LOGAM

STRUKTUR LOGAM

SUSUNAN ATOM-ATOM DALAM KRISTAL LOGAM

• Susunan 2 dimensi antara lain :

1. Bujur sangkar2. 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 tempat2 lowong yang disebut interstitial site (tempat selilitan)

4

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

• 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 packed2. 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 kubusSel 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. Bcc2. Sc = pc

26

• Rare due to low packing density (only Po has this structure)• Close-packed directions are cube edges.

• Coordination # = 6 (# nearest neighbors)

Simple Cubic Structure (SC)

Click once on image to start animation

(Courtesy P.M. Anderson)

28

• APF for a simple cubic structure = 0.52

APF =

a 3

4

3 p (0.5a) 31

atoms

unit cellatom

volume

unit cell

volume

Atomic Packing Factor (APF):SC

APF = Volume of atoms in unit cell*

Volume of unit cell

*assume hard spheres

Adapted from Fig. 3.24, Callister & Rethwisch 8e.

close-packed directions

a

R=0.5a

contains 8 x 1/8 = 1 atom/unit cell

29

• Coordination # = 8

Adapted from Fig. 3.2, Callister & Rethwisch 8e.

• Atoms touch each other along cube diagonals.

--Note: All atoms are identical; the center atom is shaded differently only for ease of viewing.

Body Centered Cubic Structure (BCC)

ex: Cr, W, Fe (), Tantalum, Molybdenum

2 atoms/unit cell: 1 center + 8 corners x 1/8

Click once on image to start animation

(Courtesy P.M. Anderson)

30

Atomic Packing Factor: BCC

a

APF =

4

3p ( 3 a/4 ) 32

atoms

unit cell atom

volume

a 3

unit cell

volume

length = 4R =

Close-packed directions:

3 a

• APF for a body-centered cubic structure = 0.68

aRAdapted from

Fig. 3.2(a), Callister & Rethwisch 8e.

a 2

a 3

32

• Coordination # = 12

Adapted from Fig. 3.1, Callister & Rethwisch 8e.

• Atoms touch each other along face diagonals.

--Note: All atoms are identical; the face-centered atoms are shaded differently only for ease of viewing.

Face Centered Cubic Structure (FCC)

ex: Al, Cu, Au, Pb, Ni, Pt, Ag

4 atoms/unit cell: 6 face x 1/2 + 8 corners x 1/8Click once on image to start animation

(Courtesy P.M. Anderson)

33

• APF for a face-centered cubic structure = 0.74

Atomic Packing Factor: FCC

maximum achievable APF

APF =

4

3 p ( 2 a/4 ) 34

atoms

unit cell atom

volume

a 3

unit cell

volume

Close-packed directions:

length = 4R = 2 a

Unit cell contains:

6 x 1/2 + 8 x 1/8

= 4 atoms/unit cella

2 a

Adapted fromFig. 3.1(a),Callister & Rethwisch 8e.

34

A sites

B B

B

BB

B B

C sites

C C

CA

B

B sites

• ABCABC... Stacking Sequence• 2D Projection

• FCC Unit Cell

FCC Stacking Sequence

B B

B

BB

B B

B sites

C C

CA

C C

CA

AB

C