純金屬的晶體結(jié)構(gòu)

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1、2.2純金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)二、多晶型性三、晶體結(jié)構(gòu)中的原子半徑一、典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)是最簡單的晶體結(jié)構(gòu)。由于金屬鍵的性質(zhì)，使典型金屬的晶體具有高對稱性，高密度的特點(diǎn)。體心立方點(diǎn)陣面心立方點(diǎn)陣密排六方點(diǎn)陣常見金屬晶體的結(jié)構(gòu)面心立方（A1）face-centredcubiclattice→fcc體心立方（A2）body-centredcubiclattice→bcc密排六方（A3）hexagonalclose-packedlattice→hcp面心立方（face-centeredcubic，fcc）面心

2、立方晶胞示意圖（a）剛球模型；（b）質(zhì)點(diǎn)模型；（c）晶胞中原子數(shù)示意圖體心立方（body-centeredcubic，bcc）體心立方晶胞示意圖（a）剛球模型；（b）質(zhì)點(diǎn)模型；（c）晶胞中原子數(shù)示意圖密排六方（hexagonalclose-packed，hcp）體心立方面心立方密排六方1.晶胞中原子數(shù)每個晶胞所含有的原子數(shù)（N）可用下式計(jì)算：N=Ni+Nf/2+Nr/mNi,Nf,Nr分別表示位于晶胞內(nèi)部，面心和角頂上的原子數(shù)，m為晶胞類型參數(shù)，立方晶系m=8，六方晶系m=6.體心立方面心立方密排六方2.原子半徑與點(diǎn)陣常數(shù)的關(guān)系晶胞中

3、棱邊長度a,b,c稱為點(diǎn)陣常數(shù)。如把原子看作半徑為r的剛性球，則可據(jù)幾何關(guān)系求出點(diǎn)陣常數(shù)與r之間的關(guān)系。配位數(shù)和致密度定量地表示原子排列的緊密程度。配位數(shù)（coordinationnumber，CN）：晶體結(jié)構(gòu)中任一原子周圍最近且等距離的原子數(shù)。致密度（K）：晶胞中原子所占的體積分?jǐn)?shù)，式中，n為晶胞原子數(shù)，v原子體積，V晶胞體積。3.配位數(shù)與致密度面心立方配位數(shù)為12體心立方配位數(shù)為8密排六方配位數(shù)為120.74126密排六方0.74124面心立方0.6882體心立方致密度配位數(shù)原子數(shù)原子半徑思考題試計(jì)算體心立方鐵受熱而變?yōu)槊嫘牧⒎借F

4、時出現(xiàn)的體積變化。在轉(zhuǎn)變溫度下,體心立方鐵的點(diǎn)陣參數(shù)是2.863?，而面心立方鐵的點(diǎn)陣參數(shù)是3.591?。這表明鐵在加熱時出現(xiàn)收縮。分別畫出面心立方晶格和體心立方晶格{100},{110},{111}晶面上原子排列示意圖。思考題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)面心立方與密排六方雖然晶體結(jié)構(gòu)不同，但配位數(shù)與致密度卻相同，為搞清其原因，必須研究晶體中原子的堆垛方式面心立方與密排六方的最密排面原子排列情況完全相同，但堆垛方式不一樣4.晶體中原子的堆垛方式等徑球最緊密堆積時，在平面上每個球與6個球相接觸，形成

5、第一層（球心位置標(biāo)記為A。此時，每3個彼此相接觸的球體之間形成1個弧線三角形空隙，每個球周圍有6個弧線三角形空隙，其中3個空隙的尖角指向圖的下方（其中心位置標(biāo)記為B），另外3個空隙的尖角指向圖的上方（其中心位置標(biāo)記為C），這兩種空隙相間分布。等徑球體在平面上的最緊密堆積AAAAAAAAAAAAAAAAAAABC面心立方最緊密堆積和六方最緊密堆積球體在空間的堆積是按照ABAB……的層序來堆積。這樣的堆積中可以取出一個六方晶胞，稱為六方最緊密堆積（A3型）。另一種堆積方式是按照ABCABC……的堆積方式。這樣的堆積中可以取出一個面心立方晶

6、胞，稱為面心立方最緊密堆積。面心立方堆積中，ABCABC……重復(fù)層面平行于（111）晶面（A1型）。兩種最緊密堆積中，每個球體周圍同種球體的個數(shù)均為12。123456123456123456ABC面心立方最緊密堆積ABCAABC面心立方最緊密堆積ABCABC……,即每三層重復(fù)一次123456面心立方最緊密堆積BCA密排面面心立方晶胞——面心立方最緊密堆積面心立方最緊密堆積六方最緊密堆積123456ABAB……的層序堆積ABABA六方最緊密堆積ABABAB……每兩層重復(fù)一次AAAABB密排面六方晶胞——六方密堆積5.晶體結(jié)構(gòu)中的間隙剛球

7、模型八面體間隙剛球模型四面體間隙四面體間隙：位于由一個頂角原子和三個面中心原連接成的正四面體中心，數(shù)目為8。rB/rA=0.225八面體間隙：位置是立方體的正中心和每一個棱邊中心，其數(shù)目為4.rB/rA=0.414四面體間隙：位于兩個體心原子和兩個頂角原子所組成的四面體中心，數(shù)目為12。rB/rA=0.29八面體間隙：位于立方體每個面中心和每根棱中間，數(shù)目為6。rB/rA=0.15與面心立方結(jié)構(gòu)相比，這兩種結(jié)構(gòu)的八面體和四面體的形狀完全相似，但位置不同四面體間隙rB/rA=0.225八面體間隙rB/rA=0.414當(dāng)外界條件（溫度、壓

8、力）改變時，元素的晶體結(jié)構(gòu)可以發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種性能稱作同素異晶性，或稱多晶型性，這種轉(zhuǎn)變則稱為同素異晶轉(zhuǎn)變或多晶型性轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物叫同素異構(gòu)體。二、多晶型性三、晶體結(jié)構(gòu)中的原子半徑當(dāng)大量原子通過鍵合組成緊密排列的晶體時，