最密堆積與常見晶體結構
體心立方結構(body-centered cubic)
體心立方結構是最常見、但並非最密堆積的金屬排列。取一個立方體,在八個角各放一顆原子,再在立方體正中央放一顆原子,這顆中心原子正是名稱的由來。與 FCC 和 HCP 不同,這裡的各層並沒有嵌合成最緻密的圖案,因此 BCC 留下略多一點的空隙。
計數:8 個角乘 1/8,加上 1 顆體心原子,每個單位晶胞共 2 顆原子。原子沿著立方體的體對角線相切,而非面對角線,因此晶格常數固定為 a = 4r/sqrt(3)。配位數為 8(中心原子與全部八個角相切),不過六個次近鄰只稍微遠一點;原子堆積因數為 0.68,略低於最密堆積的 0.74。最密堆積方向為 <111>。
體心立方金屬包括 alpha 鐵(室溫下的普通鋼)、鎢、鉻、鉬、釩,以及鹼金屬鈉與鉀。鐵是同素異形的經典案例:在攝氏 912 度以下為 BCC(alpha),高於此溫度轉為 FCC(gamma),接近熔點時又回到 BCC(delta)。由於 BCC 沒有真正的最密堆積面,其眾多可用的滑移系統伴隨著較高的晶格阻力(派爾斯應力),這正是鋼在低溫下出現延性-脆性轉變的根源。
室溫的鐵是 BCC:每晶胞 2 顆原子,配位數 8,堆積因數 0.68。加熱超過 912 度後,它會重新排列成 FCC。
緻密度幾乎與最密堆積相當,但缺少最密堆積面改變了它的變形方式。
BCC 只比最密堆積少約 8 百分比的緻密度(0.68 對 0.74),但這個小差距加上缺乏最密堆積面,使 BCC 金屬展現出非常不同、對溫度敏感的機械行為。
又称
另见