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金属晶体的结构
金属晶体是金属原子或离子彼此靠金属键结合而成的。金属键没有方向性,金属晶体内原子以配位数高为特征。
金属晶体的结构:等径球的密堆积。
金属晶体的结构
金属晶体中粒子的排列方式常见的有三种:六方密堆积(hcp)
面心立方密堆积(ccp)
体心立方堆积(bcp)
金属晶体的堆积模型
金属晶体中离子是以紧密堆积的形式存在的。下面用等径刚性球模型来讨论堆积方式。
在一个层中,最紧密的堆积方式,是一个球与周围 6 个球相切,在中心的周围形成 6 个凹位,将其算为第一层。
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第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1,3,5 位。( 或对准 2,4,6 位,其情形是一样的)
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A
B
,
关键是第三层,对第一、二层来说,第三层可以有两种最紧密的堆积方式。
下图是此种六方紧密堆积的前视图
A
B
A
B
A
第一种是将球对准第一层的球。
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于是每两层形成一个周期,即 AB AB 堆积方式,形成六方紧密堆积(A3,hcp)。
配位数 12 。( 同层 6,上下层各 3 )
第三层的另一种排列方式,是将球对准第一层的 2,4,6 位,不同于 AB 两层的位置,这是 C 层。
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此种立方紧密堆积的前视图
A
B
C
A
A
B
C
第四层再排 A,于是形成 ABC ABC 三层一个周期。得到面心立方堆积(p)。
配位数 12 。
( 同层 6, 上下层各 3 )
B
C
A
ABC ABC 形式的堆积,为什么是面心立方堆积?
金属晶体堆积的模型和空间占有率
1、体心立方密堆积:金属原子分别占据立方晶胞的顶点位置和体心位置,在立方体的体对角线上,球是相互接触的,设立方体的边长为a,球的半径为r,对到a与r的关系:
立方体心晶胞中的金属原子个数为2(1个体心位置,8个在顶角位置),立方体的体积为a3,由此计算出空间利用率为: