재료의 결정구조-2

단위 셀은 결정 구조의 완전한 대칭을 갖는 최소 반복 단위로 정의됩니다. 단위 셀의 기하학은 평행 육면체로 정의되어 셀 가장자리의 길이와 그 사이의 각도로 취해진 6개의 격자 매개 변수를 제공합니다. 그리고 이를 통해 결정 구조 전체를 정의할 수 있고, 그 안에 원자의 위치를 나타냅니다. 격자 원자의 위치에 따라 같은 결정구조 내에서도 다양한 특징이 나타납니다. 지난번에 포스팅한 7가지 재료의 결정구조 중 금속에서 가장 많이 나타나는 결정구조는 입방정구조입니다. 그 중 격자점의 위치에 따라 단순 입방(SC), 체심 입방(BCC), 면심 입방(FCC)으로 구분됩니다. 단순 입방(SC: Simple Cubic) 구조는 단위 격자 당 입방정의 각 코너에 원자를 포함하고 있습니다. 간단한 입방체는 금속에 직접 나타나는 것은 아니지만, 합금 원소에 존재할 가능성이 있습니다. 이 규칙의 유일한 예외는 폴로늄 원자가 격자의 각 모서리에있는 방사성 금속 인 폴로늄입니다. 원시적인 격자 안티몬과 인의 고압 개질에서도 볼 수 있습니다. 체심 입방 (BCC: Body Centered Cubic) 구조에서는 모서리에 있는 원자 이외에, 입방체의 중앙에 1개의 원자가 포함되어 있습니다. 이것은 체심 입방 결정 구조가 단위 격자 당 9개의 원자로 구성되어 있다는 것을 의미합니다. BCC 구조에서 조밀한 평면은 단위 입방체를 대각선으로 반으로 잘랐을 때 알 수 있습니다. 하나의 단위 셀에 2개의 원자가 존재합니다. 전형적인 BCC 구조를 갖는 금속은 크롬, 몰리브덴 및 페라이트로 알려진 α-철입니다. 체심 입방 구조는 단순 입방 구조에서의 원자가 다른 단순 입방에 빠지게함으로써 형성할 수 있습니다. 하나의 코너 원자가 BCC 구조 특유의 중간 원자 역할을 합니다. 면심 입방 (FCC, Face Centered Cubic) 구조는 이름에서 알 수 있듯이, 입방체의 모서리 뿐만 아니라 각 면에 원자가 포함된 구조입니다. FCC 구조에서 조밀한 평면은 정육면체의 각 면입니다. 원자는 면의 대각선을 따라 접촉하는 것으로 간주됩니다. 하나의 단위 셀에 4개의 원자가 존재합니다.알루미늄, 금, 니켈, 구리, 플래티넘 및 γ-철(오스테나이트)는 면심 입방 구조를 나타내는 가장 일반적인 금속입니다. FCC 구조는 기본 격자에 의해 형성할 수 있습니다. 간단한 큐브 중 3개는 그 코너 원자가 4번째 기본 격자면 원자로서 기능할 수 있도록 다른 간단한 입방체에 결합해야 합니다. 이러한 입방정구조 다음으로 가장 많이 나타나는 금속의 결정구조는 HCP(Hexagonal Close Packed) 구조라고 불리는 육방정계입니다. HCP 구조는원자 1 개의 층을 구축하고 FCC 구조의 원자의 두 번째 층을 구축한 구조입니다. 그런데, HCP 구조의 경우 세 번째 계층을 구축하지 않습니다. 대신 세 번째 레이어에는 단순히 첫 번째 레이어가 반복되고, 4번째 레이어는 두 번째 레이어가 반복됩니다. 쉽게 말하면 최상단과 하단에는 육각형 구조는 가지고, 이 2개의 육각형 사이에 삼각형이 끼어있는 구조입니다. 이러한 구조로 인해 HCP는 FCC와 비슷한 특징을 가집니다. HCP 구조는 FCC 구조와 동일한 원자 충진율을 가집니다. HCP 결정 구조를 가진 금속은 코발트, 카드뮴, 아연 및 티타늄의 α 상이 포함됩니다.