10. Межузельные пустоты в оцк и гп решетках.

О ЦКP не плотно упакована, К=0,68.

Октаэдрическая пустота

Октаэдр сплюснутый (сжат), поэтому объём пустоты маленький.

Т .о. на этом рис. показано расположение октаэдрической пустоты в ОЦКP. Она oкружена 4-мя атомами в вершинах куба и 2-мя атомами в центрах соседних кубов. Эта пустота небольшая, т.к. атомы находящиеся в центрах 2-х соседствующих эл. ячеек сильно выступают друг к другу по направлению к грани. В октопору можно вписать шар R= 0,154•r . В ОЦКP октопора образуется ещё в серединах рёбер. 12 октопор находится в серединах ребер т.к. каждый из них одновременно принадлежит 4-м эл-м ячейкам, то на одну эл. ячейку приходится 3 октопоры. На 6-ти гранях находится 6 октопор, каждая из которых одновременно принадлежит 2-м эл-м ячейкам, то на одну эл-ю ячейку приходится 6 октопор. На 1 атом в ОЦКP приходится 3 октопоры. Тетрапора в ОЦКP окружена 4-мя атомами: 2-мя атомами в вершинах куба и 2-мя атомами в центрах 2-х смежных эл-ых ячеек. Если на эл. ячейку приходится 6 октопор, то тетрапор будет 12.=> на атом в ОЦКP приходится 6 тетрапора. Объём тетрапор в ОЦК>объёма октапор (в ГЦК наоборот). В тетрапору ОЦК можно вписать шар R = 0,291r , но это все равно меньше чем размер октапор в ГЦК. Меньший коэффициент компактности ОЦКP (большая рыхлость упаковки по сравнению с ГЦК) обусловлен большим числом пустот.

ГП решетка

В этой решетке как в ГЦК решетке на каждый атом приходится 2 тетрапоры и 1 октапора, в которые можно вписать сферы R = 0,22r и R = 0,41r , соответственно коэффициент компактности равен 0,7405 .

В этом случае тетраэдрические поры находятся между тремя атомами базисной плоскости и одним атомом внутри объема гексагональной призмы.

Если внедряется атом с размером, превышающим размер пустоты, то он должен раздвинуть соседние атомы, при этом вокруг тетраэдрической поры сразу смешивается 4 атома в направлении плотной упаковки, что вызывает значительное перекрытие взаимно отталкивающихся электронных облаков. Вокруг октаэдрической поры при этом смещаются 2 атома вдоль ребра куба. Поэтому примесные атомы внедрения в ОЦКP могут легко размещаться в меньших по размеру октаэдрических пор. Одиночные межузельные атомы основного металла, размещаясь в ц ентре самой большой пустоты должны вызвать очень сильное смещение соседей в ГЦК решетке, таковыми являются октаэдрические поры. Расчеты показывают, что вместо одиночного межузельного атома находящегося в октаэдрической пустоте ГЦК решетки энергетически более выгодно стабильная конфигурация из 2-х межузельных атомов. Такую конфигурацию называют расщеплением по направлению <100> или гантелью [100].

В центре грани должен находиться атом, а межузельный атом вытесняет его и образуется пара межузельных атомов, которая называется гантелью.

Атом в центре грани как бы расщепился на 2 межузельных атома, т.е. образовалась гантель. Энергия кристалла будет меньше, если образуется гантель.

В ОЦК решетке наиболее устойчивым, по сравнению с одиночным межузельным атомом, является гантель, но другого направления.

<110> В случае ОЦК решетки наиболее выгодным является образование гантели в направлении <110>. Атом в вершине элементарной ячейки расщепляется в направлении <110>. Лишний атом может создать так же уплотненную цепочку атомов, которую называют краудионом.

В краудионе цепочка из n+1 атомов умещается на отрезке, где в нормальном состоянии должны были находиться n атомов.