原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律呈周期性地排列构成的固体称为晶体。构成晶体的原子(离子或分子)在空间规则排列的方式称为晶体结构。由于晶体中的原子呈周期性规则排列,因此,可从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元来分析晶体中原子排列的规律,这个最小的几何单元称为晶胞,如图2-9所示。晶格的大小和形状等几何特征以晶胞的棱边长度a、b、c及棱间夹角α、β、γ等参数来描述,其中晶胞的棱边长度a、b、c一般称为晶格常数,金属的晶格常数大多为0.1~0.7nm。按照以上6个参数组合的可能方式或根据晶胞自身的对称性,可将晶体结构分为7个晶系,每种晶系又分为若干种晶格,共14种晶格。
冲压材料按照其晶体结构,可以划分为三种类型。
图2-9 晶胞
1.面心立方
金属原子分布在立方体的8个角上和6个面的中心。面中心的原子与该面4个角上的原子紧靠,如图2-10a所示。面心立方晶胞的特征如下。
晶格常数:a=b=c,α=β=γ=90°。
晶胞原子数:1/8×8+1/2×6=4。
原子半径:。
致密度:0.74(74%)。
四面体间隙半径:r四=0.225r原子。
八面体间隙半径:r八=0.414r原子。
配位数:12。
具有这种晶体结构的冲压材料有g-Fe、Al、Cu、b-Ti、Ag、Au。
2.体心立方
体心立方晶格的晶胞中,8个原子处于立方体的角上,一个原子处于立方体的中心,角上8个原子与中心原子紧靠,如图2-10b所示。体心立方晶胞的特征如下。
晶格常数:a=b=c,α=β=γ=90°。
晶胞原子数:1/8×8+1=2。
原子半径:。(www.xing528.com)
致密度:0.68(68%)。
四面体间隙半径:r四=0.29r原子。
八面体间隙半径:r八=0.15r原子。
配位数:8。
具有体心立方晶格的冲压材料有Ti、α-Fe。
3.密排六方
密排六方晶格的晶胞中12个金属原子分布在六方体的12个角上,在上下底面的中心各分布一个原子,上下底面之间均匀分布3个原子,如图2-10c所示。密排六方晶胞的特征如下。
晶格常数:用底面正六边形的边长a和两底面之间的距离c来表达,两相邻侧面之间的夹角为120°,侧面与底面之间的夹角为90°。
晶胞原子数:1/6×12+1/2×2+3=6。
原子半径:。
致密度:0.74(74%)。
四面体间隙半径:r四=0.225r原子。
八面体间隙半径:r八=0.414r原子。
配位数:12。
具有密排六方晶体结构的冲压材料有Mg、a-Ti、Zn。
图2-10 冲压材料常用的三种晶体结构模型
a)面心立方结构 b)体心立方结构 c)密排六方结构
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