晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)

晶體學(xué)基礎(chǔ)晶面間距倒易點(diǎn)陣三種典型的晶體結(jié)構(gòu)晶面間距(d)：兩個(gè)相鄰的平行晶面間的垂直距離。對(duì)立方晶系而言：一般是晶面指數(shù)數(shù)值越小，其面間距較大，并且其陣點(diǎn)密度較大，而晶面指數(shù)數(shù)值較大的則相反。晶面間距晶面間距(d)公式：立方晶系：四方晶系：正交晶系：晶面間距晶面夾角的計(jì)算公式立方晶系正方晶系晶面間距(100)intersectswithaat1 bat￥

\(100) cat￥

(200)intersectswithaat1/2 bat￥

\(200) cat￥

(110)intersectswithaat1 bat1 \(110) cat￥

立方晶系中點(diǎn)陣常數(shù)與晶面的關(guān)系倒易點(diǎn)陣1）倒易點(diǎn)陣概念倒易點(diǎn)陣是一個(gè)古老的數(shù)學(xué)概念，最初德國(guó)晶體學(xué)家布拉未所采用，1921年愛瓦爾德發(fā)展了這種晶體學(xué)表達(dá)方法。正點(diǎn)陣：與晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)，描述晶體中物質(zhì)的分布規(guī)律，是物質(zhì)空間或正空間。倒易點(diǎn)陣：與晶體中的衍射現(xiàn)象相關(guān)，描述的是衍射強(qiáng)度的分布，是倒空間。倒易點(diǎn)陣是由正點(diǎn)陣派生出的幾何圖像，是晶體點(diǎn)陣的另一種表達(dá)形式。可以將晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與其電子或X射線衍射斑點(diǎn)很好聯(lián)系起來(lái)。我們觀測(cè)到的衍射花樣實(shí)際上是滿足衍射條件的倒易點(diǎn)陣的投影。倒易點(diǎn)陣已成為解釋物質(zhì)衍射現(xiàn)象、揭示晶體結(jié)構(gòu)、以及理論研究中不可缺少的手段和工具倒易點(diǎn)陣La3Cu2VO9晶體的電子衍射圖倒易點(diǎn)陣的定義假設(shè)給定一個(gè)基矢為a,b,c的正點(diǎn)陣，則必然有一個(gè)倒易點(diǎn)陣與它相對(duì)應(yīng)，記倒易晶胞的基矢為a*,b*,c*，兩者之間的關(guān)系為：分布將上式點(diǎn)乘a，b，c得到：a·a*=b·b*=c·c*=1

a·b*=a·c*=b·a*=b·c*=c·a*=c·b*=0

dababcc*c*

a,c*b;

c*=(a,b構(gòu)成的平行四邊形的面積）/（晶胞體積）＝1/dab[001]*(001)倒易點(diǎn)陣的定義倒易點(diǎn)陣與正點(diǎn)陣正點(diǎn)陣晶胞基矢：a,b,c點(diǎn)陣矢量：

倒易點(diǎn)陣晶胞基矢：a*,b*,c*倒易點(diǎn)陣矢量：它的端點(diǎn)是hkl倒易陣點(diǎn)，如果h,k,l取遍所有整數(shù)值，既構(gòu)成無(wú)窮盡的倒易點(diǎn)陣，正如正空間點(diǎn)陣矢量的端點(diǎn)處的陣點(diǎn)構(gòu)成正點(diǎn)陣一樣。倒易點(diǎn)陣與正點(diǎn)陣對(duì)應(yīng)關(guān)系1）單位是互為倒易的，正空間長(zhǎng)度單位為nm,倒易空間的長(zhǎng)度單位為1/nm.2）正點(diǎn)陣的晶胞形狀是互為倒易的，長(zhǎng)軸變短軸，銳角變鈍角。倒易點(diǎn)陣的作法

首先求基矢，然后利用基矢繪圖。由a,b,c,α,β,γ求a*,b*,c*,α*,β*,γ*進(jìn)而求倒易點(diǎn)陣.同樣可求得b*,c*。同樣可求得α

*,β

*。正空間七大晶系在倒易空間它的晶系仍然不變。正空間所有的矢量運(yùn)算-埸論，在倒易空間均能用。對(duì)于一種正點(diǎn)陣，其倒易點(diǎn)陣是唯一的，與基矢的選取無(wú)關(guān).

正、倒點(diǎn)陣在晶體幾何中的關(guān)系

正、倒點(diǎn)陣在晶體幾何中的關(guān)系1）正點(diǎn)陣中的一個(gè)方向[uvw]垂直與倒易點(diǎn)陣中的一個(gè)同名晶面（uvw）*,即[uvw]⊥（uvw）*。倒易點(diǎn)陣中的一個(gè)方向[hkl]*垂直于正點(diǎn)陣中的同名晶面(hkl).[hkl]*⊥(hkl)（證明）2）正點(diǎn)陣中，晶面（hkl）的面間距dhkl是其同名倒易矢量長(zhǎng)度ghkl的倒數(shù)，即dhkl=1/ghkl;（證明）倒易點(diǎn)陣中，晶面（uvw）*的面間距duvw*是正點(diǎn)陣中同名矢量長(zhǎng)度ruvw的倒數(shù)，即duvw*＝1/ruvw。課堂習(xí)題1.試求出立方晶系[111]晶帶的倒易點(diǎn)陣平面。解：利用晶帶定律：HU+KV+LW=0ⅰ，用試探法，根椐晶帶定律找出不共線的的兩個(gè)倒易點(diǎn)。代入晶帶定律檢證ⅱ，利用公式計(jì)算兩倒易點(diǎn)對(duì)應(yīng)倒易矢量的長(zhǎng)度和夾角。根椐點(diǎn)陣特征周期性，繪出晶帶其它的倒易點(diǎn)。

課堂習(xí)題已知兩個(gè)晶面（h1k1l1）,（h2k2l2）,即可利用晶帶軸定律，求出晶帶軸。h1k1l1h1k1l1u:v:w=h2k2l2h2k2l2例（－102）面與（－342）面的晶帶軸計(jì)算。晶帶與倒易面正空間倒空間晶帶正空間與倒空間對(duì)應(yīng)關(guān)系圖晶帶與倒易面純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):以金屬鍵結(jié)合，失去外層電子的金屬離子與自由電子的吸引力。無(wú)方向性，對(duì)稱性較高的密堆結(jié)構(gòu)。常見結(jié)構(gòu)：體心立方bccBody-centeredcubic面心立方fccFace-centeredcubic密堆六方hcpHexagonal

close-packed體心立方1.晶胞原子數(shù)：每個(gè)晶胞包含的原子數(shù)目。BCC晶胞中,角上原子同時(shí)屬于8個(gè)相鄰的晶胞,因而每個(gè)晶胞占1/8；中心原子完全屬于這個(gè)晶胞。所以一個(gè)體心立方晶胞所含的原子數(shù)為2個(gè)。2.原子半徑：晶胞中相距最近的兩個(gè)原子之間距離的一半,或晶胞中原子密度最大的方向上相鄰兩原子之間距離的一半稱為原子半徑(r)。BCC的r與a之間的關(guān)系為：r＝3/4a

原子位置體心立方晶格的晶胞中,八個(gè)原子處于立方體的角上,一個(gè)原子處于立方體的中心,角上八個(gè)原子與中心原子緊靠。具有體心立方晶格的金屬有鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)、α-鐵(α-Fe,<912℃)等。體心立方晶胞特征：晶格常數(shù)：a=b=c,α=β=γ=90°

體心立方體心立方3.致密度：晶胞中所包含的原子所占有的體積與該晶胞體積之比稱為致密度。致密度越大,原子排列緊密程度越大。體心立方晶胞的致密度為：68％

4.配位數(shù)：晶體結(jié)構(gòu)中任一原子與最近鄰且等距離的原子數(shù)目。BCC：8個(gè)體心立方原子位置立方體的八個(gè)頂角和體心

體心立方中原子排列面心立方原子位置：立方體的八個(gè)頂角和每個(gè)側(cè)面中心具有這種晶格的金屬有鋁(Al)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、γ-鐵(γ-Fe,912℃～1394℃)等面心立方中原子排列(d)甲烷晶體

四種具有面心立方點(diǎn)陣的晶體

密堆六方原子位置12個(gè)頂角、上下底心和體內(nèi)3個(gè)

在密堆六方晶格中密排面為{0001}，密排方向?yàn)?lt;1120>金屬：鎂(Mg)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、鈹(Be)等三種晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)總結(jié)其他材料的晶體結(jié)構(gòu)將兩個(gè)原子為一組，滿足面心立方關(guān)系。側(cè)面原子不在中心面心正方三斜晶體結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響晶體結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響Contrastinmechanicalbehaviorof(a)aluminum(relativelyductile)and(b)magnesium(relativelybrittle)resultingfromtheatomic-scalestructureComparisonofcrystalstructuresfor(a)aluminum(FCC)and(b)magnesium(HCP).成分晶體結(jié)構(gòu)硬度導(dǎo)電性加工性能金剛石C立方晶系高不導(dǎo)電差石墨C六方晶系低導(dǎo)電好晶體結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響ABCCBBBBCCCCCBBBAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAACCBAA（111）面原子排列平面示意圖[110]A層原子緊密排列，第二層可排B與C位置，但不可在第二層上同時(shí)排B與C位置BBB面心結(jié)構(gòu)原子堆垛示意圖密排六方結(jié)構(gòu)原子堆垛示意圖體心結(jié)構(gòu)原子堆垛示意圖BBBBBBAAAAAAAAAAAAAAAAA體心立方堆垛：密排面為（110）ABABAB不是最密排結(jié)構(gòu)BBBBAAAAAA[111]（110）面原子平面排列示意圖BBBBBB晶體結(jié)構(gòu)中的間隙晶體結(jié)構(gòu)中的間隙1．面心立方.八面體間隙：位置是立方體的正中心和每一個(gè)棱邊中心，其數(shù)目=1+12×1/4=4棱邊長(zhǎng)設(shè)原子半徑為rA，間隙中能容納的最大圓球子半徑rB，則rB/rA=0.414晶體結(jié)構(gòu)中的間隙b.面心立方四面體間隙：位于由一個(gè)頂角原子和三個(gè)面中心原子連接成的正四面體中心，數(shù)目為8，rB/rA=0.225晶體結(jié)構(gòu)中的間隙3．體心立方八面體間隙：位于立方體每個(gè)面中心和每根棱中間，數(shù)目為6。間隙大?。?lt;100>

rB/rA=0.15，<110>

rB/rA=0.633晶體結(jié)構(gòu)中的間隙體心立方四面體間隙位于兩個(gè)體心原子和兩個(gè)頂角原子所組成的四面體中心，數(shù)目為12。rB/rA=0.29密排六方：與面心立方結(jié)構(gòu)相比，這兩種結(jié)構(gòu)的八面體和四面體的形狀完全相似，但位置不同，八面體間隙rB/rA=0.414四面體間隙rB/rA=0.225晶體結(jié)構(gòu)中的間隙同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（多型性）當(dāng)外界條件（溫度壓力）改變時(shí)，元素的晶體結(jié)構(gòu)可以發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種性能稱作同素異晶性，或稱多型性，這種轉(zhuǎn)變則稱為同素異晶轉(zhuǎn)變或多型性轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物叫同素異晶體。石墨的晶體結(jié)構(gòu)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)C60的晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)石墨金剛石C60晶體結(jié)構(gòu)X衍射圖譜第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請(qǐng)盡量言簡(jiǎn)意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動(dòng)、換向；

2.輔機(jī)的啟動(dòng)；

3.為氣動(dòng)裝置提供氣源；

4.為氣動(dòng)工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患?jí)吸氣狀態(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級(jí)活塞式壓縮機(jī)單級(jí)活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長(zhǎng)的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動(dòng)件少（軸承與滑片），潤(rùn)滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時(shí)有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬(wàn)小時(shí)以上，依然完好如初，按十萬(wàn)小時(shí)相當(dāng)于每日以十小時(shí)運(yùn)作計(jì)算，可長(zhǎng)達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過(guò)?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時(shí)以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過(guò)濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動(dòng)疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過(guò)濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過(guò)濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技?jí)嚎s機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長(zhǎng)壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動(dòng)件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長(zhǎng)，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個(gè)運(yùn)動(dòng)部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動(dòng)渦卷付形成多個(gè)相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動(dòng)渦卷作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過(guò)程

1—2壓縮過(guò)程

2—3排氣過(guò)程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對(duì)氣缸的冷卻，省功、對(duì)氣缸潤(rùn)滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時(shí)，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動(dòng)發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對(duì)容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過(guò)程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過(guò)程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過(guò)程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來(lái)衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對(duì)氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來(lái)衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動(dòng)慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時(shí)，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計(jì)進(jìn)氣管長(zhǎng)度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長(zhǎng)度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動(dòng)慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時(shí)間內(nèi)活塞所掃過(guò)的氣缸容積。實(shí)際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)