材料科学导论-第二章金属及合金相的晶体结构1.ppt

§2.1 金属中常见的晶体结构 §2.2 密堆积结构中密排原子面的 堆积方式 §2.3 密堆积结构中的间隙 §2.4 体心立方结构的间隙 §2.5 同素异构性 §2.6 金属晶体中原子大小 §2.7 合金相的分类 §2.8 置换固溶体 §2.9 间隙固溶体 §2.10 有序固溶体 §2.11 电子相 §2.12正常价化合物 §2.1 金属中常见的晶体结构 一. 面心立方结构 二. 体心立方结构 三. 密排六方结构 1）原子排列方式；2）点阵常数； 3）结构基元 4）晶胞内的原子数；5）晶胞中原子坐标； 6）配位数；7）原子半径；8）致密度 从以下几个方面分别分析三种晶体结构： 1.配位数 2.致密度 几个基本概念： 晶体结构中任一原子最近邻且等距离的原子数。 在相互接触圆球构成的晶胞模型内，原子所占体积Va与晶胞体积V的比值，叫做致密度。 n为晶胞中的原子数， v为一个原子体积 V为晶胞体积 一、 面心立方结构 1）原子排列方式 原子分布在8个顶角和6个面心上 2）点阵常数 a=b=c 4）晶胞内的原子数 3）结构基元 一个原子 a.面心立方结构 b.原子排列 5）晶胞中原子坐标 x y z 6）配位数： 12 晶体结构中任一原子最近邻且距离相等的原子数 设：晶胞中球半径为r， 晶胞参数为a a 与r的关系： 8）致密度 4r a a 7）原子半径r 在相互接触圆球构成的晶胞模型内，原子所占体积Va与晶胞体积V的比值。 二.、体心立方结构 1）原子排列方式 原子分布在8个顶角和体心上 2）点阵常数 a=b=c 4）晶胞内的原子数 3）结构基元 一个原子 a.体心立方结构 b.原子排列 5）晶胞中原子坐标 6）配位数： 8 8个最近邻 6个次近邻 a 与r的关系： 4r 7）原子半径r 8）致密度 立方体中对角线长4r 三、 密排六方结构 1）原子排列方式 A B A 原子分布在12个顶角上，上下面心以及体内 2）点阵常数 4）晶胞内的原子数 3）结构基元 a, c c/a=1.633 2个原子 a.密排六方结构 b.原子排列 5）晶胞中原子坐标 x y z 6）配位数： 12 B A A A B A B A 设：球半径：r， 晶胞参数：a a 与r的关系： 2r b c a a 2r 7）原子半径r 8）致密度 §2.2 密堆积结构中密排原子面的堆积方式 密堆积原理：原子、离子、分子的排布总是趋向于配位数高，致密度大的紧密堆积结构方式，最紧密的堆积结构往往是最稳定的结构。 密堆积结构：可以看成是由二维的密排原子面以最密排的方式堆积而成，不同的堆积方式得到不同的晶体结构。 最密排面： 每个球周围有6个球与其相切，每个球的周围有6个间隙， 每个间隙有3个球，称为六方最密排面， 每个球中心可连成一正六边形 密排六方晶体和面心立方晶体中密排面上的原子排列 第三层球放在第二层球的空隙上有两种方式 重复ABC的堆积，重复单位︱ABC︱。 A B C A 密堆积方式 1. ︱AB C︱堆积方式 A B A 重复AB的堆积，重复单位︱AB ︱ 。 2. ︱AB ︱堆积方式 §2.3 密堆积结构中的间隙 一.间隙类型 a)四面体间隙: ● ● b)八面体间隙: ● 四面体间隙与八面体间隙 8个▲ 四面体间隙 6个● 八面体间隙 空隙半径?? 在晶胞空隙中放入球的最大半径称为空隙半径。 体心立方晶胞中有两种空隙： ●四面体空隙半径:r四=0.29r原子???? ●八面体空隙半径:r八=0.15r原子?? 四面体空隙半径 八面体空隙半径 面心立方结构中, 晶胞有4个原子, 4个八面体间隙 三.面心立方结构中的间隙 平均每个原子有1个八面体间隙，2个四面体间隙。 8个四面体间隙 四.密排六方结构中的间隙 晶胞内原子数： n=12×1/6+2×1/2+3 =6 6个八面体空隙 x y z 12个四面体空隙 晶胞内： 6个原子 平均每个原子有1个八面体间隙，2个四面体间隙。 结论：密堆积排列中，晶胞内平均每个原子有1个八面体间隙，2个四面体间隙。 五.体心立方结构中的间隙 略受压缩的八面体间隙 非正四面体间隙 间隙类型： 1.略受压缩的八面体间隙 3个八面体空隙 晶胞内： 2个原子 2.非正四面体间隙 4个棱边长 2个棱边长 a 晶胞内平均每个原子有6个四面体间隙， 3个八面体间隙。 12个四面体间隙