Kubisch-flächenzentriertes Gitter

Das kubisch-flächenzentrierte Gitter (kfz) besitzt wie auch das hexagonal-dichtestgepackte Gitter maximal gepackte Atomebenen. Die Stapelfolge der Ebenen ist jedoch eine andere. Die zweite Ebene ist zunächst noch so gestapelt wie im hdp-Gitter und sitzt in den Lücken der darunter liegenden Schicht. Im Gegensatz zum hdp-Gitter sitzt die dritte Ebene nun allerdings in den „freien“ Lücken. Entsprechend ergibt sich als Schichtfolge der dichtest gepackten Ebenen die Reihe ABCABC...

Kubisch flächenzentrierte Elementarzelle, Gitter-Struktur, krz, Gittertyp, Stapelfolge, Ebenen

Abbildung: Kubisch-flächenzentriertes Gitter

Typische Metalle mit einer kubisch-flächenzentrierten Struktur sind Aluminium, Blei, Kupfer und Nickel. Wie bereits im hdp-Gitter so besitzt auch ein Atom im kfz-Gitter unmittelbar 12 Nachbaratome. Die Koordinationszahl beträgt somit ebenfalls 12.

Video: Aufbau des kubisch-flächenzentrierten Gitters

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Abbildung: Kubisch-flächenzentrierte Elementarzelle

In einem kubisch-flächenzentrierten Gitter ist die Grundform der Elementarzelle nicht etwa hexagonal wie man aufgrund des ähnlichen Aufbaus im Vergleich zum hexagonalen Gitter meinen könnte. Die Elementarzelle hat tatsächlich die Form eines Würfels und zählt deshalb zu den kubischen Kristallsystemen! Bezüglich den horizontal ausgerichteten, dichtestgepackten Ebenen steht die Elementarzelle auf der Würfelspitze. Dabei zeigt sich, dass sich neben den Atomen in den Würfelecken weitere Atome zentriert auf den Würfelflächen befinden. Deshalb bezeichnet man diesen Gittertyp als kubisch-flächenzentriert.

Beachte, dass sich das kfz- und das hdp-Gitter also lediglich in der Stapelfolge der dichtestgepackten Ebenen unterscheiden (ABCABC... bzw. ABAB...)! Die Packungsdichte im kubisch-flächenzentrierten Gitter ist somit identisch mit der maximal möglichen Packungsdichte des hdp-Gitters mit ebenfalls 74 %.

Der zunächst gering erscheinende Unterschied in der Stapelfolge zwischen dem kfz- und dem hdp-Gitter hat allerdings enorme Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften des Gitters, vor allem auf die Verformbarkeit der Gitterstruktur. Die Ursache hierfür wird in einem separaten Kapitel erläutert.