《材料科学基础教学课件》2金属的晶体结构.ppt

* * 2.2 金属的晶体结构 纯金属晶体结构可视为等大球体的紧密堆积。 2.2.1 三种典型的金属晶体结构 晶体结构倾向于最大限度填满空间，即原子最紧密堆垛，这时能量最小。 AB ABC 等大球体紧密堆积方式（球体代表原子） 四 面 体 空 隙 和八 面 体 空 隙 数 八面体空隙 四面体空隙 每个球周围有8个四面体空隙，6个八面体空隙。 n个等径球堆积时，其四面体空隙数为8n/4=2n,八面体空隙数为6n/6=n Unit cell 1）面心立方结构A1 (ABCABC…) 如γ-Fe 、Cu 、 Ni 、Al 、Ag 晶胞中原子数为4 1、晶胞中的原子数 2）密排六方 结构A3 或hcp (ABAB…) 如α-Ti 、Zn 、 Mg、Be等 晶胞中原子数为6 3）体心 bcc 结构A2  如α-Fe 、Cr 、 W 、V等 晶胞中原子数为2 体心立方 面心立方 密排六方 FCC BCC R R 2R a0 R R 2R a0 2.点阵常数与原子半径 A1 A2  C0 C0/2 *HCP点阵常数与原子半径 C0/2 2R 2R A3  3.配位数和致密度 配位数(CN)指在晶体结构中，该原子或离子的周围与它直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。 面心立方结构中原子的配位数为12 简单立方结构中原子的配位数为6，体心立方结构中原子的配位数为(8+6)。 密排六方结构中原子的配位数为 12（c/a=1.633时)或6+6 密排六方结构中原子的配位数 致密度（ 堆积系数）的计算 晶胞中原子或离子的体积 晶胞的体积 致密度是晶体结构中原子体积占总体积的百分数。可按一个晶胞来计算。 以面心立方结构金属为例： 密排六方结构A3或hcp (ABAB…) 2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙 1.密排面和密排向 C C C 面心立方紧密堆积A1 (ABCABC…) [010] a Stacking sequence of (111): ABCABC… [111] [001] [100] 体心立方结构 A2  Octahedral sites 体中心和棱的中间 Tetrahedral sites 8 （1）A1: fcc 2.间隙位 2R R R 2r Octahedron fcc 八面体间隙大小 体中心和棱的中间 Tetrahedron Center of tetrahedron, o, oD = (3/4)DE 2Rfcc A B C D o A C B E D fcc 四面体间隙大小 Octahedral sites:面心和棱中点 (2)A2: bcc a/4 a bcc Tetrahedral sites 侧面中心线1/4和3/4处 a/4 a/2 bcc rin Rbcc Tetrahedral sites 四面体间隙大小 a/2 bcc Rbcc octahedral sites 面中心八面体 八面体间隙大小 a/4 a/2 bcc rin Rbcc octahedral sites 棱中点八面体 八面体间隙大小 Octahedral sites 6个 (3): hcp hcp Tetrahedral sites 八面体间隙 四面体间隙 FCC BCC 12 6 8 4 sites rin/R sites rin/R 0.155100 0.414 0.291 0.225 三种典型晶体中的间隙 HCP 6 0.414 12 0.225 0.633110