LOGAM STRUKTUR LOGAM SUSUNAN ATOMATOM DALAM KRISTAL LOGAM

LOGAM STRUKTUR LOGAM

SUSUNAN ATOM-ATOM DALAM KRISTAL LOGAM • Susunan 2 dimensi antara lain : 1. Bujur sangkar 2. heksagonal

• DALAM 2 DIMENSI • SUSUNAN BUJUR SANGKAR : – Setiap atom logam bersingungan dengan 4 atom sejenis – Bukan susunan rapat • SUSUNAN HEKSAGONAL – Setiap atom logam bersinggungan dengan 6 atom sejenis – susunan rapat (close packing atau closest packed) – lebih rapat dibandingkan bujursangkar • Pada struktur diatas terdapat tempat 2 lowong yang disebut interstitial site (tempat selilitan)

Metallic Crystal Structures • How can we stack metal atoms to minimize empty space? 2 -dimensions vs. Now stack these 2 -D layers to make 3 -D structures 4

• Atom-atom logam dalam susunan hcp 2 dimensi membentuk suatu lapisan • Lapisan akan menempati selilitan • Pada susunan rapat 3 dimensi ada 2 macam: 1. Hcp = hexagonal close packed 2. Ccp = cubic close packed

HCP • Menunjukkan hcp dari lap A dan B • B menempati selilitan A • Setiap atom logam bersinggungan dengan 6 atom dari lapisan yang sama dan 3 atom dari lap atas dan 3 atom dari lap bawah • Bilangan koord = 12

This means that a total of 12(1/6) + 2(1/2) + 3 = 6 atoms are inside the unit cell

Tempat Selilitan HCP 1. Tempat selilitan Tetrahedral (T) – Terbentuk 3 atom pada lapisan A dan 1 atom pada lap B 2. Tempat selilitan Oktahedral – Terbentuk dari 3 atom pada lap A dan 3 atom pada lap B

Tempat selilitan pada HCP

• Dari susunan hcp dapat dibuat sel satuan heksagonal dengan c = 1, 633 a • Bila c ‡ 1, 633 a sel satuannya tetap heksagonal tapi bukan susunan rapat

SUSUNAN RAPAT KUBUS • Gambar dibawah merupakan pembentukan susunan rapat kubus dari lap A, B, C • Tempat selilitan dari lap A diisi oleh atom-atom pada lap B • Tempat selilitan pada lap B diisi oleh atom-atom lap C • Tempat selilitan pada lap C diisi oleh atom-atom lap A • Dst ……ABCABCBC…. • susunan berulang ini disebut susunan rapat kubus • Bil koordinasi 12 • Terdapat 2 macam tempat selilitan Tetrahedral dan oktahedral

Dari susunan rapat kubus dapat dibuat sel satuan kubus berpusat muka (face centered cubik = fcc) Atom-atom sejenis menempati pojok-pojok dan pusat muka kubus Sel satuan terdiri dari 2 atom pada lap A 6 atom pada lap B dan 6 atom pada lap C

Susunan logam kubus yang bukan susunan rapat 1. Bcc 2. Sc = pc

Simple Cubic Structure (SC) • Rare due to low packing density (only Po has this structure) • Close-packed directions are cube edges. • Coordination # = 6 (# nearest neighbors) Click once on image to start animation (Courtesy P. M. Anderson) 26

Atomic Packing Factor (APF): SC APF = Volume of atoms in unit cell* Volume of unit cell *assume hard spheres • APF for a simple cubic structure = 0. 52 volume atoms a unit cell R=0. 5 a APF = 1 4 3 a 3 close-packed directions contains 8 x 1/8 = 1 atom/unit cell Adapted from Fig. 3. 24, Callister & Rethwisch 8 e. p (0. 5 a) 3 atom volume unit cell 28

Body Centered Cubic Structure (BCC) • Atoms touch each other along cube diagonals. --Note: All atoms are identical; the center atom is shaded differently only for ease of viewing. ex: Cr, W, Fe ( ), Tantalum, Molybdenum • Coordination # = 8 Click once on image to start animation (Courtesy P. M. Anderson) Adapted from Fig. 3. 2, Callister & Rethwisch 8 e. 2 atoms/unit cell: 1 center + 8 corners x 1/8 29

Atomic Packing Factor: BCC • APF for a body-centered cubic structure = 0. 68 3 a a 2 a Close-packed directions: Adapted from Fig. 3. 2(a), Callister & Rethwisch 8 e. R atoms unit cell APF = length = 4 R = a 2 4 3 p ( 3 a/4 ) 3 a 3 3 a volume atom volume unit cell 30

Face Centered Cubic Structure (FCC) • Atoms touch each other along face diagonals. --Note: All atoms are identical; the face-centered atoms are shaded differently only for ease of viewing. ex: Al, Cu, Au, Pb, Ni, Pt, Ag • Click once on image to start animation (Courtesy P. M. Anderson) Coordination # = 12 Adapted from Fig. 3. 1, Callister & Rethwisch 8 e. 4 atoms/unit cell: 6 face x 1/2 + 8 corners x 1/8 32

Atomic Packing Factor: FCC • APF for a face-centered cubic structure = 0. 74 maximum achievable APF Close-packed directions: length = 4 R = 2 a 2 a Unit cell contains: 6 x 1/2 + 8 x 1/8 = 4 atoms/unit cell a Adapted from Fig. 3. 1(a), Callister & Rethwisch 8 e. atoms unit cell APF = 4 4 3 p ( 2 a/4 ) 3 a 3 volume atom volume unit cell 33

FCC Stacking Sequence • ABCABC. . . Stacking Sequence • 2 D Projection B A sites B sites A B C B B C sites A • FCC Unit Cell B C 34