材料科学导论-第二章金属及合金相的晶体结构1

1、一一. 面心立方结构面心立方结构二二. 体心立方结构体心立方结构三三. 密排六方结构密排六方结构1）原子排列方式；2）点阵常数； 3）结构基元4）晶胞内的原子数；5）晶胞中原子坐标；6）配位数；7）原子半径；8）致密度从以下几个方面分别分析三种晶体结构：1.配位数配位数2.致密度致密度几个基本概念：几个基本概念：晶体结构中任一原子最近邻且等距离的原子数。晶体结构中任一原子最近邻且等距离的原子数。在相互接触圆球构成的晶胞模型内，原子所占体积在相互接触圆球构成的晶胞模型内，原子所占体积Va与晶胞体积与晶胞体积V的比值，叫做致密度。的比值，叫做致密度。VnvVVa/n为晶胞中的原子数，为晶胞中的原子

2、数，v为一个原子体积为一个原子体积V为晶胞体积为晶胞体积一、一、 面心立方结构面心立方结构1）原子排列方式）原子排列方式原子分布在8个顶角和6个面心上2）点阵常数a=b=c4）晶胞内的原子数3）结构基元一个原子a.面心立方结构面心立方结构b.原子排列原子排列5）晶胞中原子坐标xyz)21,21, 0()21, 0 ,21()0 ,21,21()0 , 0 , 0(6）配位数：）配位数：12晶体结构中任一原子晶体结构中任一原子最近邻且距离相等的最近邻且距离相等的原子数原子数设：晶胞中球半径为设：晶胞中球半径为r， 晶胞参数为晶胞参数为aa ar 8）致密度）致密度% 晶晶胞胞球球VV ar%.%

3、 ar 4r7）原子半径）原子半径r在相互接触圆球构成的晶胞模型内，原子所占体积在相互接触圆球构成的晶胞模型内，原子所占体积Va与晶胞体与晶胞体积积V的比值。的比值。VVa/二二.、体心立方结构、体心立方结构1）原子排列方式）原子排列方式原子分布在8个顶角和体心上2）点阵常数a=b=c4）晶胞内的原子数3）结构基元一个原子a.体心立方结构体心立方结构b.原子排列原子排列5）晶胞中原子坐标）晶胞中原子坐标),(),( 6）配位数：）配位数：88个最近邻个最近邻6个次近邻个次近邻%.% arVV 晶晶胞胞球球arar ,4r7）原子半径）原子半径r8）致密度）致密度立方体中对角线长立方体中对角线长

4、4r三、三、 密排六方结构密排六方结构1）原子排列方式）原子排列方式原子分布在12个顶角上，上下面心以及体内2）点阵常数4）晶胞内的原子数3）结构基元a, c c/a=1.6332个原子个原子a.密排六方结构密排六方结构b.原子排列原子排列5）晶胞中原子坐标）晶胞中原子坐标xyz),(),( ),( or6）配位数：）配位数：12设：球半径：设：球半径：r， 晶胞参数：晶胞参数：arba % 晶晶胞胞球球VVac .2rbcaa2r%. ar %. 7）原子半径）原子半径r8）致密度）致密度2.2 密堆积结构中密排原子面的堆积方式密堆积结构中密排原子面的堆积方式原子、离子、分子的排布总是趋向于

5、配原子、离子、分子的排布总是趋向于配位数高，致密度大的紧密堆积结构方式，最紧密的堆位数高，致密度大的紧密堆积结构方式，最紧密的堆积结构往往是最稳定的结构。积结构往往是最稳定的结构。可以看成是由二维的密排原子面以最可以看成是由二维的密排原子面以最密排的方式堆积而成，不同的堆积方式得到不同的密排的方式堆积而成，不同的堆积方式得到不同的晶体结构。晶体结构。最密排面：最密排面：每个球周围有每个球周围有6个球与其相切，每个球的周围有个球与其相切，每个球的周围有6个间隙，个间隙，每个间隙有每个间隙有3个球，称为六方最密排面，个球，称为六方最密排面，每个球中心可连成一正六边形每个球中心可连成一正六边形密排六

6、方晶体和面心立方晶体中密排面上的原子排列密排六方晶体和面心立方晶体中密排面上的原子排列第三层球放在第二层球的空隙上有两种方式第三层球放在第二层球的空隙上有两种方式重复重复ABC的堆积，重复单位的堆积，重复单位ABC。密堆积方式密堆积方式1. AB C堆积方式堆积方式重复重复AB的堆积，重复单位的堆积，重复单位AB 。2. AB 堆积方式堆积方式一一.间隙类型间隙类型a)四面体间隙四面体间隙:b)八面体间隙八面体间隙:四面体间隙与八面体间隙四面体间隙与八面体间隙8个个 四面体间隙四面体间隙6个个 八面体间隙八面体间隙 空隙半径空隙半径 在晶胞空隙中放入球的最大半径称为空隙半径。在晶胞空隙中放入球

7、的最大半径称为空隙半径。 体心立方晶胞中有两种空隙：体心立方晶胞中有两种空隙： 四面体空隙半径四面体空隙半径: :r r四四= =0.290.29r r原子原子 八面体空隙半径八面体空隙半径: :r r八八= =0.150.15r r原子原子 四面体空隙半径四面体空隙半径八面体空隙半径八面体空隙半径面心立方结构中, 晶胞有4个原子, 4个八面体间隙三三.面心立方结构中的间隙面心立方结构中的间隙平均每个原子有平均每个原子有1个八面体间隙，个八面体间隙，2个四面体间隙。个四面体间隙。8个四面体间隙个四面体间隙四四.密排六方结构中的间隙密排六方结构中的间隙n=121/6+21/2+3 =6xyz平均每个原子有平均每个原子有1个八面体间隙，个八面体间隙，2个四面体间隙。个四面体间隙。结论结论：密堆积排列中，晶胞内平均每个原：密堆积排列中，晶胞内平均每个原子有子有1个八面体间隙，个八面体间隙，2个四面体间隙。个四面体间隙。五五.体心立方结构中的间隙体心立方结构中的间隙略受压缩的八面体间隙略受压缩的八面体间隙非正四面体间隙非正四面体间隙间隙类型：间隙类型：1.略受