基本介紹
- 中文名：立方晶系
- 外文名：cubic crystal system
- 又稱：等軸晶系
簡介,立方晶繫結構的多晶體材料,根據Voigt模型進行的分析,根據Kröner-Voigt模型進行的分析,物理參量“Y彈性常數”套用於立方晶繫結構,立方晶系極射赤面投影圖的計算機模擬,各晶面與晶向之間的夾角和關係,極射赤面投影圖,立方晶系任意晶面的標準投影圖,
簡介
又稱：等軸晶系
立方晶系晶體對稱性最高，其晶體理想外形必具有能內接於(內)球面的幾何特點。立方晶系的特徵對稱性決定了此類晶體具有立方體形狀的晶胞，三個具相等長度的基向量互相垂直，即其晶胞參數有a=b=c，α=β=γ=90°的特徵。
典型的屬於立方晶系的晶體如氯化鈉晶體。
立方晶繫結構的多晶體材料
提出了一個新的物理參量“Y彈性常數”，並闡述了其物理含義。並將其套用於具有立方晶繫結構的多晶體材料，推導了立方晶繫結構的多晶體材料的Y彈性常數，通過算例與具有立方晶繫結構的多晶體材料的X射線彈性常數進行了比較。運用這個Y彈性常數進一 步推導出的多晶體材料整體的機械彈性常數的表達式與Kröner的研究結果完全符合。
根據Voigt模型進行的分析
根據應變一定的Voigt 模型而得到的由立方晶繫結構的單晶體所構成的多晶 體材料的 Y 彈性常數及其機械彈性常數的理論計算式。通過比較可知，其與Noyan的研究結果完全符合。即可得結論，首先以某一晶面的面法線為軸，在該晶面內進行360°取向平均得到Y彈性常數，然後再將該晶面法線就整個三維空間進行取向平均所得到的兩次平均的結果，與由晶體坐標系就整個三維空間所進行的一次平均的結果完全相同。
根據Kröner-Voigt模型進行的分析
首先根據Eshebly模型來考慮多晶體材料內部單晶體之間的相互作用，從而導出彈性常數的相互作用因子。然後給出求解其彈性常數的相互作用因子的一般式。進一步以Voigt模型為基礎導出Kröner模型的自協調方程，通過求解自協調方程得出由立方晶繫結構的單晶體所構成的多晶體材料的機械彈性常數，並最終得到其Y 彈性常數。
對於由立方晶繫結構的單晶體所構成的多晶體材料來說，其由Kröner-Voigt模型所得到的機械彈性常數的理論計算結果與由Kröner-Reuss模型所得到的機械彈性常 數的理論計算結果完全相同。
物理參量“Y彈性常數”套用於立方晶繫結構
提出一個新的物理參量“Y彈性常數”，並闡述了其物理含義。並將其套用於具有立方晶繫結構的多晶體材料，推導了立方晶繫結構的多晶體材料的Y彈性常數。運用這個Y彈性常數的參量，根據Kröner-Voigt模型推導出了多晶體材料整體的機械彈性常數的表達式，所得的結果與Kröner的研究結果完全符合。以鋁單晶體以及由其所構成的多晶體材料為例與具有立方晶繫結構的多晶體材料的X射線彈性常數進行了比較。
以某一晶面的面法線為軸，在該晶面內進行360°取向平均得到Y彈性常數，然後再將該晶面法線就整個三維空間進行取向平均得到兩次平均的結果。此結果與由晶體坐標系就整個三維空間所進行的一次平均的結果完全相同。
立方晶系極射赤面投影圖的計算機模擬
論述了繪製立方晶系極射赤面投影的原理和方法，在分析立方晶系(001)面投影圖的基礎上，採用Matlab作為程式語言，使用旋轉矩陣，實現了立方晶系任意晶面的極射赤面投影圖的程式化繪製，所繪投影圖與實驗室手繪標準圖一致。
各晶面與晶向之間的夾角和關係
在X射線晶體材料分析、晶體加工、光伏材料研發以及研究新生相與化合物結構的過程中，標準極射赤面投影圖(亦可簡稱極圖)是重要的輔助工具，它揭示並闡明了晶體中各晶面與晶向之間的夾角和相互關係。實驗室傳統手工繪製的極射赤面投影圖僅局限於幾個特殊晶向，無法滿足實用化要求。以立方晶系(111)面為例詳細討論了手工繪製極射赤面投影圖的方法。但是手工繪製極圖的過程中需要進行大量的計算工作，並藉助烏氏網，耗時耗力。在研究了繪製晶體標準極圖的數學過程基礎之上，運用計算機實現了繪製立方晶系(001)面的極圖。在分析立方晶系(001)面投影圖的基礎上，採用Matlab作為程式語言，實現了繪製立方晶系任意晶面的標準極射赤面投影圖。
極射赤面投影圖
極射赤面投影的原理如下：將晶體放置在球心，設某晶面法線與上半球面交點為P′，由下半球S點向P′點引出射線，與赤道平面交於P點，P點即為此晶面(法向)的極射赤面投影點。若將所有處於上半球面晶面(法線)方向的極射赤面投影點繪製到一張圖中就製成了極射赤面投影圖。
立方晶系任意晶面的標準投影圖
把一塊立方晶體放在投影球的球心，使其某特定晶面與赤道平面重合，然後將其它各個晶面法線投射到赤道平面上，繪出的便是特定晶面標準投影圖。
先討論立方晶系(001)面標準投影，具體步驟如下：
(1)沿XYZ坐標軸方向生成晶面法線方向(即布拉伐面)矩陣；
(2)延長法線方向使之與球面相交，並對上半球內的交點做極射赤面投影；
(3)繪出極射赤面投影圖。
採用Matlab程式語言，在(001)面投影圖的基礎上，使用旋轉矩陣，實現了立方晶系任意晶面的極射赤道平面投影圖，所繪投影圖與文獻一致，證明了程式化繪圖是切實可行的。實現繪圖過程程式化之後，即可方便的生成任意晶面標準投影圖，克服了手工繪製費時、耗力的缺點，提高了其科學性和普適性，為進一步繪製任意晶系任意晶面投影圖打下了基礎。
