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金属材料基礎講座-3

最密充填構造

結晶構造の最密充填構造について考える。最密充填構造とは原子(ここでは原子を球として扱う)をすき間なく3次元的に配置した構造である。球を平面にすき間なく並べると図1のように、1個の球の周りに6個の球が配置できる。この置き方を最密充填面と呼ぶ。そして説明のため、この面を1段目と呼ぶ。この上の2段目に同じように最密充填面を並べる場合、図2のAの3箇所、またはBの3箇所のどちらかに配置される。2段目にA、Bそれぞれ配置した様子を図3、4に示す。最密充填面では2段目は2パターンの配置が存在するのである。

同じように3段目について考える。ここでも、2段目から3段目の配置では2通り考えられる。この時、3段目の配置が1段目と異なる配置と1段目と同じになる配置の2通りの配置がある。1段目と3段目が異なる場合、1段目から3段目まで全て配置が異なることになる。この球の並び方が面心立方格子である。一方、1段目と3段目が同じになる配置が六方最密格子である。その様子を図5から図8に示す。

面心立方格子と六方最密格子はどちらも最密充填構造である。その違いは最密充填面の並び方である。