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金属晶体和合金
第七章 晶体的化学结构
§7-1 金属晶体和合金
一、晶体结构的密堆积原理
1、等径球密堆积
金属正离子在自由电子的胶合下,形成密堆积
结构,价电子得到最大程度的重叠,体系能量降低。
1)密置列——将无数个互相接触沿直线方向排列成
一行的直径相同的圆球称为等径球密
置列。
如图,可抽出直线点阵:
2 )密置层——将互相平行并共面的密置列紧密靠
拢则组成密置层。
可抽出平面点阵:
等径圆球的密置层 平面点阵
① 每个球与六个球相邻接,垂直密置层面有一个6轴。
② 可按平面的六方格子(即平行四边形)划分,每个
格子单位包括一个球和两个空隙(三角形)。
. . .
. .
. . .
. .
. . .
3 )密置双层
密置双层及空隙分布
① 空隙
正四面体空隙:
连接包围空隙的四个球心得正四面体.
正八面体空隙:
将六个包围空隙的球的球心连接起来,得正八面体.
(c)
正八面体空隙>正四面体空隙
② 论证:在等径球的密置双层结构中:
球数 ︰八面体空隙数 ︰四面体空隙数 = 2 ︰1 ︰2
证: 3 1
7
4 5
2
8 6
上层(蓝色)球1, 2, 3与下层(红色)球5
四面体空隙:两个
上层球4与下层球6, 7, 8
八面体空隙:一个:上层球2, 3, 4与下层球5, 6, 7
球数:结构基元共有两个球(平行六面体,球数=8 ×1/4=2)
2、三种典型的结构型式及金刚石型堆积
(1 )立方最密堆积A1型
简写为ccp(cubic closest packing)
堆积图示 面心立方晶胞
重复ABC堆积,记作|ABC|,重复周期为3层。
正四面体空隙、正八面体空隙相间分布。
A 堆积可划出一个立方面心晶胞。
1
:
晶胞参数 a = b = c
晶胞参数与圆球半径的关系:
a b c 4 r cos 45 4 r 22 2 2 r (r 为球半径)
晶胞所含球数:8 ×1/8+6 ×1/2=4个
1 1 1 1 1 1
: ,
分数坐标 0 0 0, 0 , 0 0
2 2 2 2 2 2
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