2.1.3 典型的金属晶体结构

在已知的几十种金属元素中, 除少数十几种晶体结构比较复杂外, 大多数金属都具有比较简单的晶体结构, 其中最典型、 最常见的有体心立方晶格、 面心立方晶格和密排六方晶格。

(1)体心立方晶格

体心立方晶格的晶胞如图2-4所示, 其形状为一个立方体, 晶格参数a=b=c, α=β=γ=90°, 所以只用一个晶格常数a表示即可。在体心立方晶胞的每个顶角上和晶胞中心都有一个原子。

图2-4 体心立方晶胞

具有体心立方晶格的金属有α-Fe、 W、 Mo、 V、 Cr、 Nb、 β-Ti等。体心立方结构用符号bcc表示。

(2)面心立方晶格

面心立方晶格的晶胞如图2-5所示, 其形状也是一个立方体, 晶格参数a=b=c, α=β=γ=90°, 所以也只用一个晶格常数a表示即可。在面心立方晶胞的每个顶角上和六个面的中心各有一个原子。

图2-5 面心立方晶胞

具有面心立方晶格的金属有γ-Fe、 Al、 Cu、 Ag、 Au、 Pb、 Ni、 β-Co等。面心立方结构用fcc表示。

(3)密排六方晶格

密排六方晶格的晶胞示于图2-6。它的形状是一个正六方柱体, 晶格参数a=b≠c, α=β=90°, γ=120°。其中a, b为六方柱体的边长, c为上下底面之间的距离(即六方柱体的高度)。在密排六方晶胞的每个顶角上和上、 下底面的中心各有一个原子, 另外在晶胞中间还有三个原子, 其分布是每间隔一个三棱柱的中央存在一个原子。c/a值大小是描述六方结构特征的一个重要参数。若密排六方用等直径原子作紧密排列,则c/a=1.633。具有六方结构的金属, 其c/a值在1.568(Be)到1.886(Cd)之间变动。

图2-6 密排六方晶胞

属于六方晶格的金属有Mg、 Zn、 Be、 Cd、 α-Ti、 α-Co等。密排六方结构用hcp表示。