性质 184

4.4.4 帕特森函数的应用 186

4.5 无机晶体结构分析实践 188

4.5.1 晶体结构的函数分析法 188

4.5.2 未知材料晶体结构确认过程实例 190

4.5.3 已知材料的结构细节分析实例 192

本章重点 195

思考题 196

参考文献 196

第4章附录 198

附录4.1 与11种劳厄群对应的120种衍射群所涉及的空间群及其消光规律 198

第5章 晶体取向与多晶织构 205

本章提要 205

5.1 取向与织构 206

5.1.1 晶体取向 206

5.1.2 晶体学织构 208

5.1.3 多晶织构存在的普遍性及其应用 210

5.2 取向分布函数的数学原理 211

5.2.1 极密度分布函数 211

5.2.2 取向分布函数的数学式 212

5.2.3 取向分布函数的计算原理 213

5.2.4 多晶极图的X射线测定原理 214

5.2.5 背散射电子衍射原理及晶体取向检测 216

5.3 织构的表达与定量分析 222

5.3.1 立方晶系常用的取向空间 222

5.3.2 取向分布函数的表达方式 224

5.3.3 织构定量分析 228

5.3.4 织构与宏观性质的定量关系 229

5.4 金属塑性变形过程中取向的变化 230

5.4.1 位错滑移造成的塑性变形 230

5.4.2 滑移引起的取向变化 234

5.4.3 独立滑移系 238

5.4.4 孪生造成的塑性变形及取向变化 239

5.5 不同材料中织构含义的差异 242

本章重点 246

思考题 247

参考文献 247

第6章 晶体中的点缺陷 249

本章提要 249

6.1 点缺陷的热力学 250

6.1.1 点缺陷的基本热力学关系 250

6.1.2 平衡空位浓度的热力学分析 251

6.1.3 空位浓度的测量 253

6.1.4 自间隙原子的产生 255

6.2 晶体结构中点缺陷的组态 257

6.2.1 辐照条件下自间隙原子与空位的组态 257

6.2.2 被辐照结构在点缺陷的聚集和自组织 258

6.2.3 有序结构的点缺陷特征 261

6.3 离子晶体中的点缺陷对光学性质的影响 263

6.3.1 离子晶体中的色心 263

6.3.2 点缺陷与宝石的颜色 265

6.4 辐照回复及损伤 267

6.4.1 辐照后的回复 267

6.4.2 辐照损伤 269

本章重点 270

思考题 270

参考文献 270

第7章 晶体中的线缺陷 271

本章提要 271

7.1 位错应力场 273

7.1.1 直螺位错的弹性场和能量 274

7.1.2 直刃位错的弹性场和能量 275

7.1.3 混合位错的弹性场和能量 276

7.1.4 各向异性介质中的位错 277

7.2 位错受力 279

7.2.1 位错在外应力场下的受力 279

7.2.2 位错的线张力 280

7.2.3 位错线承受的化学力 283

7.2.4 位错映像力 285

7.2.5 非自由表面附近位错的受力 287

7.2.6 薄膜覆盖物对平行于表面的螺位错的作用力 290

7.3 晶体中的位错结构 293

7.3.1 典型晶体结构中的位错 293

7.3.2 单质晶体结构中全位错的分解 295

7.3.3 非单质晶体中的位错 300

7.4 液晶中的向错 304

7.4.1 向错的定义及类型 304

7.4.2 向错的应力场及能量 306

7.4.3 向错指向矢与特征量s 307

7.4.4 向错类型对液晶内织构的影响 308

本章重点 311

思考题 311

参考文献 312

第8章 晶体中的面缺陷 313

本章提要 313

8.1 晶体界面的取向特征 314

8.1.1 晶界的空间取向及自由度 314

8.1.2 晶界的取向差及其计算方法 315

8.1.3 多晶晶粒间的取向差分布 318

8.2 表面、晶界与相界的结构及特性 320

8.2.1 表面原子排列的TLK模型 320

8.2.2 界面能的各向异性 321

8.2.3 界面的位错模型 322

8.2.4 重合位置点阵（CSL）模型 325

8.2.5 晶体界面几何理论的普遍模型—O点阵 328

8.2.6 界面的现代原子结构理论 331

8.3 界面的取向及取向关系测定 332

8.3.1 相界面法向取向的测定 332

8.3.2 常见的取向关系 335

8.3.3 取向关系的测定 339

本章重点 345

思考题 345

参考文献 345

中英文名词索引 347