柱状晶

柱状晶的性能有方向性，故而例如钢等塑性较差的合金如果柱状晶比率高的话，容易导致再热加工破裂。

柱状晶特性但柱状晶也有它的好处，那就是柱状晶的偏析比等轴晶要少，结构要更致密，所以对于铜和铝等塑性比较好的材料就会想法得到更多的柱状晶区。1

特点周期性空间点阵是认识柱状晶结构基本特征的关键之一，用它可以方便而又清楚地说明柱状晶的微观结构在宏观中所表现出的面角守恒、有理指数等定律以及X射线衍射的几何关系。各点分布在同一直线上的点阵称为直线点阵，分布在同一平面中者称为平面点阵，而分布在三维空间中者称为空间点阵。空间点阵可以分解为各组平行的直线点阵或平面点阵，并可划分成并置的平行六面体单位。规定这个单位的矢量为a、b和c。空间点阵划分成一个个并置的平行六面体单位后，若点阵中各点都位于各平行六面体的顶点处，则此单位只摊到一个点，称为素单位。平行六面体单位也可在面上或体内带心，摊到一个以上的点，成为复单位。按照空间点阵的平行六面体单位，可划分成柱状晶结构的单位，这样的单位称为晶胞。

柱状晶的一些宏观规律性反映了它微观结构中具有长程序的空间点阵形式。柱状晶之所以不同于一般具有短程序的非晶态固体和液体而成为各向异性体，与此有关。柱状晶外形为晶面构成的多面体，而晶面必与空间点阵中一组平面点阵平行，晶棱则与某一直线点阵组平行。在同一种柱状晶上两个给定晶面之间的交角是两组相应的点阵平面之间的交角，从而是常数。

可根据空间点阵的基向量a、b和c来取晶轴系。若任一点阵平面与它们交于A、B和C，则这个面在这三个晶轴上的倒易截之比，必可通约成三个互质数之比，即h:k:l，这是“有理指数定律”，h,k,l称为点阵平面指数，而（hkl）是该晶面的符号。晶棱或与一组直线点阵平行的方向可用记号【uvw】来代表，其中u、v和w也是三个互质的整数，称点阵方向指数。而这个方向与矢量ua+vb+wc平行。例如直线点阵方向【100】必与a平行，【010】与b平行，等等；而点阵平面（100）必与b和c平行，（010）与c和a平行，等等。

柱状晶对称性在柱状晶的外形以及其他宏观表现中还反映了柱状晶结构的对称性。柱状晶的理想外形或其结构都是对称图象。这类图象都能经过不改变其中任何两点间距离的操作后复原。这样的操作称为对称操作，平移、旋转、反映和倒反都是对称操作。能使一个图象复原的全部不等同操作，形成一个对称操作群。在柱状晶结构中空间点阵所代表的是与平移有关的对称性，此外，还可以含有与旋转、反映和倒反有关并能在宏观上反映出来的对称性，称为宏观对称性，它在柱状晶结构中必须与空间点阵共存，并互相制约。制约的结果有二：①柱状晶结构中只能存在1、2、3、4和6次对称轴，②空间点阵只能有 14种形式。n次对称轴的基本旋转操作为旋转360°/n，因此，柱状晶能在外形和宏观中反映出来的轴对称性也只限于这些轴次。2

类型根据柱状晶的宏观对称性，布喇菲(Bravais）在1849年首先推导出14种空间点阵，它们的晶轴关系即晶轴的单位长度及夹角（即单胞参量a、b、c、α、β、γ）间的关系，分别属于立方、四方、三方、六方、正交、单斜、三斜共7个晶系。其中立方晶系的对称性最高，晶胞的三个边等长（a=b=c）并正交（α=β=γ=90°）。三斜晶系的对称性最低 (a≠b≠c，α≠β≠γ≠90°）。在四方晶系中，晶胞的两个边等长并正交；而在正交晶系中三个边皆不等长。在六方晶系中，两个边等长（a=b≠c），它们的夹角γ=120°，而在三方晶系的菱面体晶胞中，三个边等长，三个夹角相等，但无正交关系（三方晶系中也可取六方点阵的晶胞），在单斜晶系，三个边不等长，三个夹角中有两个是90°。在这7个晶系中，除了由素单位构成的简单点阵（P）外，还可能有体心（I）、底心（C）、面心（F）点阵。在这些有心的点阵中，晶胞分别有2个或4个阵点。

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李航 - 副教授 - 西南大学