密排六方结构（密堆积的方式之一）
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更新时间：2023-08-08
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密排六方结构是一种特殊的密堆积结构，它采用刚球的概念来认识和描述。当原子视为刚球时，尽可能地紧密地有规则地堆积，就形成了密排六方结构。因此，密排六方结构是密堆积的方式之一。
基本信息
| 中文名 | |
| 外文名 | hexagonal closepacked |
| 别名 | HCP结构 |
| 点阵类型 | 简单六方点阵 |
简介
特点
密排六方结构的特点是晶胞中(0001)面(即上图中正六边形所在平面)上相邻原子都相切，相邻的两个(0001)面上的最近邻原子也彼此相切。如图中A原子既和同一层 (0001)面上的六个原子B、C、D、E、 F、G相切，又和下层的H、J、K原子相切。显然A原子还和上层的三个原子相切(图中未画出)。这样，在密排六方结构中每个原子就有12个最近邻的原子，即配位数是12。从简单的几何关系证明，上述密排条件只有当
时才能满足。
晶胞原子数
晶胞密排六方结构的晶胞如下图所示。密排六方可看成是由两个简单六方晶胞穿插而成。密排六方结构亦是原子排列最密集的晶体结构之一。其晶胞原子数可计算如下：六方柱每个角上的原子属6个相邻的晶胞所共有，上下底面中心的每个原子同时为两个晶胞所共有，再加上晶胞内的三个原子，故晶胞原子数为
。
密排六方结构
点阵常数
实例
许多实际的密排六方金属只是近似地密排。如 Zn的
，故只有同一层 (0001) 面上的原子相切，相邻两层 (0001)面上原子并不相切。Be的
，故只有相邻两层(0001)面上的近邻原子相切，同一层(0001)面上的原子并不相切。因此，这些金属只是近似的密排六方结构。只有Mg和
是非常接近理想的密排六方结构。
下表列举了某些密排六方结构金属在室温下的轴比数值，可见都有不同程度的偏差，尤其是锌和镉的轴比超过很多，严格地讲，其配位数应为6(最近邻的是同一层的六个原子)，如果考虑到上、下层各3个次近邻的原子，配位数可写成
。
密排六方结构
间隙类型
在密排六方结构中，一个晶胞内有2个八面体间隙，它们的中心位置的晶体坐标是
及其等效位置如下图a所示，原子数和八面体间隙数之比为
。图中还给出了六面棱柱体晶胞中6个八面体间隙的位置(图中灰色圆点)。如果是理想紧密堆垛，则和面心立方结构一样，八面体间隙半径为0.414r。如果
，即不是最紧密堆垛，则间隙半径比面心立方结构的间隙大。
在密排六方结构中，一个晶胞内有12个四面体间隙，它们的中心位置的晶体坐标是
及其等效位置，如下图b所示，图中也给出了六面棱柱体晶胞中6个八面体间隙的位置(图中灰色圆点)，原子数和四面体间隙数之比为
。如果是理想紧密堆垛，则和面心立方结构一样，四面体间隙半径为0.2247r。
密排六方结构
堆垛方式
密排六方结构的堆垛方式可从下图看出，它是以密排面(0001)逐层堆垛而成。显然，为了获得最紧密的堆垛，第二层密排面(B层)的每个原子应座落在第一层密排面(A层)每三个原子之间的“低谷”中(其中实线球代表第一层密排面的原子，虚线圆球代表第二层面的原子)。
密排六方结构
另一种方式是使第三层不与A层重合，处于另外的B层原子间“低谷”中(图中以“▲”标出原子中心的位置)，则此层为C层，第四层才与第一层的位置重合，又为A层，故呈ABCABC…堆垛方式。密排六方结构的(0001)面是按前一种方式，即以ABAB…堆垛顺序进行的。
密排六方结构
