2.1.3 典型的金屬晶體結構

在已知的幾十種金屬元素中, 除少數十幾種晶體結構比較復雜外, 大多數金屬都具有比較簡單的晶體結構, 其中最典型、 最常見的有體心立方晶格、 面心立方晶格和密排六方晶格。

(1)體心立方晶格

體心立方晶格的晶胞如圖2-4所示, 其形狀為一個立方體, 晶格參數a=b=c, α=β=γ=90°, 所以只用一個晶格常數a表示即可。在體心立方晶胞的每個頂角上和晶胞中心都有一個原子。

圖2-4 體心立方晶胞

具有體心立方晶格的金屬有α-Fe、 W、 Mo、 V、 Cr、 Nb、 β-Ti等。體心立方結構用符號bcc表示。

(2)面心立方晶格

面心立方晶格的晶胞如圖2-5所示, 其形狀也是一個立方體, 晶格參數a=b=c, α=β=γ=90°, 所以也只用一個晶格常數a表示即可。在面心立方晶胞的每個頂角上和六個面的中心各有一個原子。

圖2-5 面心立方晶胞

具有面心立方晶格的金屬有γ-Fe、 Al、 Cu、 Ag、 Au、 Pb、 Ni、 β-Co等。面心立方結構用fcc表示。

(3)密排六方晶格

密排六方晶格的晶胞示于圖2-6。它的形狀是一個正六方柱體, 晶格參數a=b≠c, α=β=90°, γ=120°。其中a, b為六方柱體的邊長, c為上下底面之間的距離(即六方柱體的高度)。在密排六方晶胞的每個頂角上和上、 下底面的中心各有一個原子, 另外在晶胞中間還有三個原子, 其分布是每間隔一個三棱柱的中央存在一個原子。c/a值大小是描述六方結構特征的一個重要參數。若密排六方用等直徑原子作緊密排列,則c/a=1.633。具有六方結構的金屬, 其c/a值在1.568(Be)到1.886(Cd)之間變動。

圖2-6 密排六方晶胞

屬于六方晶格的金屬有Mg、 Zn、 Be、 Cd、 α-Ti、 α-Co等。密排六方結構用hcp表示。