金屬的晶體結(jié)構(gòu)

金屬的晶體結(jié)構(gòu)

2.2 ?金屬的晶體結(jié)構(gòu)

2.2.1 三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)
???面心立方結(jié)構(gòu)A1或 fcc、體心立方結(jié)構(gòu)A2或 bcc和密排六方結(jié)構(gòu)A3或 hcp三種。

?1.晶胞中的原子數(shù):

面心立方結(jié)構(gòu) n = 8*1/8 + 6 * 1/2 = 4

????體心立方結(jié)構(gòu) n = 8*1/8 + 1 =2
????
????密排六方結(jié)構(gòu) n = 12*1/6 +2*1/2 +3 = 6

???2.點(diǎn)陣常數(shù)與原子半徑:

晶胞的大小一般是由晶胞的棱邊長度（a,b,c）即衡量的，它是表征晶體結(jié)構(gòu)的一個重要基本參數(shù)。

如果把金屬原子看作剛球，并設(shè)其半徑為R，根據(jù)幾何學(xué)關(guān)系不難求出三種典型金屬晶體結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣常數(shù)與R之間的關(guān)系：

面心立方結(jié)構(gòu)：點(diǎn)陣常數(shù)為a，且

???3.配位數(shù)和致密度:

所謂配位數(shù)(CN)是指晶體結(jié)構(gòu)中任一原子周圍最近鄰且等距離的原子數(shù)；而致密度是指晶體結(jié)構(gòu)中原子體積占總體積的百分比。如以一個晶胞來計算，則致密度就是晶胞中原子體積與晶胞體積之比值，即
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??? 式中K為致密度；n為晶胞中原子數(shù)；v是一個原子的體積。

2.2.2 晶體的原子堆垛方式和間隙
???原子密排面在空間一層一層平行的堆垛起來就分別構(gòu)成以上三種晶體結(jié)構(gòu)。
???面心立方和密排六方結(jié)構(gòu)的致密度均為0.74，是純金屬中最密集的結(jié)構(gòu)。面心立方結(jié)構(gòu)中{111}晶面和密排六方結(jié)構(gòu)中{0001}晶面上的原子排列情況完全相同。

圖2.21 面心立方和密排六方點(diǎn)陣中密排面的分析

圖2.22 面心立方點(diǎn)陣中的間隙

???金屬晶體存在許多間隙，這種間隙對金屬的性能、合金相結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散、相變等都有重要影響。

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2.2.3 多晶型性
???有些固態(tài)金屬在不同的溫度和壓力下具有不同的晶體結(jié)構(gòu)即具有多晶型性，轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物稱為同素異構(gòu)體。例如，鐵在912℃以下為體心立方結(jié)構(gòu)。稱為α-Fe；在912～1394℃具有面心立方結(jié)構(gòu)，稱為γ-Fe；溫度超過1394℃至熔點(diǎn)間又變成體心立方結(jié)構(gòu)，稱為δ－Fe。由于不同晶體結(jié)構(gòu)的致密度不同，當(dāng)金屬由一種晶體結(jié)構(gòu)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)時，將伴隨有質(zhì)量體積的躍變即體積的突變。