第一章金属的晶体结构2.doc

三、3种典型的金属晶体结构 （1）体心立方结构 （2）面心立方结构 （3）密排六方结构 ? 14种布拉菲点阵(7个晶系crystal system) 晶体结构特征的5个参数 1）晶胞中的原子数 2）点阵常数a，c 3）原子半径 r 4）配位数 5）致密度 3种典型的金属晶体结构参数小结 结构 原子半径 原子数 配位数 致密度 常见金属 BCC 2 8 0.68 α-Fe,, W, Mo, Nb, V, Cr FCC 12 4 0.74 γ-Fe, Cu, Al, Ag, Pb, Ni HCP 6 12 0.74 Mg, Zn, Be, α- Ti α- Co, Cd 密排结构（close-packed crystal structure）： fcc 和 hcp （四） 晶体中原子的堆垛方式及间隙P10 问题：为什么面心立方和密排立方的配位数和致 密度相同，具有相同的紧密程度，却具有不同的 晶体结构？ 密排面（close-packed plane） ——原子排列最紧密的晶面 密排方向(close-packed direction) ——原子排列最紧密的晶向 堆垛方向 ——密排面一层层堆叠的方向 （密排面的法线方向） 堆垛次序 ——密排面循环堆叠的周期 fcc与hcp的堆垛关系 C C C C C C C A A A A A A A B B B B B B B C C C C C C C B B B B B B B C C C C C C C 间隙：由3个原子构成；密排面 第三层原子占据A位置 ABAB……排列——hcp A A A A A A A B B B B B B B C C C C C C C 第三层原子占据A位置的立体侧视图 第三层原子占A时——密排六方 第三层原子占据C位置 ABCABC……排列——fcc A A A A A A A B B B B B B B C C C C C C C 第三层原子占据C位置的立体侧视图 第三层原子占C时——面心立方 第三层原子占据C位置的立体侧视图 第三层原子占C时——面心立方 可能的四种堆跺方式 ABAB…… 实质上是相 同的( hcp ) ACAC…… ABAB密堆结构 堆积在单层空隙位置 ABCABC…… 实质上是相 同的( fcc ) ACBACB…… 堆积在穿透A、B层的双层空隙位置 ABCABC 密堆结构 体心立方结构堆垛方式 ABAB…… 间隙：由4个原子构成；次密排面 第二层堆积的特征： b 空隙 c 空隙 第三层堆积的特征 ： （1）堆积在单层空隙位置 ABABAB… （2）堆积在穿透A、B层的双层空隙位置 ABCABC… （4）晶体中的原子堆垛方式与间隙 ? 四面体间隙 Tetrahedral interstitial ? 八面体间隙 Octahedral interstitial 间隙（Interstice） 八面体间隙 octahedral interstice 四面体间隙 tetrahedral interstice bcc 间隙不是正多面体，是扁多面体 体心立方八面体间隙 由6个原子构成 组成： 位置： 每个边的中心和面心 bcc八面体间隙数目： N N f c N= + 2 4 1/2 ? 6 + 1/4 ? 12 = 6 bcc八面体间隙半径： 设：原子半径为rA,间隙半径为rB （间隙能容纳的最大圆球半径 , 间隙半径：顶点原子至间隙中心距离减去原子半径。 八面体间隙中心到最近邻原 子中心的方向是100方向， 在 100方向单位长度内包 含一个原子直径和一个间隙 直径，所以，八面体间隙半 径为: ?体心立方四面体间隙 由4个原子构成 组成： 位置： ? ? ? 1 2 , 1 4 ,0 ? ?及其等效位置 ? bcc四面体间隙数目： 1/2 ? 4 ? 6 = 12 a/4 a bcc四面体间隙半径： 设：原子半径为rA，间隙半径为r B 采用类似的方法，考察fcc、 hcp，综合比较三者 八面体间隙 四面体间隙 半径 数量 半径 数量 fcc 0.146a 4 0.0794a 8 bcc 0.067a 6 0.126a 12 hcp 0.146a 6 0.0794a 12 1. fcc与hcp相比，间隙尺寸相同，分布位置和数量不同。 2. fcc与bcc相比，fcc间隙数量少。 3. bcc与hcp相比，间隙尺寸不相同，数量相同。 虽然体心立方结构的致密度比面心立方结构的低，但它的间隙比较分 散，每个间隙的相对体积比较小，因此在体心立方结构中可能掺入杂 质和溶质原子的数量比面心立方结构的少。 ? 用间隙的内容解释γ-Fe溶碳能力大于α-Fe的原因？ 四、晶向指数与晶面指数P13 能明确的、定量的表示晶格中任意两原子 间连线的方向或任意一