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【干货】面心立方(FCC)晶胞知识点全解析,图解更易懂 02

考研情报中心 材子考研 2022-06-09

面心立方晶胞的全面分析

01


原子数

位于顶点上的原子属于该晶胞的部分为1/8,位于面上的原子属于该晶胞的为1/2,故晶胞中原子数:

02


原子半径

位于面对角线上的三个原子相切,(面心上的原子与四个顶点处的原子均相切)从5-7号原子的距离相当于四个半径,所以,原子半径为:

03


配位数

与12号原子相距最近且距离相等的有2、3、5、7、9、10、13、14、15、16、17、18号共计2个原子,配位数为12。

04


致密度

05


堆垛方式

对于面心立方结构而言,原子排列较为紧密的平面为垂直于立方体空间对角线的对角面。为了获得最紧密的排列,第二层密排面(B层)的每个原子应当正好座落在下面一层(A层)密排面的b组空隙(或c组)上,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复,而是位于既是第二层原子的空隙中心,又是第一层原子的空隙中心处。之后第四层原子中心与第一层的原子中心重复,第五层又与第二层重复,以此类推,堆垛方式为ABC ABC ABC...

06


密排面

面对角线上的原子相切,如1、14、15号原子相切,1、11、8号原子相切,8、6、10号原子相切,因此由这三条对角线组成的平面排列最紧密,称为密排面,表示为(111)。

07


密排方向

由于面对角线上的原子相切,因此面对角线的方向即为密排方向。如图中5-10-7号原子的方向,8-10-6号原子的方向。

08


四面体间隙

确定间隙中心:四面体间隙由四个原子组成,四个原子分别为顶点处的4号原子和相邻三个面上的面心处的原子9、11、13。根据对称性可知间隙中心位于体对角线距离顶点处原子1/4处。

确定间隙个数:每一个顶点均能形成一个四面体间隙,一个晶胞八个顶点共形成8个四面体间隙。

确定间隙半径:间隙中心与原子中心的距离为,所以间隙半径

09


八面体间隙

确定间隙中心:八面体间隙外有8个面,8个面所围得的空间是空的,由6个原子组成,这六个原子分别为位于面心上的原子9、10、11、12、13、14。因此间隙中心就位于晶胞的体心位置。

确定间隙个数:9-10号原子的距离为棱长,也就是说每个棱长都对应着一个八面体间隙,一个晶胞12条棱,但是每条棱对应的八面体间隙只有1/4属于该晶胞,而中心处的八面体间隙则完全属于该晶胞,因此八面体间隙有12×1/4+1=4个。

确定间隙半径:间隙中心到原子中心的距离为,则间隙半径为:

思考题

C溶入γ-Fe中生成奥氏体相,奥氏体是FCC结构,请问C溶入了哪种间隙中,为什么?(欢迎留言给出您心中的答案)

上期答案

(1)请问对于底心单斜点阵,这个底心能不能在侧面上?

答案:底心只能在矩形底面上,不能位于侧面上,负责可以连接成一个更小的单斜晶胞(图中蓝色线框)。如图所示。

(2)为什么没有底心正方和面心正方点阵?

可以从两个方面来解释这一问题:

①如图1(a)所示,底心正方点阵可以连成一个体积更小的简单正方点阵;同样,如图1(b)所示,面心正方点阵可以连成一个体积更小的体心正方点阵。因此不存在底心正方。

②如图2(a)所示,由简单正方点阵可以构成一个底心正方点阵;同样,如图2(b)所示,由体心正方点阵可以构成一个面心正方点阵。因此不存在底心正方点阵和面心正方点阵。

(3)为什么没有面心单斜点阵?

面心单斜点阵可以构成一个更小的简单单斜点阵,底面类似图1(b),然后和面心原子组成一个更小的简单单斜点阵

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01
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