典型金属的晶体结构

1、典型金属的晶体结构典型金属的晶体结构1. 三种典型金属晶体结构三种典型金属晶体结构2. 晶胞中原子数晶胞中原子数3. 原子半径与点阵常数的关系原子半径与点阵常数的关系4. 配位数与致密度配位数与致密度5. 晶体中原子的堆垛方式晶体中原子的堆垛方式6. 晶体结构中的间隙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常见金属晶体的结构的结构面心立方（面心立方（A1）face-centred cubic latticefcc体心立方（体心立方（A2）body-centred cubic latticebcc密排六方（密排六方（A3）hexagonal close-packed la

2、tticehcp1. 三种典型金属晶体结构三种典型金属晶体结构u面心立方（面心立方（face-centered cubic，fcc）u体心立方（体心立方（body-centered cubic，bcc）u密排六方（密排六方（hexagonal close-packed，hcp）21818n体心立方4216818n面心立方632126112n密排六方2. 晶胞中原子数晶胞中原子数每个晶胞所含有的原子数（每个晶胞所含有的原子数（N）可用下式计算：）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，分别表示位于晶胞内部，面心和角顶上的原子数，m为晶

3、胞类型参数，立方晶系为晶胞类型参数，立方晶系m=8，六方晶系，六方晶系m=6.体心立方 面心立方 密排六方43ar 42ar 2ar 3. 原子半径与点阵常数的关系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。u配位数和致密度定量地表示原子排列的紧密程度。配位数和致密度定量地表示原子排列的紧密程度。u配位数（配位数（coordination numbercoordination number，CNCN）：晶体结构中任一）：晶体结构中任一原子周围最近且等距离的原子数。原子周围最近且等距离的原子数。u致密度（

4、致密度（K K）：晶胞中原子所占的体积分数，）：晶胞中原子所占的体积分数，u式中，式中，n n为晶胞原子数，为晶胞原子数，v v原子体积，原子体积，V V晶胞体积。晶胞体积。VnvK 4. 配位数与致密度配位数与致密度u面心立方配位数为面心立方配位数为121274. 0)42(34433aaVnvKu体心立方配位数为体心立方配位数为8 868. 0)43(34233aaVnvKu密排六方配位数为1274. 023)2(34433aaVnvK0.74126密排六方密排六方0.74124面心立方面心立方0.6882体心立方体心立方致密度致密度配位数配位数原子数原子数原子半径原子半径ar43ar21

5、ar42u面心立方和密排六方结构的致密度均为面心立方和密排六方结构的致密度均为0.74，是纯金属中，是纯金属中最密集的结构最密集的结构u面心立方与密排六方虽然晶体结构不同，但配位数与致密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度却相同，为搞清其原因，必须研究晶体中原子的堆垛方式u面心立方与密排六方的最密排面原子排列情况完全相同，面心立方与密排六方的最密排面原子排列情况完全相同，但堆垛方式不一样但堆垛方式不一样5. 晶体中原子的堆垛方式晶体中原子的堆垛方式等径球最紧密堆积等径球最紧密堆积时，在平面上每个球与时，在平面上每个球与6个球相

6、接触，个球相接触，形成第一层（球心位置标记为形成第一层（球心位置标记为A。此时，每。此时，每3个彼此相接个彼此相接触的球体之间形成触的球体之间形成1个弧线三角形空隙，每个球周围有个弧线三角形空隙，每个球周围有6个弧线三角形空隙，其中个弧线三角形空隙，其中3个空隙的尖角指向图的下方个空隙的尖角指向图的下方（其中心位置标记为（其中心位置标记为B），另外），另外3个空隙的尖角指向图的个空隙的尖角指向图的上方（其中心位置标记为上方（其中心位置标记为C），这两种空隙相间分布。），这两种空隙相间分布。等径球体在平面上的最紧密堆积AAAAAAAAAAAAAAAAAAABC面心立方最紧密堆积和六方最紧密堆积面

7、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球体在空间的堆积是按照ABAB的层序来堆积。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（积（A3型）。型）。另一种堆积方式是按照另一种堆积方式是按照ABCABC的堆积方式。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，最紧密堆积。面心立方堆积中，ABCABC重复层面重复层面平行于（平行于（111）晶面（）晶面（A1型）型） 。两种最紧密堆积中，每个球体周围同种球体的个数均两种

8、最紧密堆积中，每个球体周围同种球体的个数均为为12。123456123456123456A AB BC C面心立方最紧密堆积面心立方最紧密堆积ABCAABC面心立方最紧密堆积面心立方最紧密堆积 ABCABC, 即每三层重复一次即每三层重复一次123456面心立方最紧密堆积面心立方最紧密堆积BCA密排面密排面面心立方晶胞面心立方晶胞面心立方最紧密堆积面心立方最紧密堆积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六方最紧密堆积123456ABAB的层序堆积的层序堆积A AB BA AB BA A六方最紧密堆积六方最紧密堆积ABABAB 每两层重复一次每两层重复一次A AA AA AA AB BB B密密排排面面六方晶胞六方晶胞六方密堆积六方密堆积6.晶体结构中的间隙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：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：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：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