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Éléments de cristallographie - 4

4 -- Quelques structures courantes

Nous avons d'un côté des paramètres fondamentaux (paramètres de maille, nature chimique des motifs), et de l'autre côté des paramètres macroscopiques comme la masse volumique. Un des problèmes que l'on peut se poser est : comment relier les paramètres macroscopiques avec les paramètres fondamentaux ? Nous allons donc nous intéresser ici au nombre de motifs par maille ainsi qu'aux relations géométriques dans la maille, et ce pour trois structures monoatomiques simples et courantes : la structure cubique centrée (cc) ou body centered cubic (bcc), la structure cubique à faces centrées (cfc) ou face centered cubic (fcc), et la structure hexagonale compacte (hc) ou close-packed hexagonal (cph).


4.1 - La structure hexagonale compacte

La structure hexagonale compacte se présente de la manière suivante : au sein d'une maille hexagonale, composée de six sous-prismes droits dont la base est un triangle équilatéral, trois atomes occupent le centre de trois sous-prismes séparés d'un sous-prisme "vide. On peut voir aussi cette structure comme deux structures hexagonales simples (P) décalées d'un vecteur [1/2 1/3 1/2]. De manièe rigoureuse, la structure hexagonale compacte est une sutruture hexagonale primaire dont le motif est composé de deux atomes ; c'est donc en fait une structure di-atomique.


Fig. 4-1 Structure hexagonale compacte : a - vision habituelle ; b - structures hexagonales primaires imbriquées ; c - décomposition en réseau/motif

On peut remarquer que cette structure, vue d'en haut, est très proche de la structure cubique à faces centrées lorsque celle-ci est vue par la grande diagonale. Dans les deux cas, chaque plan est de symétrie hexagonale (empilement de boules compact), et les plans sont décalés.
Fig. 4-2 Structure hexagonale compacte : plans superposés mis en évidence par "abrasion"


Fig. 4-3 Structure cubique à faces centrées : plans superposés mis en évidence par "abrasion"

Une maille hexagonale élémentaire se décompose en deux prisme à base triangulaire, Entre deux plans parfaitement superposés, dits plans A, on peut donc placer un plan B (cas de l'hexagonal compact, alternance A/B/A/B...), ou bien deux plans décalés B et C (cas du cubique centré, alternance A/B/C/A/B/C...).


Fig. 4-4 Alternance de plans identiques mais décalé a - dans une structure hexagonale compacte (A/B/A/B...) et b - dans une structure cubique à faces centrées (A/B/C/A/B/C...)

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