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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s307

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