크리스탈 격자. 결정 격자의 종류

입방체 시스템과 관련된 면심 입방체 셀; 참조: 전지 전해 전지 면 중심 전지 ...

셀- : 참조: 전해조 면심 전지 베이스 중심 전지 ... 야금의 백과사전

얼굴 중심 큐빅 셀- Bravais 격자의 14가지 유형 중 하나. 정육면체의 모든 면의 정점과 중심에 노드가 배열되어 있는 것이 특징입니다. 지질 사전: 2권. 남: 네드라. K. N. Paffengolts et al. 편집. 1978 ... 지질 백과사전

입방체 시스템- 결정의 단위 셀의 모서리와 가장자리 사이의 비율을 특징으로 하는 결정학적 동의어: a = b = c, α = β = γ = 90º. 5개의 클래스(점 대칭 그룹)로 세분화됩니다. * * * CUBIC SYNGONY CUBIC… … 백과사전

입방 격자(K6)- 기본 셀이 입방 동의어에 속하는 결정 격자; 참조: Lattice triclinic lattice tetragonal lattice spatial lattice … 야금의 백과사전

큐빅 시스템

입방 면심 격자- 결정학에서 입방계는 7개의 동의어 중 하나입니다. 입방 결정의 단위 셀은 서로 수직인 동일한 길이의 세 벡터에 의해 결정됩니다. 3차 동의어에는 세 가지 유형의 Bravais 격자가 있습니다. ... ... Wikipedia

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전해조- 전기화학 반응이 실현되는 전극이 장착된 전해질이 담긴 용기; 산업용 전해조의 주요 구조 요소. 전해조 디자인은 매우 다양합니다. 입력… … 야금의 백과사전

면 중심 셀- 각 면의 중앙에 꼭짓점에 있는 원자와 동일한 유형의 추가 원자가 있는 평행육면체 형태의 결정 기본 셀. 참조: 전해조... 야금의 백과사전

분자 결정. 물질의 중성 분자는 결정 격자의 노드에 위치하며, 그 사이의 상호 작용력은 원자의 전자 껍질에서 전자의 약간의 상호 변위로 인한 것입니다. 이러한 힘은 분자 사이의 인력과 같은 성질을 가지고 있어 기체가 이상에서 벗어나게 하기 때문에 반 데르 발스 힘이라고 합니다. 분자 결정은 예를 들어 대부분의 유기 화합물(파라핀, 알코올, 고무 등), 불활성 기체(Ne, Ar, Kr, Xe) 및 CO 2 기체, 오 2,고체 상태의 N2, 얼음, 브롬 Br 2 , 요오드 1 2 결정. 반 데르 발스 힘은 다소 약하여 분자 결정이 쉽게 변형됩니다.

일부 고체에서는 여러 유형의 통신이 동시에 발생할 수 있습니다. 예는 흑연(육각 격자)입니다. 흑연 격자(그림 105)는 탄소 원자가 정육각형의 꼭짓점에 위치한 일련의 평행 평면으로 구성됩니다. 평면 사이의 거리는 육각형 원자 사이의 거리의 두 배 이상입니다. 평평한 층은 반 데르 발스 힘에 의해 서로 연결됩니다. 층 내에서 각 탄소 원자의 3개의 원자가 전자는 인접 탄소 원자와 공유 결합을 형성하고 "자유"로 남아 있는 네 번째 전자는 집합화되지만 금속의 경우처럼 전체 격자가 아니라 하나의 범위 내에 있습니다. 층. 따라서이 경우 동일한 레이어 내에서 동종 극성 및 금속성의 세 가지 유형의 통신이 수행됩니다. 반 데르 발스 - 레이어 사이. 이것은 코끼리가 서로에 대해 미끄러질 수 있기 때문에 흑연의 부드러움을 설명합니다.

흑연과 다이아몬드의 두 가지 탄소 종류의 결정 격자 구조의 차이는 흑연의 부드러움과 다이아몬드의 경도와 같은 물리적 특성의 차이를 설명합니다. 흑연은 전기 전도체, 다이아몬드는 유전체(자유 전자 없음) 등입니다.

결정의 원자 배열은 또한 배위수(결정 격자의 주어진 원자 또는 분자 결정의 분자와 동일한 유형의 가장 가까운 이웃 원자의 수)를 특징으로 합니다. 모델 이미지의 경우

원자와 이온으로부터 결정 구조를 형성하는 것은 공의 조밀한 패킹 시스템을 사용합니다. 평면에 같은 반경의 볼을 조밀하게 채우는 가장 간단한 경우를 고려하여 두 가지 배열 방법에 도달합니다(그림 106, 나, 나).오른쪽 패킹은 볼의 수가 같을 때 정사각형의 한 변과 같은 변을 가진 마름모의 면적이 정사각형의 면적보다 작기 때문에 더 조밀합니다. 그림에서 알 수 있듯이 패키지의 차이는 좌표 번호의 차이로 축소됩니다. 왼쪽 패키지의 좌표 번호는 4이고 오른쪽 - b, t입니다. 패킹이 조밀할수록 조정 번호가 커집니다.

공간에서 구체의 조밀한 패킹이 이전에 제공된 하나 또는 다른 결정 구조에 해당할 수 있는 조건을 고려해 보겠습니다. 그림에 표시된 볼 레이어에서 격자를 만들어 봅시다. 106 6. 추가 추론을 단순화하기 위해 공의 중심을 공이 있는 평면에 투영하여 흰색 원으로 표시합니다(그림 107). 같은 평면에서 우리는 그림 1에 표시된 볼 사이의 간격 중심을 투영합니다. 107, 각각 검은색 원과 십자가가 있습니다. 밀집된 모든 레이어를 레이어라고 합니다. 그리고 만약공의 중심은 회색 원 위에 위치합니다. 입력- 빨간색 원 위에 있으면 레이어 에서- 위의 교차인 경우. 레이어 위 하지만이 레이어의 각 볼이 첫 번째 레이어의 세 개의 볼에 놓이도록 두 번째 밀집 레이어를 놓습니다. 이것은 두 가지 방법으로 수행할 수 있습니다. 두 번째 레이어로 사용하거나 입력,또는 에서.세 번째 레이어는 "두 가지 방법으로 다시 쌓을 수 있습니다. 따라서 긴밀한 패킹은 시퀀스로 설명할 수 있습니다. ABWAS...,같은 글자로 표시된 층이 나란히 설 수 없는 경우.

결정학에서 가능한 많은 조합 중에서 두 가지 유형의 포장이 매우 중요합니다. 1) 2층 포장 아바바...- 육각형 밀집 구조(그림 108); 2) 3중 포장 알파벳...- 입방체 면심 구조(그림 109). 두 격자에서 배위수는 12이고 패킹 밀도는 동일합니다. 원자는 결정 전체 부피의 74%를 차지합니다. 입방체심 격자에 해당하는 좌표수는 8이고 다이아몬드 격자(그림 104 참조)는 4이다.

2층 및 3층 패키지 외에도 동일한 레이어의 반복 주기가 긴 다층 패키지를 구축할 수 있습니다. AVSVASAVSVASS...- 6층 포장. 6, 15 및 243개 층의 반복 주기를 갖는 SiC 탄화물의 변형이 있습니다.

결정이 다른 원소의 원자로 만들어지면 크기가 다른 공이 촘촘하게 모여 있는 것으로 나타낼 수 있습니다. 무화과에. 도 110은 염 결정의 모델 이미지를 나타낸다. 큰 염소 이온(r = 181pm)은 조밀한 3층 패킹을 형성하며, 큰 공극은 작은 공극으로 채워집니다.

나트륨 이온의 크기(r = 98pm). 각 Na 이온은 6개의 O 이온으로 둘러싸여 있고, 반대로 각 C1 이온은 6개의 Na 이온으로 둘러싸여 있습니다.

결정의 결함

§ 71에서 고려된 이상적인 결정 구조는 격자 결함이라고 하는 격자 사이트에서 입자의 정렬된 배열에서 항상 편차가 있는 매우 작은 부피의 실제 결정에만 존재합니다. 결함은 결정의 형성 및 성장 과정에서 발생하는 거시적 결함(예: 균열, 기공, 외부 거시적 개재물)과 주기성에서 미시적인 편차로 인한 거시적 결함으로 나뉩니다.

미세 결함은 점과 선형으로 나뉩니다. 점 결함은 세 가지 유형이 있습니다. 1) 공석 - 결정 격자 위치에 원자가 없음(그림 111, 하지만); 2) 틈새 원자 - 원자; 틈새 공간(그림 111, 6); 3) 불순물 원자 - 불순물 원자 또는 결정 격자의 주요 물질의 치환 원자(치환 불순물, 그림 111, 입력),또는 틈새 공간에 내장(도입의 혼합물, 그림 111, 비;간극에만 주요 물질의 원자 대신 불순물 원자가 있습니다). 점 결함은 장거리 질서에 영향을 미치지 않고 결정의 단거리 질서만을 위반합니다. 이것이 특징입니다.

선형 결함은 장거리 주문을 방해합니다. 실험에서 다음과 같이 결정의 기계적 특성은 주로 특수한 유형의 결함인 전위에 의해 결정됩니다. 전위는 원자 평면의 올바른 교대를 방해하는 선형 결함입니다.

전위는 모서리와 나사입니다. 원자 평면 중 하나가 결정 내부에서 끊어지면 이 평면의 가장자리가 가장자리 전위를 형성합니다(그림 112, 하지만).나사 전위의 경우(그림 112, b), 결정 내부의 원자 평면 중 어느 것도 끊어지지 않으며 평면 자체가 거의 평행하고 서로 가깝기 때문에 실제로 결정은 하나의 원자로 구성됩니다. 나선형 표면을 따라 구부러진 원자 평면.

완전 단결정의 전위 밀도(결정 표면의 단위 면적당 전위 수)는 10 2 -10 3 cm -2, 변형 결정의 경우 - 10 10 -10 12 cm - 2 . 전위는 결코 끊어지지 않고 표면이나 가지에 오므로 전위의 평면 또는 공간 네트워크가 실제 수정에서 형성됩니다. 전위와 그 움직임은 선택적 에칭 방법뿐만 아니라 전자 현미경을 사용하여 관찰할 수 있습니다. 전위가 표면에 나타나는 곳에서 에칭 피트가 나타납니다(시약 작용에 따라 결정이 집중적으로 파괴됨). 전위를 "명시"하는 것입니다.

고체 상태의 모든 금속은 결정 구조를 가지고 있습니다. 고체 금속의 원자는 정렬되어 결정 격자를 형성합니다(그림 1).

쌀. 그림 1. 결정 격자 다이어그램: a – 체심 입방체; b - 면 중심; c - 육각형 밀집

수정 세포금속의 원자 구조에 대한 완전한 그림을 제공하는 결정의 가장 작은 부피를 나타내며 단위 셀이라고 합니다.

금속은 세 가지 유형의 결정 격자를 특징으로 합니다. 원자가 단위 셀의 꼭짓점과 면의 중심에 위치하는 면심 입방체(fcc); 육각기둥(hcp)은 원자가 3층으로 배열된 육각기둥입니다.

재료의 특성은 결정 격자의 유형과 이를 특성화하는 매개변수에 따라 다릅니다.

1) 원자간 거리, 옹스트롬으로 측정 1А°=10 -8 cm

2) 패킹 밀도( 격자 기초단위 셀당 입자 수). 큐빅 단순 - B1, bcc - B2, fcc - B4, hcp - B6.

3) 조정 번호(KN) - 기준점으로 취한 원자에서 가장 가까운 거리에 있는 등거리의 최대 원자 수. 큐빅 단순 - KN=6, BCC - KN=8, FCC - KN=12, HPU - KN=12.

전면과 대각선 방향으로 정의되는 물성치가 서로 다른 현상을 이 현상이라고 합니다. 이방성, 즉 다른 방향에서 고르지 않은 속성. 모든 금속 재료에는 이러한 특성이 있습니다. 무정형 몸체에는 속성이 있습니다. 등방성, 즉. 모든 방향에서 동일한 속성을 갖습니다.

결정 격자는 재료의 특성을 크게 변화시키는 다양한 구조적 결함을 가질 수 있습니다. 실제 단결정에는 항상 표면 장력으로 인해 격자가 왜곡 된 자유 (외부) 표면이 있습니다.

내부 구조의 결함은 점, 선형 및 평면으로 나뉩니다.

점 결함에는 공극(결정 격자의 개별 사이트가 원자로 채워지지 않은 경우); 전위된 원자(개별 원자가 간극에 있는 경우) 또는 불순물 원자(순수 금속에서도 그 수는 매우 많습니다. 이러한 결함 근처에서 격자는 1 또는 2주기의 거리에서 탄성적으로 왜곡됩니다(그림 2a).

쌀. 2. 결정 격자의 결함: 요점; b - 선형; c - 평면

선형 결함은 2차원에서는 작고 3차원에서는 상당히 큽니다. 이러한 결함에는 원자 평면의 변위 또는 전위 및 공석 사슬이 포함됩니다(그림 2b). 이러한 결함의 가장 중요한 특성은 결정 내부의 이동성과 서로 및 다른 결함과의 활발한 상호 작용입니다.

재료의 결정 격자는 외부 요인, 즉 온도 및 압력의 영향으로 변경될 수 있습니다. 다른 온도 범위에서 고체 상태의 일부 금속은 다른 결정 격자를 획득하여 항상 물리 화학적 특성을 변화시킵니다.

동일한 금속이 여러 결정 형태로 존재하는 것을 다형성. 결정격자의 변화가 일어나는 온도를 다형변태온도라고 한다. 모든 열처리 공정은 이 현상을 기반으로 합니다. 다형성 수정은 그리스 문자(a, b, g 및 기타 요소 기호에 대한 색인으로 추가됨)로 표시됩니다.

사람들이 항상 선호하는 가장 일반적인 재료 중 하나는 금속이었습니다. 각 시대에 이러한 놀라운 물질의 다른 유형이 선호되었습니다. 따라서 기원전 IV-III 천년은 Chalcolith 또는 구리의 시대로 간주됩니다. 나중에 그것은 청동으로 대체되고 오늘날에도 여전히 유효한 철이 효력을 발휘합니다.

오늘날에는 가정 용품, 의료 기기 및 중장비 및 경량 장비로 끝나는 거의 모든 것이 이 재료로 구성되거나 금속 제품과 별도의 부품이 포함되기 때문에 한때 금속 제품 없이는 가능했다고 상상하기가 어렵습니다. 왜 금속이 그러한 인기를 얻을 수 있었습니까? 기능은 무엇이며 구조에 내재되어 있는 방식에 대해 자세히 알아보겠습니다.

금속의 일반 개념

"화학. 9학년"은 학생들이 사용하는 교과서입니다. 금속이 자세히 연구되는 것은 그 안에 있습니다. 그들의 물리적 및 화학적 특성에 대한 고려는 다양성이 매우 크기 때문에 큰 장에 할애됩니다.

청소년들은 이미 그러한 지식의 가치를 충분히 이해할 수 있기 때문에 이 나이부터 아이들에게 이러한 원자와 그 속성에 대한 아이디어를 주는 것이 좋습니다. 그들은 주변을 둘러싼 다양한 물체, 기계 및 기타 사물이 단지 금속성 특성을 기반으로 한다는 것을 완벽하게 알고 있습니다.

금속이란 무엇입니까? 화학의 관점에서 이러한 원자는 다음을 포함하는 것이 일반적입니다.

외부 수준에서 작음;
강력한 회복 특성을 나타냅니다.
큰 원자 반경을 가지고;
단순한 물질이 여러 가지 특정 물리적 특성을 갖는 방법.

이러한 물질에 대한 지식의 기초는 금속의 원자 결정 구조를 고려하여 얻을 수 있습니다. 이 화합물의 모든 특징과 특성을 설명합니다.

주기율표에서 전체 표의 대부분은 금속에 할당됩니다. 왜냐하면 금속은 첫 번째 그룹에서 세 번째 그룹까지 모든 이차 하위 그룹과 주요 하위 그룹을 형성하기 때문입니다. 따라서 그들의 수적 우위는 명백합니다. 가장 일반적인 것은 다음과 같습니다.

칼슘;
나트륨;
티탄;
철;
마그네슘;
알류미늄;
칼륨.

모든 금속에는 하나의 큰 물질 그룹으로 결합될 수 있는 여러 속성이 있습니다. 차례로, 이러한 특성은 금속의 결정 구조에 의해 정확하게 설명됩니다.

금속 특성

고려 중인 물질의 특정 특성은 다음과 같습니다.

금속 광택. 단순 물질의 모든 대표자가 그것을 소유하고 있으며 대부분이 동일하며 일부(금, 구리, 합금)만 다릅니다.
가단성 및 가소성 - 변형 및 복구가 매우 쉽습니다. 다른 대표자에서는 다른 정도로 표현됩니다.
전기 및 열 전도성은 금속 및 그 합금의 범위를 결정하는 주요 특성 중 하나입니다.

금속 및 합금의 결정 구조는 표시된 특성 각각에 대한 이유를 설명하고 각 특정 대표자의 심각도를 나타냅니다. 그러한 구조의 특징을 알고 있다면 샘플의 속성에 영향을 미치고 사람들이 수십 년 동안 해오던 원하는 매개변수로 조정할 수 있습니다.

금속의 원자 결정 구조

그러한 구조는 무엇이며, 그 특징은 무엇입니까? 이름 자체는 모든 금속이 고체 상태의 결정체, 즉 정상 조건(액체인 수은 제외)에서 결정임을 암시합니다. 크리스탈이란?

몸을 감싸고 있는 원자들을 통해 가상의 선을 교차시켜 구성한 기존의 그래픽 이미지입니다. 즉, 모든 금속은 원자로 구성되어 있습니다. 그것들은 무작위가 아니라 매우 규칙적이고 일관되게 위치합니다. 따라서 이러한 모든 입자를 하나의 구조로 정신적으로 결합하면 어떤 모양의 규칙적인 기하학적 몸체 형태로 아름다운 이미지를 얻을 수 있습니다.

이것을 금속의 결정 격자라고 합니다. 그것은 매우 복잡하고 공간적으로 방대하므로 단순화를 위해 전체가 표시되지 않고 기본 셀의 일부만 표시됩니다. 그런 세포들의 집합이 모여서 크리스탈 격자를 형성하고 반사됩니다. 화학, 물리학 및 금속 과학은 이러한 구조의 구조적 특징을 연구하는 과학입니다.

사마는 서로 일정한 거리에 있고 그 주위의 다른 입자의 엄격하게 고정된 수를 조정하는 원자 세트입니다. 패킹 밀도, 구성 구조 사이의 거리, 배위수를 특징으로 합니다. 일반적으로 이러한 모든 매개변수는 전체 결정의 특성이므로 금속이 나타내는 특성을 반영합니다.

여러 종류가 있으며 모두 하나의 기능으로 결합되어 있습니다. 노드에는 원자가 있고 내부에는 결정 내부의 전자가 자유롭게 이동하여 형성되는 전자 가스 구름이 있습니다.

결정 격자의 종류

격자 구조에 대한 14가지 옵션은 일반적으로 세 가지 주요 유형으로 결합됩니다. 그것들은 다음과 같습니다:

몸 중심 큐빅.
육각형 밀착.
면심입방체.

금속의 결정 구조는 큰 배율의 이미지를 얻을 수 있게 된 경우에만 연구되었습니다. 그리고 격자 유형의 분류는 프랑스 과학자 Bravais에 의해 처음 도입되었으며 그의 이름은 때때로 호출됩니다.

몸체 중심 격자

이 유형의 금속 결정 격자의 구조는 다음 구조입니다. 이것은 8 개의 원자가있는 노드에 큐브입니다. 다른 하나는 세포의 자유 내부 공간의 중앙에 위치하며 "몸 중심"이라는 이름을 설명합니다.

이것은 기본 셀의 가장 단순한 구조의 변형 중 하나이며 따라서 전체 격자입니다. 다음 금속이 이러한 유형입니다.

몰리브덴;
바나듐;
크롬;
망간;
알파 철;
베타 철 및 기타.

이러한 대표자의 주요 특성은 높은 가단성 및 가소성, 경도 및 강도입니다.

면 중심 격자

면심입방격자를 갖는 금속의 결정구조는 다음과 같다. 이것은 14개의 원자를 포함하는 정육면체입니다. 그 중 8개는 격자 노드를 형성하고 6개는 각 면에 하나씩 있습니다.

비슷한 구조를 가지고 있습니다.

알류미늄;
니켈;
선두;
감마철;
구리.

주요 특징은 다양한 색상의 광택, 가벼움, 강도, 가단성, 내식성 증가입니다.

육각 격자

격자가 있는 금속의 결정 구조는 다음과 같습니다. 기본 셀은 육각 프리즘을 기반으로 합니다. 노드에는 12개의 원자가 있으며, 2개는 베이스에 더 있고 3개의 원자는 구조 중심의 공간 내부에 자유롭게 놓여 있습니다. 17개의 원자만 있습니다.

다음과 같은 금속:

알파 티타늄;
마그네슘;
알파 코발트;
아연.

주요 속성은 높은 강도, 강한 은빛 광택입니다.

금속의 결정 구조 결함

그러나 고려되는 모든 유형의 세포에는 자연적 결함 또는 소위 결함이 있을 수도 있습니다. 이는 금속의 이물질 및 불순물, 외부 영향 등 다양한 이유 때문일 수 있습니다.

따라서 결정 격자가 가질 수 있는 결함을 반영하는 분류가 있습니다. 과학으로서의 화학은 물질의 특성이 변하지 않도록 원인과 치료법을 식별하기 위해 각각을 연구합니다. 따라서 결함은 다음과 같습니다.

가리키다. 공석, 불순물 또는 전위된 원자의 세 가지 주요 유형이 있습니다. 그들은 금속의 자기 특성, 전기 및 열 전도성을 저하시킵니다.
선형 또는 전위. 한계와 나사를 할당합니다. 재료의 강도와 품질을 저하시킵니다.
표면 결함. 그들은 금속의 모양과 구조에 영향을 미칩니다.

현재, 결함을 제거하고 순수한 결정을 얻기 위한 방법이 개발되었습니다. 그러나 그것들을 완전히 없애는 것은 불가능하며 이상적인 결정 격자가 존재하지 않습니다.

금속의 결정 구조에 대한 지식의 가치

위의 재료로부터 미세 구조와 구조에 대한 지식이 재료의 특성을 예측하고 영향을 줄 수 있음을 알 수 있습니다. 그리고 이를 통해 화학 과학을 할 수 있습니다. 일반 교육 학교의 9학년은 구성 - 구조 - 속성 - 적용과 같은 기본적인 논리적 사슬의 중요성에 대한 명확한 이해를 학생들에게 가르치는 데 중점을 둡니다.

금속의 결정 구조에 대한 정보는 모든 속성을 정확하고 유능하게 사용하기 위해 미세 구조를 아는 것이 얼마나 중요한지 명확하게 설명하고 교사가 어린이에게 명확하게 설명하고 보여줍니다.

Mendeleev의 원소 주기율표에 따른 금속 연구는 Mn 및 Hg를 제외하고 전이 금속 및 대부분의 희토류 원소를 포함한 하위 그룹 A의 원소와 하위 그룹 IB 및 IIB의 금속 및 Al을 포함한 IIIB족의 일부 원소는 다음과 같은 전형적인 금속 구조 중 하나를 형성합니다.

A 1 - 입방 면심 격자(fcc)

입방 면심 격자다음 금속에는 g - Fe, Al, Cu, Ni, a - Co, Pb, Ag, Au, Pt 등이 있습니다.

입방 면심 격자에서 원자는 단위 셀의 꼭짓점과 면의 중심에 위치합니다(그림 1.5).

이 격자의 각 원자는 = 0.707×a, 어디 하지만- 기본 세포 가장자리. 12와 같은 최근접이웃의 수를 결정 격자의 배위수라고 합니다. 이 가장 가까운 원자 외에도 결정 격자에는 6개의 원자가 있으며 훨씬 더 먼 거리에서 다음과 같습니다. 하지만.

고려되는 결정 격자에는 틈새 고용체를 형성하는 두 가지 유형의 공극(합금의 다른 원소의 더 작은 원자가 위치할 수 있는 틈새)이 있습니다.

가장 큰 노드 간 또는 공극은 큐브의 중앙과 모서리의 중앙에 있습니다. 이 공극은 각각 6개의 fcc 격자 원자로 둘러싸여 있으며 정팔면체의 꼭짓점에 위치합니다. 이와 관련하여 팔면체 공극이라고합니다 (그림 1.5, 비). 면심 입방 격자에서 다양한 원소의 이러한 위치는 NaCl 격자에서 Na 및 Cl 원자가 차지합니다. 동일한 위치는 g-Fe 격자에서 탄소에 의해 점유됩니다.

fcc 격자의 이러한 공극 외에도 4개의 원자로 둘러싸여 있기 때문에 사면체라고 하는 더 작은 공극이 있습니다. fcc 격자에는 총 8개의 사면체 공극이 있습니다(그림 1.5, 입력).

4면체 및 8면체 보이드의 치수는 격자가 서로 접촉하는 반경 r의 단단한 볼로 구성되어 있다고 가정함으로써 느낄 수 있습니다. 이 경우, 8면체 및 4면체 보이드에 대해 반경이 각각 0.41r 및 0.225r인 구를 기존 간격에 배치할 수 있습니다.

면심 큐브 구조에서 가장 조밀하게 채워진 평면은 그림에 표시된 평면입니다. 해당 기호(111)(그림 1.5., G).

체심입방격자그리고 2(bcc)에는 금속 a - Fe, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 바나듐, 나트륨, 리튬 등이 있습니다. 구조 A 2는 덜 조밀하게 패킹됩니다.

bcc 격자의 원자는 정점과 단위 셀의 중심에 있습니다(그림 1.6).

이 세포의 각 원자는 다음과 같은 거리에 위치한 8개의 가장 가까운 이웃을 가지고 있습니다. 하지만정육면체 모서리의 길이입니다. 따라서 격자의 좌표 수는 8입니다. 때로는 (8 + 6)으로 표시됩니다. 다음으로 가장 먼 원자는 거리 a에 있으며 그 수는 6입니다.

bcc 구조에는 2가지 유형의 보이드가 있습니다. 큰 것들은 입방체의 면에서 위치를 차지합니다(그림 1.6, 입력). 그것들은 사면체의 꼭짓점에 위치한 4개의 원자로 둘러싸여 있으며, 그 가장자리는 쌍으로 동일합니다. 불규칙한 팔면체의 꼭짓점을 차지하는 6개의 원자로 둘러싸인 더 작은 공극은 세포의 가장자리와 면의 중앙에 있습니다(그림 1.6, G). bcc 격자 구조가 단단한 볼로 구성된 경우 반경이 0.292r인 구는 사면체 공극에 배치할 수 있고 0.154r은 팔면체 공극에 배치할 수 있습니다.

따라서 더 조밀하게 채워진 fcc 격자의 공극에 배치할 수 있는 구의 최대 크기는 bcc 격자보다 더 큰 것으로 판명되었습니다.

bcc 격자의 팔면체 구멍에 다른 원자가 도입되면 입방체의 가장자리와 평행한 방향으로 두 원자가 변위되어 격자가 이 방향으로 확장됩니다. 탄소 원자가 C 축에 평행한 모서리와 이 축에 수직인 면의 중심에만 위치한 팔면체 공극에 도입되는 마르텐사이트 구조에서 이는 a-Fe 격자의 정방형 왜곡을 초래합니다.

가장 조밀하게 채워진 숨은 참조 평면은 (110) 계열의 12개 평면입니다(그림 1.6. 비). 이 평면에는 단단한 볼이 닿을 수 있는 두 가지 방향이 있습니다.

육각형 밀집 격자 A3(hcp)는 Zn, b-Co, Cd, Mg, a-Ti, a-Zr과 같은 금속이 가지고 있다.

육각체는 별도의 층으로 구성되며, 모든 층의 각 원자는 동일한 층에 속하는 동일한 거리에 있는 6개의 이웃으로 둘러싸여 있으며, 또한 위의 층에 3개의 가장 가까운 이웃이 있는 방식으로 구성됩니다. 이 레이어 아래에 있습니다(그림 1.7).

육각형 층의 원자 사이의 거리는 다음과 같이 표시됩니다. 하지만, 셀 높이(s). 인접한 레이어에 있는 6개의 가장 가까운 이웃도 거리에 있으며 이 원자로부터 축의 비율이 s/a이러한 구조를 이상적인 밀집 구조라고 합니다. 또한이 경우와 fcc 격자에서 좌표 번호는 12입니다.

육각형 밀집 격자를 가진 대부분의 금속에는 축 비율이 있습니다. s/a= 1.56 - 1.63. 예외는 Zn 및 Cd(1.86, 1.89)입니다. 이것은 Zn 및 Cd 원자의 전자 구름이 구형 대칭을 갖지 않고 C 축을 따라 길어지기 때문입니다.육각형 밀집 격자 및 fcc에는 2가지 유형의 공극이 있습니다. 팔면체와 사면체(그림 1.7, 비).

이러한 공극에 위치할 수 있는 단단한 구의 직경과 fcc는 0.41r 및 0.225r입니다.

fcc 격자(111)의 조밀한 평면 구성을 살펴보는 것으로 충분합니다(그림 1.8, 하지만) 이 두 격자의 원자 구성에서 완전한 유추를 찾습니다. 이 격자의 차이점은 레이어의 교대입니다. 육각형 격자에 레이어 ABAB 등이 교대로 있으면 fcc 격자에서 ABCABC (그림 1.8, 비), 즉. 이것은 밀집층의 세 번째 가능한 위치를 사용합니다.

이 두 격자 사이의 에너지 비율의 차이는 미미하며 이와 관련하여 교대 층의 순서는 소성 변형 중에 쉽게 교란될 수 있을 뿐만 아니라 성장 중에 결정 결함이 나타나는 결과로 발생할 수 있습니다. - 스택 오류라고 합니다.

따라서 hcp 및 fcc 격자 구조의 명백한 차이는 전혀 크지 않습니다(그림 1.8).

다이아몬드, 실리콘, 게르마늄, a-주석(회색) 형태의 탄소는 이중 입방체 격자형 다이아몬드(그림 1.9). 이것은 8개의 4면체 공극 중 4개에 4개의 추가 원자가 있다는 점에서 fcc 격자와 다릅니다. 결과적으로 구조가 더 느슨해집니다.

각 다이아몬드 원자는 정사면체의 모서리에 위치한 네 개의 가장 가까운 이웃으로 둘러싸여 있습니다. 이러한 구조의 좌표 번호는 4입니다.

위와 같이 온도가 다른 동일한 금속이라도 결정 구조가 다를 수 있으며 이는 동소체에 의해 발생합니다.

동소체(다형성) 변환은 결정체의 공간 격자의 변화입니다.

동소 변환의 예로서 910℃의 온도에서 체심 입방 격자를 갖는 저온 동소체 형태 a-Fe를 면심 입방 격자를 갖는 고온 형태 g-Fe로 변환하는 것을 들 수 있다 ° C 및 1392 ° C의 온도에서 후속 변환 g-Fe는 a-Fe와 유사한 체심 입방 격자를 사용하여 d-Fe로 변환됩니다. 티타늄, 지르코늄 등에서 유사한 변형이 관찰될 수 있습니다. 티타늄 및 지르코늄에서 저온 동소체 형태는 육각형 밀집 격자를 갖는 a - Ti, a - Zr입니다. 티타늄의 경우 882°C, 지르코늄의 경우 862°C 이상의 온도에서 b-Ti 및 b-Zr이 형성되며 체심 격자가 있습니다.

보시다시피, 동소 변환은 결정체의 원자 구조가 가열 및 냉각될 때 변하는 것입니다. 결정 격자의 재배열 과정은 일정한 온도에서 등온적으로 발생하며 동소 변태를 겪는 합금의 냉각 곡선은 액체 금속이 응고되는 동안 관찰되는 곡선과 유사합니다. 전이 온도를 변태의 임계점이라고 합니다. 온도(T 0)에서 두 동소체의 상평형이 관찰됩니다.

결정화 과정과 유사하게, 동소 변형은 가열 중 열을 흡수하고 냉각 중 방출로 발생합니다. 동소 변형(결정화 과정과 유사)은 핵의 형성과 그 이후의 성장을 통해 발생하므로 항상 과냉각(냉각 중) 및 가열 시 과열의 존재와 함께 진행됩니다.

자유 에너지를 줄이려는 시스템의 요구와 관련하여 결정화 과정뿐만 아니라 동소 변형이 발생합니다.