7가지 결정계 (Crystal System)

안녕하세요

 

오늘은 결정 구조의 최종인 결정계에 대해서 다뤄보도록 하겠습니다.

 

 

많은 종류의 결정 구조를 단위정의 형태와 원자 배열에 따라 분류하게 되는 것을 결정계라고 합니다.

 

 

 

예를 들어 앞 시간에 다뤘던 FCC, BCC의 경우 입방 결정계에 속합니다.

 

그리고 HCP는 육방 결정계에 속하게 됩니다.

 

 

 

이런 식으로 결정구조를 결정계로 나누는 기준은 무엇인지 알아보도록 하겠습니다. 

 

 

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결정계 개념을 이해하기 위해선 우선 격자 상수에 대해 이해해야 합니다.

 

 

단위정의 기하학적 형태에서 변의 길이를 a, b, c로 내축 간의 각도를 α, β, γ로 정의합니다.

 

 

이런 'a, b, c, α, β, γ'를 격자 상수라고 이야기하고,

 

격자 상수의 조합을 통해서 7개의 다른 결정계를 가지게 됩니다.

 

 

 

 

(출처: http://www.infosteel.net/metal_material_crystal.htm)

 

 

위의 그림과 같이 격자상수의 조합에 따라서 7개의 결정계로 분류가 됩니다.

 

 

다시 정리하자면,

 

 

1. 입방 결정계 (Cubic)

 

축관계: a=b=c

축간 각도: α=β=γ=90°

 

2. 정방 결정계 (Tetragonal)

 

축관계: a=b≠c

축간 각도: α=β=γ=90°

 

3. 사방 결정계 (Orthorhombic)

 

축관계: a≠b≠c

축간 각도: α=β=γ=90°

 

4. 삼방 결정계 (Rhombohedral)

 

축관계: a=b=c

축간 각도: α=β=γ≠90°

 

5. 육방 결정계 (Hexagonal)

 

축관계: a=b≠c

축간 각도: α=β=90°, γ=120°

 

6. 단사 결정계 (Monoclinic)

 

축관계: a≠b≠c

축간 각도: α=γ=90°≠β

 

7. 삼사 결정계 (Triclinic)

 

축관계: a≠b≠c

축간 각도: α≠β≠γ≠90°

 

 

 

단위정 기하학에 따르면, 재료의 모든 결정 구조는 7개 결정계 중에서 반드시 속하게 됩니다.

 

 

그리고 위의 구조 중 가장 높은 대칭도를 가진 결정계는 입방이고,

 

가장 낮은 대칭도를 가진 구조는 삼사입니다.

 

 

 

다음 포스팅에서는 결정계를 이용하여 위치, 방향, 면을 해석하는 방법을 다루도록 하겠습니다.