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1 内容
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2 练习
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3 扩展学习
金属的晶体结构
1、金属键
贡献出价电子的原子，变成正离子，沉浸于电子云中，依靠运动于其间的公有化自由电子的静电作用而结合—形成金属键—没有饱和性和方向性。
用金属键解释金属特性：
导电性——自由电子在电场作用下定向移动形成电流；
导热性——自由电子的运动和正离子振动；
正电阻温度系数——正离子或原子的振幅随温度的升高增大，可阻碍电子通过，使电阻升高；
金属光泽——电子跃迁吸收或放出可见光；
延展性——无饱和性和方向性。
2、双原子模型
（1）原子间结合力是由自由电子与金属正离子间的引力（长程力），以及正离子间、电子间的排斥力（短程力）合成的。当两原子间距较大，引力＞斥力，两原子自动靠近；当两原子自动靠近，使电子层发生重叠时，斥力↑↑；直到两原子间距为d0时，引力＝斥力。任何对平衡位置d0的偏离，都将受到一个力的作用，促使其回到平衡位置。原子间最大结合力不是出现在平衡位置d0而是在dc位置，最大结合力与金属的理论抗拉强度相对应。
（2）结合能是吸引能和排斥能的代数和。当原子处于平衡距离d0时，其结合能达到最低值，此时原子的势能最低、最稳定。任何对d0的偏离，都会使原子势能增加，使原子处于不稳定状态，原子就有力图回到低能状态，即恢复到平衡距离的倾向。
（3）用双原子模型解释形成晶体的原因：
原子之间保持一定的平衡距离；
原子周围要保持尽可能多的近邻原子。
3、金属的晶体结构
晶体结构：指晶体中原子（或离子、分子、原子集团）的具体排列情况，也就是晶体中的质点（也叫基元，可以是原子、离子、分子或者原子集团）在三维空间中有规律的周期性重复排列方式。
原子堆垛模型：刚球模型空间点阵。
4、三种典型的晶体结构及其特点
（1）体心立方晶格(body-centered cube, bcc)
a=b=c、α=β=γ=90°，构成立方体；
晶胞的8个角顶各有1个原子，立方体的中心有1个原子。
体心立方结构的金属有：α-Fe、Cr、V、Nb、Mo、W等。
原子数：n=8×1／8＋1＝2
原子半径： 
配位数：8
（2）面心立方晶格(face-centered cube, fcc)
a=b=c、α=β=γ=90°，构成立方体；
晶胞的8个角顶各有1个原子，构成立方体，立方体6个面的中心各有1个原子。
面心立方结构的金属有：γ-Fe、Cu、Ni、Al、Ag等。
原子数：n=8×1／8＋6×1／2＝4
原子半径： 
配位数：12
（3）密排六方晶格(hexagonal close-packed, hcp)
晶胞的12 个角顶各有1个原子，构成六方柱体，上、下底面中心各有1个原子，晶胞内还有3个原子。
密排六方结构的金属有：Zn、Mg、α-Ti、α-Co、Cd等。
晶格常数有两个，上下底面间的距离c与正六边形边长a，比值c/a称为轴比。
典型密排六方晶格的轴比为1.633，实际轴比往往偏离这一数值，大约在1.57~1.64之间波动。
原子数：n=12×1／6＋2×1／2+3＝6
原子半径： 
配位数：12
5、晶体的致密度及间隙
致密度：原子排列的紧密程度。晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比，用下式表示：
bcc致密度：0.68，fcc致密度：0.74，hcp致密度：0.74.
密堆结构金属中的两种间隙位置：
（1）四面体间隙：在密堆结构中，四个原子的中心构成了正四面体的顶角，四个原子之间就形成一个四面体间隙。
（2）八面体间隙：六个原子的中心构成了正八面体的顶角，六个原子之间就形成一个八面体间隙。
6、晶向指数及晶面指数
晶体中，由一系列原子所组成的平面称晶面，任意两个原子之间的连线所指的方向称晶向。为便于研究和表述不同晶面和晶向原子的排列情况和空间取向，需统一表示方法。
晶向指数确定步骤：
① 以晶胞三棱边为坐标轴x、y、z，
以棱边长度为坐标轴的长度单位；
② 从坐标原点引一有向直线平行于待定晶向；
③ 在这条直线上取一适当结点，并求出此点的位置坐标；
④ 将三坐标值化为最简整数，写入方括号内，如［u v w］。
原子排列相同但空间位向不同的所有晶向称为晶向族，用尖括号表示，如〈u v w〉。
如坐标值为负值，则相应数字之上冠以负号。
晶面指数确定步骤：
① 以晶胞三棱边为参考坐标轴x、y、z，原点应位于待定晶面之外，以免出现零截距。
② 以各晶轴点阵常数为度量单位，求出晶面与三个晶轴的截距。
③ 取各截距的倒数，化为最简整数比，放在圆括号内，如(h k l )。
如截距为负值，则相应数字之上冠以负号。
