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三种典型的金属晶体结构

金属的原子堆垛方式和间隙

多晶型性;1.2金属的晶体结构;三种典型的金属晶体结构;

原子排列方式〔原子所处的位置〕

晶胞内原子数

点阵常数〔晶胞参数间的关系〕

原子半径〔与晶胞参数的关系〕

配位数

致密度

原子间隙〔大小和数量〕

堆垛方式;面心立方〔fcc〕;体心立方〔bcc〕;密排六方〔hcp〕;体心立方;原子半径;点阵常数与原子半径:

晶胞大小由晶胞边长(abc)即点阵常数(晶格常数)衡量

是晶体结构的根本参数

由X射线衍射分析决定

点阵常数随温度而变化;晶胞的3个棱边长度〔a、b、c〕称为点阵常数或晶格常数，如果把原子看成刚性球，并设其半径为r，根据简单的几何知识求出a、b、c与r之间的关系：

面心立方结构：

a=b=c，a2+a2=〔2r+2r〕2，?2a=4r;体心立方结构：

〔a=b=c〕a2+a2+a2=〔2r+2r〕2;密排六方结构：

a=b≠c，c/a=1.633时，a=2r；

c/a?1.633时，〔a2/3+c2/4)1/2=2r;配位数和致密度定量地表示原子排列的紧密程度。

配位数〔coordinationnumber，CN〕：晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数

致密度〔K〕：晶胞中原子所占的体积分数，

式中，n为晶胞原子数，v原子体积，V晶胞体积。;面心立方配位数为12;体心立方配位数为8;密排六方配位数为12〔c/a=1.633时，见课本注释〔6+6〕;0.74;例题;分别画出面心立方晶格和体心立方晶格{100},{110},{111}晶面上阵点排列示意图〔结点示意图，原子排列图〕。;面心立方和密排六方结构的致密度均为0.74，是纯金属中最密集的结构

面心立方与密排六方虽然晶体结构不同，但配位数与致密度却相同，为搞清其原因，必须研究晶体中原子的堆垛方式

面心立方与密排六方的最密排面原子排列情况完全相同，但堆垛方式不一样;晶体中原子的堆垛方式;面心立方与密排六方的最密排面[111]与〔0001〕原子排列情况完全相同.

密排六方结构可看成由〔0001〕面沿[001]方向逐层堆垛而成，其刚球模型如图。其堆垛顺序可参考图，图中“●”代表A层原子中心，A层堆完后，有两种凹坑“▼”与“▲”，如果下一层原子占B位置“▼”，再下一层又占“●”，即按ABAB……顺序堆垛即为密排六方结构;???心立方结构堆垛方式的刚球模型与质点模型如图。它是以〔111〕面逐层堆垛而成的，堆垛顺序可参考图。

第一层与第二层与密排六方完全相同，第三层不与第一层重合，而是占“▲”位置，即按ABCABC……顺序堆垛。显然这种堆垛顺序的差异不影响原子排列的紧密程度，故两者都是最紧密排列;;面心立方晶格密排面的堆垛方式;密排六方晶格密排面的堆垛方式;由原子排列的刚球模型可看出球与球之间存在许多间隙，分析间隙的数量、大小及位置对了解材料的相结构、扩散、相变等问题都是很重要的。

要知道金属的三种典型晶体结构的间隙所处位置，按计算晶胞原子数的方法可算出晶胞所包含的间隙数目，得出晶胞原子数与间隙数之比。

通过几何方法可算出各种间隙的间隙半径rB，得出间隙半径与原子半径之比rB/rA。用以表示间隙的大小;位于6个原子组成的八面体中间的间隙称为八面体间隙;位于4个原子组成的四面体中间的间隙称为四面体间隙;面心立方结构中的间隙;体心立方结构中的间隙;密排六方结构中的间隙;三种典型晶体结构中的间隙;几点说明:

(1)fcc和hcp都是密排结构，而bcc那么是比较“开放”的结构，因为它的间隙较多。因此，碳、氮、氢、氧、硼等原子半径较小的元素〔即间隙原子〕在bcc金属中的扩散速率往往比在fcc及hcp金属中高得多

(2)fcc和hcp金属中的八面体间隙大于四面体间隙，故这些金属中的间隙原子往往位于八面体间隙中。

(3)fcc和hcp中的八面体间隙远大于bcc中的八面体或四面体间隙，因而间隙原子在fcc和hcp中的溶解度往往比在bcc中大得多。;多晶型性;多晶型性;1.3合金相结构;虽然纯金属在工业上获得了一定的应用，但由于纯金属的性能有一定的局限性，特别是强度等重要性能指标往往不能满足要求，因此它的应用范围也受到了限制。实际使用的金属材料绝大局部是合金，合金化后金属的性能得到大大的提高，合金化是提高金属性能的最主要的途径。;工业纯Fe、Al、Cu合金化前后σb的变化;通常把组成合金的最简单、最根本而且能独立存在的物质称为组元。

在大多数情况下，组元就是元素。但在所研究的合金系内，存在着既不分解也不发生任何化学反响的稳定化合物，也可看为组元。

因为合金中各组元之间会产生复杂的物理、化学作用，所以在固态合金中存在一些成分不同，结构不同，性能也不相同的合金相