А - двошарова гексагональна ... АВАВАВ...

б - тришарова кубічна... АВСАВСАВС...

В обох цих упакуваннях коефіцієнт компактності

К = 74, 05%, тобто кулі займають близько 3/4 об'єму.

У двошаровій, або гексагональній, щільній упаковці (ГПУ)... АВАВАВ... кулі парного шару перебувають над кулями парного шару, а кулі непарного шару - над непарними. Кожна куля оточена 12 кулями: шістьма в тій же площині, трьома знизу й трьома зверху, тобто КЧ=12. Наскрізні порожнечі типу О повторюються із ряду в ряд як суцільні канали. За цими каналами може відбуватися дифузія домішок у кристалі. Перпендикулярно до щільно упакованих шарів через центри октаедричних порожнеч проходить вісь 6₃: дійсно, кулі 3, 7 й 5 (рисунок 1.4.) після повороту за годинниковою стрілкою навколо такої осі на 60° і ковзання на с/2 сполучаться з кулями нижнього шару 4, 6 і 2.

Гексагональне щільне упакування характерне для металів Мg, Ве,Zn, Сd, Т1, Тi, Zr, Hf, Sr, Оs й ін., для інтерметалідів АgCd, АgCd3, AuCd CuZn₃ й ін. У гексагональній щільній упаковці відношення с/а повинне дорівнювати 1,633.

У тришаровій, або кубічній, щільній упаковці...АВСАВС... перпендикулярно до шару щільного упаку-вання розміщується вісь симетрії 3. Над порожнечею О розміщається порожнеча Т і навпаки; суцільних стовпчиків у порожнеч немає. Четвертий шар повторює розташування першого. У результаті кулі розміщаються по вузлах гранецентрованої кубічної решітки (ГЦК). Щільно упаковані шари перпендикулярні до чотирьох об'ємних діагоналей куба, тобто напрямків <111>.

У цій структурі всі площини {111} - найбільш щільно впаковані, а ряди, що лежать в цих площинах <110>, тобто діагоналі граней, - найбільш щільно упаковані: атоми торкаються один одного вздовж діагоналей граней. Тому в кубічній щільній упаковці не один, а чотири напрямки <111>, перпендикулярно до яких розміщуються щільні плоскі шари. Координаційне число тут також дорівнює 12. Щільно упаковану кубічну структуру мають метали Сu, Аu, Аg, Аl, Рb, γ-Fe, Са, Sr, Тh, Рb, Nb, α-Co, Ni, Rh, Pd, Ir,Pt.

У порожнечах між кулями щільних упакувань металів можуть розміщуватися Si, C, O, Н, N, утворюючи силіциди, карбіди, окисли, гідриди, нітриди. Принцип щільного упакування залишається справедливим і для іонних сполук: аніони утворюють щільні упакування, а катіони розміщуються в порожнечах.

Двошарові й тришарові упакування - щільні. У всіх інших структур коефіцієнт компактності К<74,05%. Так, для об’ємно - центрованої кубічної структури K =68%. Всі інші щільні упакування являють собою різне поєднання мотивів:

гексагонального... АВАВАВ...

і

кубічного... АВСАВСАВС...

Існують упакування:

чотиришарова...САВАСАВАС А...,

п’ятишарова...ВАВСАВАВСАВ А...

і т.п.

Відомі структури з багатошаровою щільністю упакування, що складаються з 80 і більше шарів (політіпія). Зі зростанням числа шарів збільшується й кількість варіантів кожного n-шарового упакування. Так, чотири - і п'ятишарових упакувань по одній, шести-шарових - дві, семишарових - три, восьмишарових - шість, десятишарових - 16, дванадцятишарових - 43. Для позначення впакування з будь-якою кількістю шарів досить трьох букв. Наприклад, чотиришарові упакування АВСВА ВСВ..., п’ятишарові АВСАВАВСАВАВСАВ... і т.д. Символи із двома однаковими сусідніми буквами неможливі, тому що таке поєднання означало б, що кулі в сусідніх шарах розміщувалися б один на одному, а не в лунках, тобто укладалися б нещільно.

Кожна куля в щільних упакуваннях оточена дванадцятьма кулями, отже, має КЧ= 12 (рисунок 1.7). Координаційне число 12 - обов'язкова ознака щільного упакування. Для куль кубічного упакування координаційний багатогранник - кубооктаедр, а для гексагонального упакування - гексагональний кубооктаедр.

Рисунок 1.7 - Шари із щільних упакувань:

кубічної (а) і гексагональ-ної (б), оточених малими шарами із тетраедрич-

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: