金属的结构和性质 体心立方堆积中八面体空隙与四面体空隙半径计算 下载本文

解:

(a) 无序结构的点阵型式为面心立方,结构基元为Cu1?Aux,即一个统计原子。

(b) 有序结构的点阵型式为简单四方,结构基元为CuAu,上述所示的立方晶胞[图(b)]

可进一步划分成两个简单四方晶胞,相当于两个结构基元。取[图(b)]中面对角线的1/2为新的简单四方晶胞的a轴和b轴,而c轴按[图(b)]不变,在新的简单四方晶胞中原子分数坐标为:

111Au:0,0,0;Cu:,,.222

为:

(c) 无序结构的点阵型式为面心立方,它的最小衍射角指标应为111,因此最小衍射角

??2221??111?arcsin?111?arcsin??1?1?1?2??2a?

?154pm?3??arcsin??2?385pm???arcsin?0.3464????20.3?

有序结构属四方晶系,其面间距公式为:

2?12?h?kl?dhkl???22?ac??

22根据Bragg方程,最小衍射角对应于最大衍射面间距,即对应于最小衍射指标平方和。最小衍射指标平方和为1。因此。符合条件的衍射可能为100,010和001。但有序结构的点阵型

式为简单四方,c?a,因此符合条件的衍射只有001。最小衍射角?001可按下式计算: sin?001??/2d001??/2c

?154pm/2?385pm ?0.200

?001?11.5?

【】??Fe和??Fe分别属于体心立方堆积(bcp)和面心立方堆积(ccp)两种晶型。前者的原子半径为124.0pm,后者的原子半径为127.94pm/ (a) 对??Fe:

① 下列“衍射指标”中哪些不出现

110,200,210,211,220,221,310,222,321,???,521。 ② 计算最小Bragg角对应的衍射面间距;

③ 写出使晶胞中两种位置的Fe原子重合的对称元素的名称、记号和方位。 (b) 对??Fe:

① 指出密置层的方向;

② 拖把该密置层中所形成的三角形空隙看作具体的结构,支持该结构的结构单元; ③ 计算二维堆积密; ④ 请计算两种铁的密度之比。

解:(1)(a)体心的衍射指标要求指标之和为偶数,即h?k?l?偶数。所以210,221两个衍射不可能出现。

(b)最小角度的衍射指标为110。

22d?a/1?1?a/2 110

半径为r的原子进行体心密堆积,a?4r/3。

a?4?124.1pm/3?286.6pm d110?286.6pm/2?202.7pm

1110,0,0;,,.222 (c)晶胞中两种位置上Fe原子的坐标为

(Ⅰ)和c轴平行,?(Ⅱ)和?x,y?坐标为?1/4,1/4?的21轴。

001?面平行,z坐标为1/4的n滑移面。

均可使晶胞中的两个Fe原子重合。

(2)(a)密置层和(1 1 1)面平行。

(b)密置层的结构基元为1个Fe原子,即其素晶胞包含1个Fe原子。晶胞中含三角形空隙2个,即结构基元为1个Fe原子和2个三角形空隙。 (c)密置层的二维堆积密度为:

2?r/?2r?sin60??0.906

原子所占面积/六方素晶胞的面积=

2(d)若面心立方堆积以下标F表示,体心堆积以下标I表示,则:

2?286.6pm?DF4M/NAVF2VI2aI32?286.6pm????3???0.99333DI2M/NAVIVFaF?361.9pm?4r/233??

【】某金属晶体属于hcp结构,原子半径为160.0pm: (a) 计算d003;

(b) 画出该警惕的晶胞沿特征对称元素的投影图,在图上标出特征对称元素的位置并给

出名称(亦可用符号表示);

(c) 画出该晶体的多面体空隙中心沿特征对称元素的投影图(可分别用O和T表示八面

体和四面体),画出由O和T构成的二维点阵结构的点阵素单位,指出结构单元。

11414d003?c??6r??6?160.0pm?174.2pm33333解:(a)

(b)该晶体属六方晶系,特征对称元素为六重对称轴,包括6和63轴。六方晶胞沿六重轴

1的投影图及特征对称元素的位置分别示于图(a)和(b)。原子旁标明的0,2等数字表示

它在c轴(或z轴)上的分数坐标位置。

(c)hcp晶体结构中存在四面体空隙(以黑球表示其中心位置)和八面体空隙(以白球表示其中心位置),如图所示。图中多面体空隙的位置是相对图(a)所示的结构,标明的数字

是c轴的分数坐标,结构基元是4个四面体空隙和2个八面体空隙。