晶体的间隙和缺陷

1、a参考教材：参考教材：The Science and The Science and Engineering of Engineering of MaterialsMaterials第第2 2章章 晶体学根底晶体学根底a2目录晶体及其根本性质晶体及其根本性质晶向、晶面及晶带晶向、晶面及晶带晶体的间隙和缺陷晶体的间隙和缺陷晶体的投影晶体的投影 倒易点阵倒易点阵2021-10-212021-10-21a32.3 2.3 间隙间隙1.1.间隙位置和间隙半径间隙位置和间隙半径2.2.配位数和半径比配位数和半径比a间隙位置：按照刚性小球模型，任何一种晶体结构，在其原子之间都存在着许多可容纳尺寸更小的原子

2、的空间位置，这些位置称为interstitial sites。间隙半径：假设在晶胞的间隙中放入刚性球，那么圆球的最大半径称为间隙半径。在晶格的间隙位置中放入一个原子，会和周围两个以上的原子相互接触。间隙原子的配位数就是所接触原子的数目。一、间隙位置和间隙半径a5oBCC结构有两种间隙：八面体间隙和四面体间隙。与间隙原子相接触的6个原子围成的间隙，称为八面体间隙octahedral sites。BCC中的八面体间隙的配位数是6个。oBCC中的八面体间隙位于立方体的面心位置。实际上，每个棱边的中心也都是八面体间隙的中心。八面体间隙数为1/26=3。间隙半径为20.15523 4aarrrrra隙原

3、子原子原子原子a232a2a(b)BCC中的八面体间隙中的八面体间隙 (b) 八面体间隙钢球模型八面体间隙钢球模型ao由两个相邻的体心原子与它一侧的两个顶点原子围成的间隙，称为四面体间隙tetrahedral sites。BCC中的四面体间隙的配位数是4个。四面体间隙的中心在面心与棱边中心的连线的中点。每个外表都有4个四面体间隙中心。而间隙半径为5540.29143 4aarrrrra隙原子原子原子原子a23a45aBCC中的四面体间隙中的四面体间隙 a7oFCC中的八面体间隙那么位于立方晶胞的棱边的中心和晶胞的体心。间隙半径为o四面体间隙在晶胞体对角线的位置上，间隙中心距原子中心为 。间隙半

4、径为20.41422 4aarrrrra隙原子原子原子原子3 4340.2252 4ararrrra隙原子原子原子原子FCC中的间隙中的间隙 (a)八面体间隙八面体间隙 (b) 四面体间隙四面体间隙2a2a2aa43a密排六方结构中的八面体间隙及四面体间隙与面心立方结构中的同类型间隙的形状相似，都是正八面体和正四面体。在原子半径相同的条件下两种结构的同类型间隙的大小也相等，且八面体间隙大于四面体间隙。而体心立方结构中的八面体间隙却比四面体间隙小，且二者的形状都是不对称的，其棱边长度不完全相等。HCP中的间隙中的间隙 (a)八面体间隙八面体间隙 (b) 四面体间隙四面体间隙2ac81c85c87

5、c83a9二、配位数和半径比二、配位数和半径比o半径稍大于间隙半径的间隙原子或离子进入间隙时，会把周围的原子略微推开。然而半径小于间隙半径的间隙原子或离子那么不会进入间隙位置。如果间隙原子尺寸很大，它会进入配位数更大的间隙。例如，半径比 为的原子会进入四面体间隙，半径比大于的原子进入八面体间隙。当原子尺寸相同，半径比为1，配位数为12时例如纯金属就是金属的FCC和HCP结构。o许多离子晶体可以看成是由大尺寸的阴离子紧密堆垛而成的，小尺寸的阳离子位于间隙位置。离子晶体的堆垛没有金属的FCC和HCP结构紧密。aFigure The location of the interstitial sites in cubic unit cells. Only representative sites are shown.a11例：计算FCC晶胞中八面体间隙的数目。解：八面体间隙包括晶胞的12条边，坐标为加上中心位置, 1/2, 1/2, ，晶胞的边上的间隙由分属4个晶胞所有。因此每个间隙只有1/4属于一个晶胞。FCC晶胞中八面体间隙的数目为：211, 0 211, 1 210, 1 21, 0 , 0,12