晶体学:基础语言

点阵、基元与晶胞:为什么 HCP 不是第十五种点阵

拆开几何平移骨架和原子装饰,区分原胞、惯用晶胞、晶体结构与材料相。

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先记住这三点

  1. 晶体结构=点阵+基元
  2. 三维周期点阵有 14 种 Bravais 类型
  3. HCP 是六方点阵加两原子基元
01

什么在重复

点阵点是具有相同环境的数学位置,不必各自对应一个真实原子。把相同原子或原子组放到每个点阵点,才能得到晶体结构。晶胞基矢为 a、b、c,位置写作 r = x a + y b + z c,其中 x、y、z 是分数坐标。

原胞只含一个点阵点的等效份额;惯用晶胞可以更大,以显出对称性。立方 BCC 惯用胞有两个点阵点,FCC 有四个;“一个原胞”与“一个原子”没有普遍等号。

02

HCP 与 BCC 如何比较

HCP 是六方 Bravais 点阵加两原子基元,而不是新增点阵类型。常见 HCP 原子位置可用相容原点设置写成 (0,0,0) 和 (2/3,1/3,1/2);换原点后分数坐标会变,物理结构不变。

α-Ti 接近 HCP 密排结构,但 c/a 并不等于理想硬球值 √(8/3)。β-Ti 采用 BCC 结构。配位数、堆积密度和滑移性能的关系不能仅凭硬球模型决定。

03

在 EBSD 中落实定义

相文件应同时记录空间群、晶格参数、原子位置和对称性设置。将 HCP 和任意六方结构混称,会在模拟强度与相鉴别中出错。

练习:为同一 BCC 晶体选择原胞和惯用胞,核对体积比与原子总数。若更换晶胞设置,晶面指数、取向矩阵和结构文件必须一起变换。

来源与延伸阅读

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