典型金属的晶体结构.ppt

1、a,1,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,a,2,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-centred cubic latticefcc,体心立方（A2）body-centred cubic latticebcc,密排六方（A3）hexagonal close-packed latticehcp,1. 三种典型金属晶体结构,a,3,面心立方（face-centered cubic，fcc）,a,4,体心立

2、方（body-centered cubic，bcc）,a,5,密排六方（hexagonal close-packed，hcp）,a,6,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/m Ni,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.,a,7,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。,a,8,配位数和致密度定量地表示原子排列的

3、紧密程度。 配位数（coordination number，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,a,9,面心立方配位数为12,a,10,体心立方配位数为8,a,11,密排六方配位数为12,a,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,a,13,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

4、，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,a,14,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。,a,15,等径球体在平面上的最紧密堆积,B,C,a,16,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

5、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。,a,17,A B C,面心立方最紧密堆积,a,18,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,a,19,面心立方最紧密堆积,a,20,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,a,21,六方最紧密堆积,1,2,3,4,5,6,ABAB的层序堆积,a,22,A,B,A

6、,B,A,六方最紧密堆积,ABABAB 每两层重复一次,a,23,A,A,A,A,B,B,密排面,六方晶胞六方密堆积,a,24,a,25,6.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,a,26,四面体间隙：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,a,27,八面体间隙：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,a,28,四面体间隙：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,a,29,八面体间隙：位于立方体每个面中心和每根棱中间，数目为6。 rB /