三种典型的金属晶体结构

三种典型的金属晶体结构

最常见的金属晶体结构有面心立方结构、体心立方结构和密排立方结构

1.面心立方结构：晶胞是一个立方体，原子分布在立方体的各结点和各面的中心上。铝、铜、镍、γ铁等都是面心立方结构。

2.体心立方结构：其晶胞是一个立方体，原子分布在立方体的各结点和中心上。铬、钼、钨、钒、铌、α铁等都是体心立方结构。

3.密排六方结构：晶胞是一个六方体，原子除分布在六方柱的各结点及上下两面的中心处之外，在六方柱体中间还有三个原子。锌、镁、铍、镉等都属密排六方结构。

体心立方结构

三种典型金属结构的晶体学特点

晶胞中的原子数：

晶胞顶角处为几个晶胞所共有，而位于晶面上的原子也同时属于两个相邻的晶胞，只有在晶胞体积内的原子才单独为一个晶胞所有。故三种典型金属晶体结构中每个晶胞所占有的原子数为：

面心立方结构 n =8*(1/8)+6*(1/2)=4

体心立方结构 n=8*(1/8)+1=2

密排立方结构 n=12*(1/6)+2*(1/2)+3=6

点阵常数和原子半径：

晶胞的大小一般是由晶胞的棱边长度(a,b,c)即点阵常数(或称晶格常数)衡量的，它是表示晶体结构的一个重要的基本参数。

面心立方结构：点阵常数为a，√2a=4R

体心立方结构：点阵常数为a，且√3a=4R

密排立方结构：点阵常数由a和c表示。在理想情况下，即把原子看作等径的刚球，可算得c/a=1.633

配位数和致密度：

晶体中原子排列紧密程度与晶体结构类型有关，通常以配位数和致密度两个参数来描述晶体中原子排列的紧密程度。

所谓配位数(CN)是指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数，而致密度是指晶体结构中原子体积占总体积的百分数。如以一个晶胞来计算，则致密度就是晶胞中原子体积与晶胞体积之比值，即

K=nv/V

式中，K为致密度，n为晶胞中原子数，v是一个原子体积。这里将金属原子视为刚性等径球，故v=4πR3/3，v为晶胞体积

晶体的原子堆垛方式和间隙

晶体的原子堆垛方式和间隙是晶体学中重要的概念。

晶体是由原子、离子或分子组成的有序结构，其原子堆垛方式决定了晶体的物理性质和化学性质。在同一元素或化合物形成的不同晶体中，原子的排列方式也是不同的，这种不同的排列方式称为晶体的晶体结构类型。    

晶体结构有三种基本的原子堆垛方式：立方堆垛、六方堆垛和四方堆垛。

立方堆垛是指原子沿着等间距的方格状排列;六方堆垛是指原子沿着六边形状排列;四方堆垛是指原子沿着正方形状排列。这三种堆垛方式都有各自的优点和缺点，因此在不同的晶体结构中都有所应用。   

晶体的间隙是指原子排列时的空隙或孔洞。这些间隙可以用来存储其他原子、离子或分子，从而影响晶体的物理性质和化学性质。

一些晶体结构具有很大的空隙，如金刚石晶体中的孔洞就可以容纳其他原子进入，这使得金刚石成为众所周知的硬度极高的材料。

其中位于6个原子所组成的八面体中间的间隙称为八面体间隙，而位于4个原子所组成的四面体中间的间隙称为四面体间隙。图中实心圆圈代表金属原子，另其半径为rA，空心圆圈代表间隙，另其半径为rB，rB实质上表示能放入间隙内小球的最大半径。

审核编辑：汤梓红