การทดลองเรื่อง Space Lattice
สเปชแลททิช
(Space lattice)
โลหะส่วนใหญ่ที่อุณหภูมิห้องและความดันปกติจะมีลักษณะโครงสร้างอยู่ใน
สเปชแลททิชเพียง 3 แบบเท่านั้น คือ
1. Body Centered Cubic (BCC)
2. Face Centered Cubic (FCC)
3. Hexagonal Close – packed (HCP หรือ CPH)
รูปแสดงแลททิสลูกบาศก์แบบง่าย ๆ
จะกลายเป็นโครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์แบบง่าย ๆ เช่นกัน
เมื่ออะตอมเคลื่อนที่เชื่อมโยงกันในแต่ละจุดแลททิส
(William F.smith,หน้า78)
1. Body Centered Centered Cubic (BCC)
ลักษณะดครงสร้างของหน่วยเซลล์ ประกอบด้วยอะตอม 1 อะตอม
อยู่ตรงศูนย์กลางของหน่วยเซลล์ และแต่ละอะตอมรวมกัน 8 อะตอม
อยู่ตรงมุมของหน่วยเซลล์ในลักษณะที่ทั้ง 8
อะตอมดังกล่าวจะถูกใช้ร่วมกับหน่วยเซลล์อื่น ๆ ในระบบโครงสร้างโดยรวม
โครงสร้างแบบ BCC จะมีพันธะการเกิดแรง โดยรวมเท่ากับ 2 อะตอม
รูปแสดงลักษณะโครงสร้างหน่วยเซลล์แบบ BCC
a) แสดงหน่วยเซลล์ในลักษณะของแข็งทรงกลม
b) แสดงการเกิดหน่วยเซลล์
c) แสดงการเรียงตัวของอะตอมจำนวนมาก
(William D.Callister Jr,หน้า 33)
รูป แสดงหน่วยเซลล์แบบ BCC
a)แสดงตำแหน่งอะตอม
b)หน่วยเซลล์ในลักษณะทรงกลมของแข็ง
c)แสดงการแยกส่วนในหน่วยเซลล์
โครงสร้าง Body Centered Cubic (BCC)
พันธะการยึดเหนียว : BCC = 2 อะตอม
การคำนวณหาอะตอมใน 1 หน่วยเซลล์แบบ BCC จะเป็นดังนี้
ตัวอย่างชนิดของโลหะที่มีโครงสร้างแบบ BCC เช่น เหล็ก แอลฟา (Y – Fe)
ที่อุณหภูมิห้อง วานาเดียม (V) โครเมี่ยม ( Cr )โมลิบดินั่ม (Mo)
และทังสแตน (W)
2. Face Centered Cubic (FCC)
ลักษณะโครงสร้างของหน่วยเซลล์จะประกอบด้วยอะตอม
อยู่ตรงมุมของหน่วนเซลล์ในลักษณะที่ใช้ร่วมกับหน่วยเซลล์อื่น และอีก 6
อะตอม จะอยู่กึ่งกลางของผิวทั้งหกด้านของหน่วยเซลล์
ในลักษณะที่จะร่วมใช้กับอีก 1 หน่วยเซลล์ที่วางอยู่ติดกัน
ในโครงสร้างแบบ FCC จะมีพันธะการเกิดแรงโดยรวมเท่ากับ 4 อะตอม

รูปแสดงลักษณะโครงสร้างหน่วยเซลล์แบบ FCC
a) แสดงหน่วยเซลล์ในลักษณะของแข็งทรงกลม
b) แสดงการเกิดหน่วยเซลล์
c) แสดงการเรียงตัวของอะตอมจำนวนมาก
รูปแสดงหน่วยเซลล์แบบ FCC
a) ตำแหน่งอะตอม
b) หน่วยเซลล์ในลักษณะทรงกลมของแข็ง
c) แสดงการแยกส่วนในหน่วยเซลล์
โครงสร้าง Face Centered Cubic (FCC)
พันธะการยึดเหนี่ยว : FCC = 4 อะตอม
ตัวอย่างชนิดของโลหะที่มีโครงสร้างแบบ FCC เช่น เหล็กแกมม่า (Y –
Iron)ในช่วงอุณหภูมิ 912 – 1,394 องศาเซลเซียส อะลูมีเนียม (A1) นิเกิล
(Ni) ทองแดง (Cu) เงิน (Ag) ทองคำขาว (Pt) และทอง (Au)
3. Hexagonal Close – Packed (HCP หรือ CPH)
ถึงแม้โลหะโดยทั่วไปจะมีระบบโครงสร้างหน่วยเซลล์เป็นแบบ Cubic ก็ตาม
แต่ก็ยังมีโลหะที่ใช้งานโดยทั่วไปที่มีโครงสร้างผลึกในลักษณะที่รวมหน่วยเซลล์
เป็นแบบหกเหลี่ยม (Hexagonal) ลักษณะโครงสร้างผลึกในรูปแบบของ HCP
ระนาบด้านบนและด้านล่างจะประกอบด้วย อะตอมตรงมุมเหลี่ยมด้านละ 6 อะตอม
รวม 12 อะตอม อีก 2 อะตอม จะอยู่กึ่งกลางของระนาบด้านบนและด้านล่าง
และจะมีอีก 3 อะตอมอยู่ระหว่างระนาบด้านบนและด้านล่างในลักษณะระนาบ 3
เหลี่ยม ในโครงสร้างผลึกแบบ HCP จะมีพันธะการเกิดแรงยึดเหนี่ยวเท่ากับ
6 อะตอม

รูปแสดงลักษณะโครงสร้างผลึกแบบ HCP
a) แสดงลักษณะรูปทรงของหน่วยเซลล์ a และ c
แสดงความสั้นและความยาวของรูปผลึก
b) แสดงการเรียงตัวของอะตอมจำนวนมาก

รูป แสดงลักษณะโครงสร้าง HCP
รูป แสดงหน่วยเซลล์แบบ HCP
a) ตำแหน่งอะตอม
b) หน่วยเซลล์ในลักษณะ ทรงกลมของแข็ง
c) แสดงการแยกส่วนในหน่วยเซลล์
โครงสร้าง Hexagonal Close – Packed (HCP)
พันธะการยึดเหนี่ยว HPC = 6 อะตอม
การคำนวณหาพลังอะตอม (Atomic Force)ในระบบผลึกแบบ HCP จะเป็นดังนี้
ระนาบบนและระนาบล่าง จะมีระนาบละ 6 ตะตอม
ในสภาพที่ต้องใช้ร่วมกับผลึกอื่น ๆ ระนาบละ 6 ผลึก
ตัวอย่างชนิดโลหะที่มีโครงสร้างผลึกแบบ HCP เช่น เบอริเลียม (Be)
แมกนีเซียม (Mg) ไตตาเนียม (Ti)สังกะสี(Zn) และเซอร์โคเนียม (Zr)
ในโครงสร้างแบบ BCC FCC และ HCP เหล่านี้
อาจมีการเปลี่ยนแปลงตัวเองได้ถ้าอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง
การที่โลหะหนึ่งโลหะใดรวมกับโลหะอื่นนั้นย่อมเป็นไปได้
ทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับชนิดของอะตอมและอุณหภูมิเป็นสำคัญ
ถ้าอะตอมมีขนาดใกล้เคียงกันและมีโครงสร้างผลึกแบบเดียวกันอาจรวมกันได้
โลหะผสมที่เกิดขึ้นใหม่อาจมีโครงสร้างผลึกเหมือนเดิม
หรือผิดไปจากเดิมก็ได้
แต่ถ้าอะตอมมีขนาดแตกต่างกันมากและมีโครงสร้างผลึกเป็นคนละแบบ
เป็นการยากที่รวมกันได้
โลหะที่มีโครงสร้างแบบ (BCC Body Centered Cubic)
เป็นโลหะที่กำลังวัสดุค่อนข้างแข็งแรง มีค่าดัชนีความแข็งสูง
สามารถรับแรงดึงได้ดี แต่จะไม่สามารถตีเป็นแผ่นหรือดึงเป็นเส้นไม่ได้
เช่น โซเดียม โครเมียม วานาเดียม และเหล็กแอลฟา เป็นต้น
โลหะที่มีโครงสร้างแบบ (BCC Body Centered Cubic)
เป็นโลหะที่มีเนื้อค่อนข้างอ่อนและมีความเหนียวมากกว่าแบบ BCC
สามารถตีเป็นแผ่นหรือยืดเป็นเส้นได้ง่ายกว่า ตัวอย่างโลหะ
เช่นอะลูมิเนียม นิเกิล ทองแดง ทอง ตะกั่ว และเหล็กแกมม่า
ส่วนโลหะที่มีโครงสร้างแบบ HCP (Hexagonal Close – Packed)
เมื่อนำมาตีเป็นแผ่นหรือยืดเป็นเส้นจะได้ความแข็งมากขึ้น เช่น สังกะสี
แคดเมียม แมกนีเซียม เบอลิเนียม เป็นต้น
|