常見晶體結(jié)構(gòu)

1、1 常見晶體結(jié)構(gòu)（1）體心立方結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)寫為BCC 例如：V Nb Ta Cr Mo W（2）面心立方結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)寫為FCC 例如：Al Cu Ag Au（3）密排六方結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)寫為HCP 例如：-Ti -Zr -Hf三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征1體心立方結(jié)構(gòu) CN8三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征2 幾何特征2.1 配位數(shù) 簡(jiǎn)寫CN 一個(gè)原子周圍最鄰近的原子數(shù) 純?cè)亟饘?這些最鄰近的原子到所論原子的距離是相等的 多元素晶體 不同元素的最鄰近原子到所論原子的距離不一定相等這里，“最鄰近”是就同種元素的原子相比較而言，而配位數(shù)則是一個(gè)原子周圍的各元素的最近鄰原子數(shù)之和。 配位數(shù)通常用 CN 表示。例如，C

2、N 12 表示配位數(shù)為12。2面心立方結(jié)構(gòu) CN12三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征2 幾何特征2.1 配位數(shù) 簡(jiǎn)寫CN3密排六方結(jié)構(gòu) CN12c 高度a 4面心立方結(jié)構(gòu) n = 4 三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征2 幾何特征2.2 一個(gè)晶胞中的原子數(shù) 簡(jiǎn)寫n5體心立方結(jié)構(gòu) n = 2三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征2 幾何特征2.2 一個(gè)晶胞中的原子數(shù) 簡(jiǎn)寫n6密排六方結(jié)構(gòu) n =6三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征2 幾何特征2.2 一個(gè)晶胞中的原子數(shù) 簡(jiǎn)寫n7三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征2 幾何特征2.3 堆垛密度 又稱緊密系數(shù) 致密度 簡(jiǎn)寫 它表示原子排列的密集程度。假如把金屬晶體中的原子看成是有一定

3、直徑的剛球，則緊密系數(shù)可以用剛球所占空間的體積百分?jǐn)?shù)來表示。 以一個(gè)晶胞為例，致密度就等于晶胞中原子所占體積與晶胞體積之比 即： 致密度 晶胞中原子所占體積之和/晶胞的體積。 =nv/V n: 晶胞原子數(shù) v：每個(gè)原子所占的體積 V: 晶胞的體積8面心立方結(jié)構(gòu) =0.74三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征2 幾何特征2.3 堆垛密度 又稱緊密系數(shù) 簡(jiǎn)寫9體心立方結(jié)構(gòu) 0.68三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征2 幾何特征2.3 堆垛密度 又稱緊密系數(shù) 簡(jiǎn)寫10三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征2 幾何特征2.3 堆垛密度 又稱緊密系數(shù) 簡(jiǎn)寫11三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征3 常見晶體中的重要間隙 （既然堆垛密度

4、小于1，說明晶體中存在間隙） 從晶體原子排列的剛球模型可以看到，在原子球與原子球之間存在著不同形貌的間隙。晶體結(jié)構(gòu)中間隙的數(shù)量、位置和每個(gè)間隙的大小等也是晶體的一個(gè)重要特征，對(duì)于了解金屬的性能、合金相結(jié)構(gòu)、擴(kuò)散、相變等問題很有用處。 3.1 FCC結(jié)構(gòu)（1）八面體間隙邊長(zhǎng)為 a的正八面體數(shù)量為1+12*（1/4）=4與原子數(shù)比為1：112如何度量八面體間隙？ 在八面體間隙中填入剛性小球并與最鄰近的點(diǎn)陣原子相切。設(shè)rx為剛性小球的半徑，則rx就是間隙大小的度量成剛性小球?yàn)殚g隙原子。rx +r=a/2對(duì)于FCCrx /r=0.414 即八面體間隙的相對(duì)大小三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征3 常見晶體中

5、的重要間隙 3.1 FCC結(jié)構(gòu)（1）八面體間隙紅球?yàn)殚g隙原子黑球?yàn)榫О?3三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征3 常見晶體中的重要間隙 3.1 FCC結(jié)構(gòu)（2）四面體間隙數(shù)量： 8與原子數(shù)比為8：4=2：1rx /r=0.22514紅球?yàn)殚g隙原子 黑球?yàn)榫О尤?、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征3 常見晶體中的重要間隙 3.1 FCC結(jié)構(gòu)（2）四面體間隙15紅球?yàn)殚g隙原子 黑球?yàn)榫О尤?、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征3 常見晶體中的重要間隙 3.2 BCC結(jié)構(gòu)（1）八面體間隙（扁八面體間隙）數(shù)量： 6與原子數(shù)比為6：2=3：1rx /r=0.15516紅球?yàn)殚g隙原子黑球?yàn)榫О覣BCDE三、常見晶體結(jié)構(gòu)

6、及其幾何特征3 常見晶體中的重要間隙 3.2 BCC結(jié)構(gòu)（2）四面體間隙數(shù)量： 12與原子數(shù)比為12：2=6：1rx /r=0.29117三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征3 常見晶體中的重要間隙 3.3 HCP結(jié)構(gòu)（1）八面體間隙數(shù)量： 6與原子數(shù)比為6：6=1：1rx /r=0.4141819三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征3 常見晶體中的重要間隙 3.3 HCP結(jié)構(gòu)（2）四面體間隙數(shù)量： 12與原子數(shù)比為12：6=2：1rx /r=0.22520 根據(jù)書中表1-2和1-3：（1）FCC和HCP都是密排結(jié)構(gòu)。BCC是比較開放的結(jié)構(gòu)，間隙較多，所以原子半徑較小的元素（易形成間隙原子）在BCC金屬中的擴(kuò)

7、散速率比在FCC、HCP中高得多。（2）FCC、HCP的八面體間隙大于四面體間隙，因此這些金屬中的間隙原子主要位于八面體間隙中。（3）BCC中，四面體間隙大于八面體間隙，間隙原子主要占據(jù)四面體間隙中。八面體間隙是不對(duì)稱的，主要引起據(jù)間隙原子為a/2的兩個(gè)原子顯著的偏離原始位置，其余不發(fā)生明顯的改變，整個(gè)點(diǎn)陣畸變不大。（4）FCC、HCP的八面體間隙遠(yuǎn)大于BCC的八面體間隙和四面體間隙，所以間隙原子在FCC和HCP中的固溶度比在BCC大得多。（5）FCC和HCP的兩種間隙的相對(duì)大小相等。（原因見堆垛方式）三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征3 常見晶體中的重要間隙 3.4 總結(jié)210.155RFCC和H

8、CP配位數(shù)是一樣的間隙相對(duì)大小是一樣的間隙數(shù)和原子數(shù)比是一樣的堆垛密度（致密度）是一樣的22三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征4 常見晶體的堆垛方式 任何晶體都可以看成由任給的hkl原子面一層一層堆垛而成的。 主要討論FCC和HCP的密排面的堆垛次序。4.1 FCC結(jié)構(gòu)111面為密排面23三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征4 常見晶體的堆垛方式 4.1 FCC結(jié)構(gòu) 111面為密排面第二層放在“下箭頭” 的位置，（也可以放在“上箭頭”的位置）第三層放在第二層之上的“上箭頭” 的位置。24三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征4 常見晶體的堆垛方式 4.1 FCC結(jié)構(gòu)ABCAABC25三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征4 常

9、見晶體的堆垛方式 4.2 HCP結(jié)構(gòu) （0001）面為密排面第二層放在“下箭頭” 的位置，（也可以放在“上箭頭”的位置）第三層的位置與第一層重合。26（1）只看一層原子時(shí)，密排面是一樣的（2）看相鄰的兩層原子時(shí)，堆垛是一樣的（3）看相鄰的三層原子時(shí)，堆垛是不同的三、常見晶體結(jié)構(gòu)及其幾何特征4 常見晶體的堆垛方式 4.3 FCC和HCP的比較Hcp的堆垛方式為AB,AB, 密排面（0001）垂直于C軸。 Fcc的堆垛方式為ABC,ABC, 密排面111垂直于體對(duì)角線。 27總結(jié) 緒論 大家自己看晶體學(xué)基礎(chǔ)：一、空間點(diǎn)陣陣點(diǎn)： 理想晶體、幾何點(diǎn)、周圍環(huán)境相同空間點(diǎn)陣：陣點(diǎn)規(guī)則、周期、有規(guī)律的排列，

10、三維空間晶胞：具有代表性的 、最小單元、先滿足對(duì)稱性、六個(gè)點(diǎn)陣常數(shù)（晶格常數(shù)）晶系和空間點(diǎn)陣類型：7各晶系 14個(gè)空間點(diǎn)陣晶體結(jié)構(gòu)和空間點(diǎn)陣的區(qū)別二、晶面指數(shù)和晶向指數(shù)的標(biāo)定步驟： 晶面族和晶向族：位向不同、原子排列相同、晶體學(xué)上性質(zhì)等價(jià)晶帶：平行或相交晶帶軸晶面的全體三、常見晶體結(jié)構(gòu)配位數(shù)： 12 8 12 個(gè)數(shù) ： 4 2 6堆垛密度：0.74 0.68 0.74間隙：見表1-3 堆垛方式：FCC ABCABCA. HCP ABABA 28 第二層 對(duì)第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn) 1，3，5 位。 ( 或?qū)?zhǔn) 2，4，6 位，其情形是一樣的 )123456123456AB， 關(guān)鍵是

11、第三層，對(duì)第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。29 下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456 于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即 AB AB 重復(fù)的堆積方式，形成六方緊密堆積。 配位數(shù) 12 。 ( 同層 6，上下層各 3 )30六方密堆積配位數(shù) 12 ，空間利用率為 74.05 % 。 屬于六方密堆積的金屬有： IIIB，IVB及 Be、Mg、Tc、Re、Ru、Os 等。 面心立方緊密堆積(Face-centred Cubic clode Packing) 第一層、第二層與六方密堆積相同。但是，第三層排布與六方密堆積的排布不同。采取第二種方式：ABC ABC ABC重復(fù)的堆積方式，形成面心立方緊密堆積。(第一層有7個(gè)質(zhì)點(diǎn)，第二層有3個(gè)質(zhì)點(diǎn)，第三層有3個(gè)質(zhì)點(diǎn)、方向與二層不同。)31 第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的 2