技術士 過去問
令和6年度（2024年）
問21 (基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問3)

結晶構造に関する問題です。

結晶構造とは、結晶の中の分子や原子の配列パターンのことです。代表的なものを以下に示します。

体心立方構造：Na、K、Feなど。単位構造中の原子数は2個。

面心立方構造：Cu、Ag、Alなど。単位構造中の原子数は4個

六方最密構造：Be、Mg、Znなど。単位構造中の原子数は2個

この問題は、金属結晶の基本構造（結晶格子）についての理解を問う典型的な問題です。

特に、金属材料でよく見られる三つの代表的な構造である、体心立方構造、面心立方構造、六方最密充填構造に関して、

・どの金属がどの構造をとるのか

・1単位格子中の原子数は幾つか

を正しく把握しているかを確認する内容となっています。

金属結晶の代表的な3構造とその特徴は以下の通りです。

・体心立法構造

金属の例としては、Fe（α鉄）、Na、Cr、Wなどで、単位格子中の原子数は2個となっています。また、密度はやや低く、すべり系が多く変形しやすいことが特徴です。

・面心立方構造

金属の例としては、Al、Cu、Ni、Ag、Auなどで、単位格子中の原子数は4個となっています。また、最も密に詰まっており、延性が高いことが特徴です。

・六方最密充填構造

金属の例としては、Ti、Zn、Mg、Coなどで、単位格子中の原子数は2個となっています。また、密に詰まっていますがすべり系が少なく、延性はやや低いことが特徴です。