材料科学基础--第一章_ppt课件

Materials Science第一章 金属的晶体结构Date 1Introduction to Material ScienceMaterials Science第一节 金属晶体中原子间的结合一、键型 离子键 共价键 金属键 范德华力二、结合力与结合能 结合力 结合能 总结三、原子半径四、金属的晶体性MaterialMaterialDate 2Introduction to Material ScienceMaterials Science一、键型1.离子键 离子化合物（大部分盐类、碱类、金属氧化物等）中通 过正、负离子间的静电作用结合。特点 ： 结合力强，熔点高，硬而脆； 严格按化学价结合，原子比例已定，可用化学式表示； 电子固有，不存在自由电子，传导性差； 无方向性；2.共价键 C 、 Si、 Sn、 Ge等金属中，通过共用电子对结合。特点 ： 具有饱和性，符合 8-n 定律 ； 有方向性； 结合力强，熔点高，硬； 电子固有，没有自由电子 ；Date 3Introduction to Material ScienceMaterials Science一、键型3.金属键 金属中，正离子与自由电子相结合（正离子浸在自由电子云中）失去价电子的金属正离子于形成电子云的自由电子之间产生静电引力，使金属原子结合在一起，形成了金属晶体。特点： 电子共有； 无饱和型； 无方向性；4.范德华力某些分子之间，中性原子之间，依赖两个偶极子之间的静电引力相结合。范德华力比较微弱。Date 4Introduction to Material ScienceMaterials Science二、结合力与结合能1.结合力1-1 概念所有键型都以静电力结合，静电作用产生引力和吃力。1-2 原因原子相互结合后，电子能带叠加： 原来已填满，则能量上升， 体现为斥力； 原来未填满，则能量下降，体现为引力。Si原子电子轨道Date 5Introduction to Material ScienceMaterials ScienceMaterials ScienceMaterials Science四、金属的晶体性1.固体的分类晶体 原子呈周期性排列；非晶体 原子呈不规则排列；2. 晶体的分类单晶体 整个物质由一个晶粒组成，其中原子排列位向相同，具有各向异性。多晶体 有许多位向不同的小单晶体组成，具有各向同性（单个经历的各向异性被 “平均化 ”）。3.晶体和非晶体相互关系晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化。例如，在极大的冷速下，可以得到非晶态金属。其原因是液态金属在冷却时来不及转变成晶体就凝固了，非晶体实质上是一种过冷的液体结构（短程有序）。Date 8Introduction to Material ScienceMaterials Science第二节 晶体学基础一、晶体的定性描述1. 晶体结构与空间点阵2. 晶系（ 7系 14种）二、晶体的定量描述1. 立方晶系的晶向和晶面指数2. 晶带与晶面轴3. 六方晶系的晶向与晶面指数4. 立方晶系中的一些重要几何关系Date 9Introduction to Material ScienceMaterials Science1.晶体结构与空间点阵1-1 晶体结构（晶体点阵）实际原子在空间规则排列构成的集合体。1-2 阵点（节点、结点）忽略实际原子的体积，将其看成一个点，这样的点称为阵点。空间点阵就是由阵点组成的点阵排列。阵点可以是原子或分子的中心，也可以是彼此等同的 原子群或分子群的中心。也就是说可以把原子或分子看作一个阵点，也可以把彼此等同的原子团或分子群看作一个阵点，但各个阵点的环境必须相同。在某一空间点阵中，各阵点在空间的位置时一定的，阵点是构成空间点阵的基本要素。1-3 晶格表示原子在空间规则排列的 几何格子 （用直线将阵点连接起来构成的三维几何格架）。Date 10Introduction to Material ScienceMaterials Science1.晶体结构与空间点阵1-4 晶胞 定义 ：能够代表晶格中原子排列特征的最小单元体。晶胞通常是平行六面体，将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。 晶胞的选取原则 ： 几何形状与晶体具有同样的对称性； 平行六面体内相等的棱与角的数目最多； 当平行六面体棱间有直角时，直角数目最多； 在满足上述条件下，晶胞的体积应最小。 点阵参数Date 11Introduction to Material ScienceMaterials Science1.晶体结构与空间点阵1-5 晶体结构与空间点阵的区别晶体结构 其类型取决于原子结合，阵点的位置上可以是一个或多个实际质点或者原子团，其种类可以是无限的。空间点阵 每个阵点处原子都具有相同的环境，其种类有限（仅有 14种）。亦即是说，每种空间点阵都可以形成无限多的晶体结构。Date 12Introduction to Material ScienceMaterials Science1.晶体结构与空间点阵Date 13Introduction to Material ScienceMaterials Science2. 晶系2.1 布拉菲点阵（空间点阵）根据空间点阵中 “每个阵点周围的环境相同 “的要求，布拉菲（Braris)于 1948年用数学方法证明了空间点阵共有 14种，而且只有14种。2.2 晶系根据晶胞的 3个晶格常数（ a、 b、 c）和 3个轴间夹角（ 、 、 ）的相互关系，可以把 14种布拉菲点阵归纳为 7个晶系（参见下标）。从表中可以看出，晶系分类是只考虑 a、 b、 c 是否相等， 、 是否相等或呈直角关系等因素，即只考虑晶胞的外形而不涉及晶保中原子排列的具体情况。Date 14Introduction to Material ScienceMaterials Science七大晶系、十四种布拉菲点阵Date 15Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-1 简单三斜点阵Date 16Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-2 简单单斜点阵Date 17Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-3底心单斜点阵Date 18Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-4 简单斜方点阵Date 19Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-5 底心斜方点阵Date 20Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-6 体心斜方点阵Date 21Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-7 面心斜方点阵Date 22Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-8 六方点阵Date 23Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-8 菱方点阵Date 24Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-10 简单正方点阵Date 25Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-11 体心正方点阵Date 26Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-12 简单立方点阵Date 27Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-13 体心立方点阵Date 28Introduction to Material ScienceMaterials Science14种点阵结构14-14 面心立方点阵Date 29Introducti