典型金屬晶體結(jié)構(gòu)的鋼球堆垛模型分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、典型金屬晶體結(jié)構(gòu)的鋼球堆垛模型分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告1）熟悉面心立方、體心立方和密排六方晶體結(jié)構(gòu)中常用晶面、晶向的幾何位置、原子排列和密度;2）熟悉三種晶體結(jié)構(gòu)中的四面體間隙和八面體間隙的位置和分布；3）熟悉面心立方和密排六方晶體結(jié)構(gòu)中，最密排面的堆垛順序；4）進(jìn)一步練習(xí)晶面和晶向指數(shù)的確定方法。二、原理概述1、晶體原子、分子或它們的集團(tuán)，按一定規(guī)則呈周期性重復(fù)排列，即構(gòu)成晶體。自然界中邁80種金屬元素，其中大多數(shù)屬于面心立方、體心立方和窯排六方三種典型晶陣結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖4-1所示。2、晶面同處于一個(gè)平面中的原子構(gòu)成晶面。任一晶面指數(shù)表示晶體中險(xiǎn)乎平行的所有品面。不同指數(shù)的晶面空間方位、原子排列方

2、式和原子面密度不同。立方晶體結(jié)構(gòu)中常用晶面的方位和原子排列如圖4-2所示。3、晶向晶體中任一原子列均構(gòu)成一晶向。任一晶向指數(shù)代表晶體中險(xiǎn)乎平行弁同向的所有原子列。不同指數(shù)的晶向有不同的空間方位和原子問(wèn)距。面心立方和體心立方晶體的最密排晶向如圖4-3所示。4、面心立方和密排六方晶體結(jié)構(gòu)最密排面的堆垛順序面心立方和密排六方晶體結(jié)構(gòu)均為等徑原子最密排結(jié)構(gòu)，二者致密度均為0.74,配位數(shù)均為12,它們的區(qū)別在于最密排面的堆垛順序不同。面心立方晶你的最密排面111按ABCABC順序堆垛，而密徘六方晶體的最密排面0001按ABABAB順序堆垛。AB、C均表示堆垛時(shí)原子所占據(jù)的相應(yīng)位置，如圖4-4所示。5、

3、晶體中間隙的意義、位置、大小和數(shù)量從原子排列剛球模型可見(jiàn)，除最近鄰原子外，球間都有空隙，就是這些空隙構(gòu)成了晶體中的間隙（又稱(chēng)空腔）。尺寸較大的間隙，因具備溶入其它小原子的可能而被人們所重視。按周?chē)拥姆植伎蓪㈤g隙分為兩種，即四面體間隙和八面體間隙。其位置如圖4-5至圖4-7所示。間隙的大小和數(shù)量如表4-1所示。表4-1間隙的大小和數(shù)量晶體結(jié)構(gòu)間隙大小數(shù)量/每個(gè)晶胞面心立方八面體間隙rb=0O414a4四面體間隙rb=0o225a8體心立方八面體間隙rB=0O0OI55rA6四面體間隙re=0O0O291rA12密排六方八面體間隙rB=0O414A6四面體間隙b=0O0O225ra12注：為間

4、隙半徑，a為原子半徑。bl181三醇體績(jī)料a)b)<t工力c>?陽(yáng)42立方A?t6A中it用易雷U方位?>?方b)M<t?Al立方體給恂中的MM向那一展趴子U1U二融干1<J?*1心立方怙矜三層說(shuō)子中心構(gòu)圖47而心立土口服了堆垛的方式0氏出佯御腺6、晶面上原子面密度的計(jì)算晶面上原子排列的緊密程度可以用h表示。即h=SSo式中，S為晶面上所有原子所占面積之和、So為晶面的總面積，三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）把鋼球作為金屬原子，堆垛出面心立方和體心立方晶體的（100）、（110）、（111）和（112）晶面。2）在已堆出的上述晶面上，至少確定三個(gè)不同方位原子列的晶向指數(shù)。3）用鋼

5、球按最密排面堆垛的順序堆垛出面心立方和密排六方晶體結(jié)構(gòu)。4）借助模型，找出三種晶體結(jié)構(gòu)中兩種間隙的位置。It 4A6障二上方貼休結(jié)構(gòu)的阿葆叮 AUitMW h>?*KVf?*?fO體站取24)ffl4-7?9?穴方晶井蠕斡的同廉*)AM萍劌或訓(xùn)時(shí)棹XH四、材料及設(shè)備1)有機(jī)玻璃盒或玻璃盒、涂有凡士林油的鋼球或乒乓球、醫(yī)用鏡子，每人一套。2)晶體結(jié)構(gòu)模型。五、實(shí)驗(yàn)步驟1)用鏡子將球一個(gè)一個(gè)放入盒內(nèi)，堆垛出面心立方和體心立方晶體的(110八(100)、(111)和(112)晶面；2)逐個(gè)分析上述所堆晶面上原子的分布特征，如實(shí)畫(huà)出原子分布3）在上述平面圖上，至少標(biāo)出三個(gè)不同方位的晶向指數(shù)；4）參照?qǐng)D4-4,用球堆垛出密排六方和面心立方晶體結(jié)構(gòu)5）借助晶體結(jié)構(gòu)模型和4）分析間隙位置。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）畫(huà)出面心立方和體心立方晶體結(jié)構(gòu)的（110）、（110