1,三种典型金属晶体结构的晶体学特点,≠,,,复习,,,,,,,,,,,,,,,,2,2.2.2晶体的原子堆垛方式和间隙,各类晶体配位数和致密度的分析计算结果表明,配位数以12最大,致密度以0.74最高 面心立方和密排六方均属于最紧密排列的晶体,为什么两种晶体具有相同的密排程度却具有不同的晶体结构呢?,2,1/9,2.2.2.1 原子堆垛方式,3,2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙,密排面 {111} 密排方向〈110〉,{110} 〈111〉,{0001} 〈11 0〉,3,2.2.2.1 原子堆垛方式,4,4,2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙,2.2.2.1 原子堆垛方式,5,2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙,2.2.2.1 原子堆垛方式,(a) (b) hcp (c)hcp,1/3[10-10],6,hcp晶体(0001)面原子沿[0001]方向的堆垛顺序:ABAB,2.2.2.1 原子堆垛方式,位于晶胞中部(z=1/2c)密排原子层相对于底层错动了1/3[10-10],而顶层又相对于中间层错动了1/3[-1010],回到底层的位置(沿[0001]方向,顶层和底层的原子重合),第三层密排面(C层)的每个原子中心不与第一层密排面的原子中心重合,而是位于第一层与第二层共同的间隙中心处。
第四层原子中心与第一层原子中心重合,第五层与第二层重合,7,2.2.2.1 原子堆垛方式,fcc晶体,1/6[11-2],,,,x,z,y,,8,x,z,y,x,z,y,9,9,fcc晶体{111}面原子沿方向的堆垛顺序: ABCABC,x,z,y,10,密排面相同,因堆垛方式不同形成两种不同的晶体结构,10,11,11,bcc晶体{110}面原子沿方向的堆垛顺序: ABAB,[001],[-110],[110]垂直纸面,(110)面原子投影图,[-110],(001),12,习题 (2.2.2.1原子堆垛顺序),1、试计算面心立方点阵中(111)、(110)、(100)各晶面的面间距、堆垛顺序和原子面密度(单位晶面内的原子数) 2、试计算体心立方点阵中(110)、(112)、(100)、(111)各晶面的面间距、堆垛顺序和原子面密度 3、β-Sn的晶体结构为体心正方(a=0.583nm,c=0.318nm), 在单胞内还有4个原子分别位于(1/2,0,1/4)(1/2,1,1/4)(0,1/2,3/4)(1,1/2,3/4),试绘出该晶胞,并计算致密度1/9作业,2.2.2.2 晶体结构中的间隙,面心立方点阵中的间隙,,13,r=(√2/4)a,,间隙大小为:,(1)面心立方结构,4个八面体间隙 八面体间隙数量与原子数之比为1:1。
2.2.2.2 晶体结构中的间隙,面心立方点阵中的间隙,,14,(1)面心立方结构,8个四面体间隙 四面体间隙数量与原子数之比为2:1间隙大小为:,r=(√2/4)a,,15,2.2.2.2 晶体结构中的间隙,,体心立方点阵中的间隙,16,(2)体心立方结构,6个扁八面体间隙 八面体间隙数量与原子数之比为3:1r=(√3/4)a,rB=0.154rA rB=0.663rA,间隙大小为:,2.2.2.2 晶体结构中的间隙,体心立方点阵中的间隙,,17,(2)体心立方结构,12个四面体间隙; 四面体间隙数量与原子数之比为6:1r=(√3/4)a,间隙大小为:,2.2.2.2 晶体结构中的间隙,,18,(3)密排六方结构,6个八面体间隙 八面体间隙数量与原子数之比为1:1r=a/2,间隙大小为:,,19,12个四面体间隙 四面体间隙数量与原子数之比为2:1r=a/2,间隙大小为:,(3)密排六方结构,2.2.2.2 晶体结构中的间隙,,20,,,20,21,2.2.3 多晶型性,多晶型性:固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体结构,称为多晶型性转变的产物称为同素异构体(组成元素相同但是结构不同的物体)。
如: Fe 体心立方结构(1394 ℃ ),-Fe,22 end,纯铁加热时的膨胀曲线,2.2.3 多晶型性,由于不同晶体结构的致密度不同,当金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构时,将伴随有体积的突变 。