晶体的间隙和缺陷

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016年4月3日8时36分,#,参考教材：,The Science and Engineering of Materials,第,2,章 晶体学基础,目录,2,晶体及其基本性质,晶向,、晶面及,晶带,晶体的,间隙和缺陷,晶体,的投影,倒易点阵,2.3,间隙,1.,间隙位置和间隙半径,2.,配位数和半径比,2024/9/22 7:02,3,间隙位置：,按照,刚性小球模型，任何一种晶体结构，在其原子之间都存在着许多可容纳尺寸更小的原子的空间位置，这些位置,称为,（,interstitial sites,）,。,间隙,半径：,若,在晶胞的间隙中放入刚性球，则圆球的最大,半径称为,间隙半径,。,在晶格的间隙位置中放入一个原子，会和周围两个以上的原子相互接触。间隙原子的配位数就是所接触原子的数目。,一、间隙,位置和间隙,半径,5,BCC,结构有两种间隙：八面体间隙和四面体间隙。与间隙原子相接触的,6,个原子围成的间隙，称为,八面体间隙,（,octahedral sites,）。,BCC,中的八面体间隙的配位数是,6,个。,BCC,中的八面体间隙位于立方体的面心位置。实际上，每个棱边的中心也都是八面体间隙的中心,。八面体间隙,数为,1/26=3,。,间隙,半径,为,(b)BCC,中,的八面体间隙,(b),八面体间隙钢球模型,由两个相邻的体心原子与它一侧的两个顶点原子围成的间隙，称为,四面体间隙,（,tetrahedral sites,）。,BCC,中的四面体间隙的配位数是,4,个。四面体间隙的中心在面心与棱边中心的连线的中点。每个表面都有,4,个四面体间隙中心。而间隙半径为,BCC,中,的四面体间隙,7,FCC,中的八面体间隙则位于立方晶胞的棱边的中心和晶胞的体心。间隙半径为,四面体间隙,在晶胞体对角线的位置上，间隙中心距原子中心为 。间隙半径为,FCC,中的间隙,(a),八面体间隙,(b),四面体间隙,密排六方结构中的八面体间隙及四面体间隙与,面心立方,结构中的同类型间隙的形状相似，都是正八面体和正四面体。在原子半径相同的条件下两种结构的同类型间隙的大小也相等，且八面体间隙大于四面体间隙。而体心立方结构中的八面体间隙却比四面体间隙小，且二者的形状都是不对称的，其棱边长度不完全相等。,HCP,中的间隙,(a),八面体间隙,(b),四面体间隙,二、配位数,和,半径比,9,半径稍大于间隙半径的间隙原子或离子进入间隙时，会把周围的原子略微推开。然而半径小于间隙半径的间隙原子或离子则不会进入间隙位置。如果间隙原子尺寸很大，它会进入配位数更大的,间隙。,例如，半径比 为,0.225-0.414,的原子会进入四面体间隙，半径比大于,0.414,的原子进入八面体间隙。当原子尺寸相同，半径比为,1,，配位数为,12,时（例如纯金属）就是金属的,FCC,和,HCP,结构。,许多离子晶体可以看成是由大尺寸的阴离子紧密堆垛而成的，小尺寸的阳离子位于间隙位置,。离子晶体,的堆垛没有金属的,FCC,和,HCP,结构紧密。,Figure The location of the interstitial sites in cubic unit cells. Only representative sites are shown.,11,例：计算,FCC,晶胞中八面体间隙的数目。,解：八面体间隙,包括晶胞的,12,条边，坐标为,加上,中心位置, 1/2, 1/2,，,晶胞的边上的间隙由分属,4,个晶胞所有。因此每个间隙只有,1/4,属于一个晶胞。,FCC,晶胞中八面体间隙的数目为：,个八面体间隙,