八面体格隙

在八面体型格隙相中，6个金属原子构成八面体，格隙原子位于八面体中心的间隙位置，具有这种格隙类型的间隙相可以是面心立方、密排六方、正交和体心立方等点阵的碳化物、氮化物以及复杂面心立方结构的M6C型碳化物等。

晶体结构晶体是由原子、离子、分子或离子基团在空间按一定规律重复排列构成的固体物质。从晶体中无数个重复的等同基本单位抽象出来的无数个点，而且连接其中任意两点的向i平移后能使这组点复原，则这组点称为点阵。

为了便于理解，将晶胞中的原子或离子看成是具有一定半径的球体，将原子或离子问的相互结合看成是球体的相互堆积。当原子或离子相互结合成新化合物时，要求彼此问的引力和斥力达到平衡，以使晶体具有最小的内能。如图所示，这在球体堆积中，就要求球体相互间呈最紧密堆积状态，这些通称为球体紧密堆积原理。

在相等大小的球体紧密堆积中，球体间仍然有间隙存在，这种间隙有两种方式存在，一种是四面体间隙，另一种是八面体格隙。六方紧密堆积和面心立方紧密堆积是两种最简单的堆积方式，其中每个球所接触到的同种球个数为12，空间利用率即致密度为74.05%，空隙占整个晶胞体积的25.95%。但是，体心立方排列不属于紧密堆积，其空间利用率仅为68.02%。1

马氏体结构中的八面体格隙马氏体的形成是由于基体金属铁通过切变发生点阵重构。合金元素碳不能扩散而全部保留在切变后的晶格内部，所以马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，过饱和程度随钢中碳的质量分数增加而增加。碳位于体心立方晶格的扁八面体格隙中心。

根据计算，扁八面体格隙短轴方向上间隙半径仅为0.019nm，而碳原子半径为0.077nm，因此，Fe的碳溶解度是极小的。碳“挤入”扁八面体格隙中心时，使扁八面体短轴伸长，长轴相应收缩，引起点阵畸变，畸变严重时体心立方点阵变成了体心正方点阵。正方度c/a随溶碳量的提高而增加．如下图示，点阵常数与马氏体中碳的质量分数呈线性关系。因此，可以通过测定正方度来确定马氏体中碳的质量分数。

奥氏体中的八面体格隙奥氏体学名叫γ-Fe，为面心立方结构，存在八面体格隙和四面体间隙。八面体格隙比四面体间隙大，间隙原子处于八面体格隙中心，即处于面心立方晶胞的体心和棱边的中心。

晶胞中的八面体格隙数为4，理论上一个晶胞可以溶人4个间隙原子，即碳在γ-Fe中的最大溶解度为50%(摩尔分数)，质量分数约20%。实际上，即使在1147℃，碳在奥氏体中的最大溶解度也只有2.11%。因为八面体格隙半径仅为0.52nm，而碳的原子半径为0.077nm。所以．碳是强行“挤入”到γ-Fe的晶格间隙中，造成点阵畸变，使邻近间隙继续溶碳困难。事实上，只有约2.5个晶胞才能溶人一个碳原子。碳在八面体格隙位置也是随机的，呈统计性均匀分布，且存在浓度起伏。间隙原子的存在，使奥氏体晶胞膨胀，点阵常数发生变化。随溶碳量的增加，点阵常数变大。

可以通过测量奥氏体点阵常数的变化来确定奥氏体中的碳含量。置换原子也会引起奥氏体晶格畸变和点阵常数变化，但变化相对较小。奥氏体组织形态与奥氏体化前的原始组织、加热温度及加热转变程度等有关，通常是由等轴状多边形晶粒组成，晶界较为平直。有的奥氏体晶内可能存在相变孪晶面。2

氧化物晶体的八面体格隙AB型化合物从离子堆积来看，半径较大的氯离子呈面心立方紧密堆积，钠离子填充其所有的4个八面体空隙，配位数均为6，静电键强度为1/6。从配位多面体来看，整个NaCl晶体是配位八面[NaCl6]以共用棱的方式整齐地堆积起来的。

A2B3型化合物A2B3型化合物大多数为离子型化合物，刚玉为其中最典型的一种。α-AlO3是三方晶体结构如图所示，正、负离子半径比为0.432，O2-离子呈六方紧密堆积，Al3+离子则填充在其八面体格隙中，但只填了2/3的间隙，即每一个晶胞中有Al3+离子进人间隙。正、负离子配位数分别为6和4。这就降低了A2B3晶体的对称性，因此得到三方晶体而不是六方晶体。

ABO3型化合物钙钛矿(CaTiO3)型结构属于ABO3型化合物，O2-离子和较大的正离子A(如Ca2+，Ba2+等)呈立方密堆排列，而较小的正离子B(Ti4+，zr4+等)则填充在1/4八面体格隙中。其点阵结构如图所示，A，B，O离子配位数分别为12，6，6。

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学