1、典型金屬晶體結(jié)構(gòu)的鋼球堆垛模型分析實驗報告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)特點如圖4-1所示。2、晶面同處于一個平面中的原子構(gòu)成晶面。任一晶面指數(shù)表示晶體中險乎平行的所有晶面。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)代表晶體中險乎平行并同向的所有原子列。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。A、B、C均表示堆垛時原子所占據(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，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。按周圍原子的分布可將間隙分為兩種，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4T所示。表4T間隙的大小和數(shù)量晶體結(jié)構(gòu)間隙大小數(shù)量/每個晶胞面心立方八面體間隙r=0o414r4四面體間隙r=0。225r8體心立方八面體間隙r=0o0o155r6四面體間隙r=0o0o291r12密排六方八面體間隙r=0o414r6四面體間隙r=0。0o225r12注：匕為間隙半徑，匕為原子

4、半徑。川事心hl姑心屯前W4-2立方酬轉(zhuǎn)苗韓申常用鼎南內(nèi)方證用熬孑萍列m-t-4麗心立方和需推六方結(jié)構(gòu)中悼：子能燃的方武圖斗$面心立方血佯坯旳的何晾1）n貞體側(cè)軽岡旳佯閣離6、晶面上原子面密度的計算晶面上原子排列的緊密程度可以用h表示。即h=S/S0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、實驗內(nèi)容(111)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）、和（112）晶面。2）在已堆出的上述晶面上，至少確定三個不同方位原子列的晶向指數(shù)。3）用鋼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

5、。0業(yè)申子團(tuán)Y從住左A胡懷輩羈的閥廨1）凡曲饒厠趙btNAHRr老飆*OAXttMWl*iw密4A7/iH+皓構(gòu)的問凍酊Aad1*1t計皿曲悴!：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)用鑷子，每人一套。2）晶體結(jié)構(gòu)模型。五、實驗步驟1）用鑷子將球一個一個放入盒內(nèi)，堆垛出面心立方和體心立方晶體的（lOO）、（110）、（111）和（112、晶面；2）逐個分析上述所堆晶面上原子的分布特征，如實畫出原子分布3）在上述平面圖上，至少標(biāo)出三個不同方位的晶向指數(shù);4）參照圖4-4,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、實驗報告要求1）實驗?zāi)康模?）畫出面心立方和體心立方晶體結(jié)構(gòu)的（110）、（110）、（