2.1.3 典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)

在已知的幾十種金屬元素中, 除少數(shù)十幾種晶體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜外, 大多數(shù)金屬都具有比較簡單的晶體結(jié)構(gòu), 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(gè)立方體, 晶格參數(shù)a=b=c, α=β=γ=90°, 所以只用一個(gè)晶格常數(shù)a表示即可。在體心立方晶胞的每個(gè)頂角上和晶胞中心都有一個(gè)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(jié)構(gòu)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(gè)立方體, 晶格參數(shù)a=b=c, α=β=γ=90°, 所以也只用一個(gè)晶格常數(shù)a表示即可。在面心立方晶胞的每個(gè)頂角上和六個(gè)面的中心各有一個(gè)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(jié)構(gòu)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(gè)正六方柱體, 晶格參數(shù)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(gè)頂角上和上、 下底面的中心各有一個(gè)原子, 另外在晶胞中間還有三個(gè)原子, 其分布是每間隔一個(gè)三棱柱的中央存在一個(gè)原子。c/a值大小是描述六方結(jié)構(gòu)特征的一個(gè)重要參數(shù)。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(jié)構(gòu)的金屬, 其c/a值在1.568(Be)到1.886(Cd)之間變動(dòng)。

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(jié)構(gòu)用hcp表示。