晶体结构11-2.22堆垛间隙23张2节.ppt

1 三种典型金属晶体结构的晶体学特点 ≠ ， 复习 2 2.2.2晶体的原子堆垛方式和间隙 各类晶体配位数和致密度的分析计算结果表明，配位数以12最大，致密度以0.74最高。 面心立方和密排六方均属于最紧密排列的晶体，为什么两种晶体具有相同的密排程度却具有不同的晶体结构呢？ 2 1/9 2.2.2.1 原子堆垛方式 3 2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙 密排面 {111} 密排方向〈110〉 {110} 〈111〉 3 2.2.2.1 原子堆垛方式 4 4 2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙 2.2.2.1 原子堆垛方式 5 2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙 2.2.2.1 原子堆垛方式 (a) (b) hcp (c)hcp 1/3[10-10] 6 hcp晶体(0001)面原子沿[0001]方向的堆垛顺序:ABAB 2.2.2.1 原子堆垛方式 位于晶胞中部(z=1/2c)密排原子层相对于底层错动了1/3[10-10]，而顶层又相对于中间层错动了1/3[-1010]，回到底层的位置（沿[0001]方向，顶层和底层的原子重合） 第三层密排面（C层）的每个原子中心不与第一层密排面的原子中心重合，而是位于第一层与第二层共同的间隙中心处。第四层原子中心与第一层原子中心重合，第五层与第二层重合 7 2.2.2.1 原子堆垛方式 fcc晶体 1/6[11-2] x z y 8 x z y x z y 9 9 fcc晶体{111}面原子沿111方向的堆垛顺序: ABCABC x z y 10 密排面相同，因堆垛方式不同形成两种不同的晶体结构 10 11 11 bcc晶体{110}面原子沿110方向的堆垛顺序: ABAB [001] [-110] [110]垂直纸面 （110）面原子投影图 [-110] (001) 12 习题 (2.2.2.1原子堆垛顺序) 1、试计算面心立方点阵中(111)、(110)、(100)各晶面的面间距、堆垛顺序和原子面密度(单位晶面内的原子数)。 2、试计算体心立方点阵中(110)、(112)、(100)、(111)各晶面的面间距、堆垛顺序和原子面密度。 3、β-Sn的晶体结构为体心正方（a=0.583nm，c=0.318nm）， 在单胞内还有4个原子分别位于（1/2，0，1/4）（1/2，1，1/4）（0，1/2，3/4）（1，1/2，3/4），试绘出该晶胞，并计算致密度。 1/9作业 2.2.2.2 晶体结构中的间隙 面心立方点阵中的间隙 13 r=(√2/4)a 间隙大小为： （1）面心立方结构 4个八面体间隙 八面体间隙数量与原子数之比为1:1。 2.2.2.2 晶体结构中的间隙 面心立方点阵中的间隙 14 （1）面心立方结构 8个四面体间隙 四面体间隙数量与原子数之比为2:1。 间隙大小为： r=(√2/4)a 15 2.2.2.2 晶体结构中的间隙 体心立方点阵中的间隙 16 （2）体心立方结构 6个扁八面体间隙 八面体间隙数量与原子数之比为3:1。 r=(√3/4)a rB=0.154rA100 rB=0.663rA110 间隙大小为： 2.2.2.2 晶体结构中的间隙 体心立方点阵中的间隙 17 （2）体心立方结构 12个四面体间隙； 四面体间隙数量与原子数之比为6:1。 r=(√3/4)a 间隙大小为： 2.2.2.2 晶体结构中的间隙 18 （3）密排六方结构 6个八面体间隙 八面体间隙数量与原子数之比为1:1。 r=a/2 间隙大小为： 19 12个四面体间隙 四面体间隙数量与原子数之比为2:1。 r=a/2 间隙大小为： （3）密排六方结构 2.2.2.2 晶体结构中的间隙 20 20 21 2.2.3 多晶型性 多晶型性：固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体结构，称为多晶型性。转变的产物称为同素异构体（组成元素相同但是结构不同的物体）。 如： Fe 体心立方结构（912℃），-Fe 面心立方结构（912-1394 ℃ ），-Fe 体心立方结构（1394 ℃ ），-Fe 22 end 纯铁加热时的膨胀曲线 2.2.3 多晶型性 由于不同晶体结构的致密度不同，当金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构时，将伴随有体积的突变 。