晶體結構

面心立方(FCC)結構

把砲彈(或橘子)堆成最緊密的一堆:最底層彼此相依,第二層落進凹處,第三層再挪到一組新的凹處(ABC 堆疊)。把這種等大球體的最密堆積裝進立方盒,就是面心立方結構:立方的每個角上有一個原子,六個面的中心各再有一個。

計算原子數:8 個角乘 1/8 加上 6 個面乘 1/2 等於每晶胞 4 個原子。原子沿面對角線相切,因此四個半徑橫跨該對角線:4R = a 乘 sqrt(2),得 a = 2R 乘 sqrt(2)。每個原子有 12 個最近鄰(配位數 12),堆積因數為 0.74——原子填滿 74% 的空間,是等大球體所能達到的最密。銅、鋁、金、鎳、γ-鐵(沃斯田鐵)與沃斯田系不鏽鋼都是 FCC。

這種結構正是許多日常金屬柔軟易成形的原因。有 12 個最近鄰、又有許多可供滑動的緊密堆積面,FCC 金屬變形時傾向彎折而非折斷——這正是鋁與銅即使在冷態下也能被輥軋、抽拉、壓製成形的原因。

銅是 FCC。原子沿面對角線相切,故 4R = a 乘 sqrt(2)。每晶胞含 4 個原子、堆積因數 0.74,代入 rho = nA/(V_C 乘 N_A),即可還原出銅實測的約 8.9 g/cm^3 密度。

FCC:每晶胞 4 個原子、配位數 12、堆積率 74%。

FCC 與 HCP 都是最密堆積(74%、配位數 12),差別只在堆疊順序(ABCABC 對比 ABAB)。面心立方與立方最密堆積指的是同一種堆積。

又称
FCCcubic close-packed面心立方立方最密堆積