Атомно-кристаллическое строение металлов

Валентные электроны в металле не принадлежат отдельным атомам, это свободные, общие электроны (электронный газ). Атомы (положительные ионы), силами электростатического взаимодействия с электронным газом, расположены упорядоченно, образуя кристаллическую решетку. Минимальный фрагмент, характеризующий ее строение, называют элементарной ячейкой. Кристаллической решетке свойственны периодичность строения и наличие периодического электростатического поля.

Основные типы кристаллических решеток металлов (рис. 1):

объемноцентрированная кубическая - ОЦК (Feα, Cr, Mo, W, V и др.);

гранецентрированная кубическая - ГЦК (Feγ Cu, Ag, Au, Ni, и др.);

гексагональная плотноупакованная - ГПУ (Be, Zn, Mg, Cd и др.).

 

а) б) в)

Рис. 1. Основные типы кристаллических решеток металлов: а – объемно- центрированная кубическая; б – гранецентрированная кубическая; в – гексагональная плотноупакованная.

Параметры кристаллических решеток:

- период – расстояние между ближайшими параллельными атомными плоскостями;

- базис (Б) – число атомов, принадлежащих одной элементарной ячейке в кристалле;

- координационное число (К) – число атомов, равноудаленных на минимальное расстояние от данного атома;

- плотность упаковки (ПУ) – отношение объема, занятого атомами в элементарной ячейке, к ее объему.

Параметры кристаллических решеток.

ОЦК: периоды a=b=c, Б=2, К8, ПУ=68%;

ГЦК: a=b=c, Б=4, К12, ПУ=74%;

ГПУ: c/a = 1,633, Б=6, Г12, ПУ=74%.