典型金属的晶体结构.ppt

典型金属的晶体结构 1 三种典型金属晶体结构2 晶胞中原子数3 原子半径与点阵常数的关系4 配位数与致密度5 晶体中原子的堆垛方式6 晶体结构中的间隙 体心立方点阵 面心立方点阵 密排六方点阵 常见金属晶体的结构 面心立方 A1 face centredcubiclattice fcc 体心立方 A2 body centredcubiclattice bcc 密排六方 A3 hexagonalclose packedlattice hcp 1 三种典型金属晶体结构 面心立方 face centeredcubic fcc 体心立方 body centeredcubic bcc 密排六方 hexagonalclose packed hcp 体心立方 面心立方 密排六方 2 晶胞中原子数 每个晶胞所含有的原子数 N 可用下式计算 N Ni Nf 2 Nr mNi Nf Nr分别表示位于晶胞内部 面心和角顶上的原子数 m为晶胞类型参数 立方晶系m 8 六方晶系m 6 体心立方面心立方密排六方 3 原子半径与点阵常数的关系 晶胞中棱边长度a b c称为点阵常数 如把原子看作半径为r的刚性球 则可据几何关系求出点阵常数与r之间的关系 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 4 配位数与致密度 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 0 74 12 6 密排六方 0 74 12 4 面心立方 0 68 8 2 体心立方 致密度 配位数 原子数 原子半径 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 5 晶体中原子的堆垛方式 等径球最紧密堆积时 在平面上每个球与6个球相接触 形成第一层 球心位置标记为A 此时 每3个彼此相接触的球体之间形成1个弧线三角形空隙 每个球周围有6个弧线三角形空隙 其中3个空隙的尖角指向图的下方 其中心位置标记为B 另外3个空隙的尖角指向图的上方 其中心位置标记为C 这两种空隙相间分布 等径球体在平面上的最紧密堆积 B C 面心立方最紧密堆积和六方最紧密堆积 球体在空间的堆积是按照ABAB 的层序来堆积 这样的堆积中可以取出一个六方晶胞 称为六方最紧密堆积 A3型 另一种堆积方式是按照ABCABC 的堆积方式 这样的堆积中可以取出一个面心立方晶胞 称为面心立方最紧密堆积 面心立方堆积中 ABCABC 重复层面平行于 111 晶面 A1型 两种最紧密堆积中 每个球体周围同种球体的个数均为12 ABC 面心立方最紧密堆积 A B C A A B C 面心立方最紧密堆积 ABCABC 即每三层重复一次 面心立方最紧密堆积 密排面 面心立方晶胞 面心立方最紧密堆积 面心立方最紧密堆积 六方最紧密堆积 1 2 3 4 5 6 ABAB 的层序堆积 A B A B A 六方最紧密堆积 ABABAB 每两层重复一次 A A A A B B 密排面 六方晶胞 六方密堆积 6 晶体结构中的间隙 刚球模型八面体间隙 刚球模型四面体间隙 四面体间隙 位于由一个顶角原子和三个面中心原连接成的正四面体中心 数目为8 rB rA 0 225 八面体间隙 位置是立方体的正中心和每一个棱边中心 其数目为4 rB rA 0 414 四面体间隙 位于两个体心原子和两个顶角原子所组成的四面体中心 数目为12 rB rA 0 29 八面体间隙 位于立方体每个面中心和每根棱中间 数