为什么低温下晶体取密排结构？
2021-09-15
一个基础晶体学知识：FCC和HCP为密排结构，填充因子为0.74；而BCC为非密排结构，填充因子为0.68。一般认为，同种物质由密排结构转化为非密排结构，密度降低而原子间距增大。
大多数物质的（∂V/∂T）p＞0，（∂ρ/∂T）p<0，即温度升高，体积变大，密度变小。发生相变时（例如气-液相变），这种现象往往更加显著，而在固态相变中往往也有类似的效应。
因此考虑到温度变高、密度变小的一般规律，大多数金属固相在低温下为密排结构，而在相对高温下为非密排结构是可以理解的。
（简而言之，热胀冷缩）
当然，反例是存在的。如果你学过铁碳相图就知道，在含碳量低于2.11的区域，奥氏体（FCC结构，γ-Fe）占据了一大块范围，而在奥氏体往下则是低温相的BCC结构的α-Fe。
固体物理可以给出解释，这种现象与低温下α-Fe具有铁磁性与密切联系。某种程度上，这也是Fe为何如此常用的原因。
下面是常见金属的固态相变转化及临界温度值：
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