图3.9　Mg型晶体结构及晶胞选取方式一（空心球为A层堆积，实心球为B层堆积）

图3.9示意了Mg型晶体结构。它属于六方点阵（hcp）、六方晶系，空间群为P63/mmc。其Strukturbericht符号为A3，Pearson符号为hP2。Mg原子按照ABAB…型堆砌。其晶胞选取有两种方式，但每个晶胞都有2个原子，即Z=2。图3.9（a）（b）中的粗线表示了第一种晶胞的选取。图3.9（c）为选取的晶胞。根据几何知识，可得到该晶胞中典型原子的坐标分别是O（0，0，0）、P（2/3，1/3，1/2）。另一种常见的晶胞选取如图3.10所示。它是在图3.9的基础上，将晶胞先作平移（把图3.9晶胞的原点O平移到A层重心位）。然后，再将晶胞沿z轴方向平移1/4c晶胞单位。这样获得晶胞如图3.10（c）所示。这种晶胞中原子的坐标分别是K（1/3，2/3，1/4）、J（2/3，1/3，3/4）。

图3.10　Mg型晶体结构及晶胞选取方式二（空心球为A层堆积，实心球为B层堆积）(www.daowen.com)

与fcc、bcc的金属晶体相比，hcp金属晶体的滑移面和滑移方向较少，因而表现出相对较脆的特性。hcp结构的金属晶体，其c/a常偏离理想值1.633（表3.2），而且滑移系统与c/a有关系。c/a较大的晶体如Zn，其密排面是（001），滑移系统为（001）面和［110］方向，共三个等价滑移系统；c/a较小的晶体如Mg、α-Ti，其滑移面除了（001）外还有（100）和（101）面，因为它们的原子面密度相差不大。属于Mg型晶体结构的晶体有Mg、α-Ti、Zn、Cd等。

表3.2　hcp金属的轴比c/a

镁（Mg），晶格常数a=b=3.21Å，c=5.21Å。Mg无同素异构转变，熔点为650℃，密度为1.738 g/cm3。与Al一样，Mg属于轻金属，但比Al轻。Mg的表面有氧化膜保护。通常条件下，Mg的抗蚀性接近Al，但暴露在盐分环境中，抗蚀性大大下降。此外，其抗磨和抗疲劳性弱；浇注时，易与氧结合燃烧；高温蠕变较大，这些性能限制了镁的使用。但加入合金元素成为镁合金后，强度提高且有延展性而成为重要结构材料。镁合金是金属结构材料中最轻的，其比强度约为158 kN·m/kg。镁合金的消费次于铝合金，被广泛用于航空、航天、汽车零部件等领域。

钛（Ti），α-Ti的晶格常数a=b=2.95Å，c=4.68Å，熔点为1668℃，密度为4.506 g/cm3。钛的比强度达288kN·m/kg。钛具有同素异形体。882℃以下，钛呈密排六方结构，即α-Ti。高于882℃，α-Ti转变成体心立方结构的β-Ti。钛有良好的抗腐蚀能力，具有好的延展性（尤其是在无氧环境下）。钛合金常被用于航空器、舰艇和航天器上。我国国家大剧院椭球形穹顶即钛合金产品，Ti-Ni合金可用作形状记忆材料，Ti-Nb合金可作超导材料。