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第二章 材料的结构 本章授课学时： 2 学时 本章重点内容： 1 、材料的结合键；2 、常见金属晶格的基本类型； 3 、多晶体材料的结构； 4 、合金的相结构。 本章难点内容： 1 、晶体缺陷对材料性能的影响；2 、固溶体、金属化合物的类型及其对合金性能的影响。 第一节 材料的结合键 目的要求：通过讲授材料的结合键 , 使学生掌握各种工程材料是由不同的元素组成。由于物质是由原子。分子或离子结合而成 , 其结合键的性质和状态存在的区别。 重点：结合键的基本类型。 难点：不同结合键的性质及存在状态。 教学方法：课堂讲授一多媒体结合。 授课内容： 化学键：组成物质整体的质点 ( 原子、分子、离子 ) 间的相互作用力 , 成为化学键。 1 、共价键：有些同类原子 , 例如周期表 a 。 a。a族中大多元素或电负性相差不大的原子相互接近时,原子之间不产生电子的转移,此时借共用电子对所产生的力结合,形成共价键,如金刚石、单质硅。SiC等属于共价键。 2、离子键：大部分盐类。碱类和金属氧化物在固态下是不导电的,熔融时可以导电。这类化合物为离子化合物。当两种电负姓相差大的原子(如碱金属元素与卤素元素的原子)相互靠近是,其中电负姓小的原子失去电子,成为正离子,电负姓大的原子获得电子成为负离子,两种离子靠静电引力结合在一起形成离子键。离子晶体的硬度高 ,强度大,热膨胀系数小,但脆性大,是良好的绝缘体,是无色透明的。 3、金属键：当金属原子相互靠近时,其外层的价电子脱离原子成为自由电子,为整个金属所共有,它们在整个金属内部运动形成电子气。这种由金属正离子和自由电子之间相互作用而结合称为金属键。 用金属键可以粗略地解释金属的一般特性：1、良好的导电性和导热性2、正的电阻温度系数3、良好的延展性4、金属不透明并呈现特有的金属光泽。 4、范得.瓦尔键：许多物质其分子具有永久性。分子的一部分往往带正电荷,而另一部分往往带负电荷,一个分子的正电荷部位和另一分子的负电荷部位间,以微弱静电力相吸引,使之结合在一起,称为范德。瓦尔键也叫分子键。 分子晶体因其结合键能很低,所以其熔点很低。金属与合金这种键不多,而聚合物通常链内是共价键,而链与链之间是范得瓦尔键。 二、工程材料的键性 在实际的工程材料中,原子(或离子、分子)间相互作用的性质,只有少数是上术四种键型的极端情况,大多数是这四种键型的过渡第二节 材料的晶体结构 目的要求：通过讲授晶体与非晶体 , 金属晶格的基本类型 , 使学生掌握晶体与非晶体不同特性及晶体各向异性的原因 重点：晶体的概念及特点。金属晶格的基本类型。 难点：三种常见的晶格类型。 教学方法：课堂讲授并结合多媒体演示。 授课内容： 一、晶体与非晶体 1 、晶体：物质的质点 ( 分子。原子或离子 ) 在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质叫晶体。如水晶、食盐、黄铜矿等。 2 、非晶体：非晶体在整体上无序的 , 当原子间也靠化学键结合在一起 , 所以在有限的小范围内观察还有一定规律，可将非晶体的这种结构称为近程有序。 二、金属晶格的基本类型 1 、体心立方晶格：体心立方晶格的晶胞如图 所示。其晶胞是一个立方体 , 所以通常只用一个晶格常数 a 表示即可。在体心立方晶胞的 每个角上和晶胞中心都排列一个原子。具有体心立方晶胞的金属有 Fe,W,Mo,V,Cr, -Ti 等。、面心立方晶格：面心立方晶格的晶胞如图所示。其晶胞是一个立方体，所以也只用一个晶格常数表示即可。在面心立方晶胞的每个角上和晶胞的六个面的中心都排列一个原子。具有面心立方晶格的金属有 Fe,Al,Au,Pb, -Co 等。 、密排六方晶格：密排六方晶格的晶胞如图所示。其晶胞是一个六方柱体，它是由六个呈长方形的侧面和两个呈六边形的上、下底面组成。 三、晶格的致密度及晶面和晶面指数 、晶格的致密度 （）、致密度：晶格中原子排列的紧密程度常用晶格的致密度表示。致密度是指晶胞中原子所占体积与该晶胞体积之比。 （）、配位数：所谓配位数即指晶格中任一原子周围紧邻的最近且等距离的原子数。 配位数越大，原子的排列就越紧密。 、晶面和晶面指数：在金属晶体中，通过一系列原子所构成的平面，称为晶面。通过两个以上原子中心的直线，表示了晶格空间的各个方向，称为晶向。 ）、晶面指数：确定晶面指数的方法包括如下三个步骤： （）、设晶格中某一原子为原点，通过该点平行于晶胞的三棱边做 OX,OY,OZ 三坐标轴， 以晶格常数 a ， b ， c 分别作出相应的三个坐标轴的量度单位，求出所需确定的晶面在三坐轴上的截距； （）、将所得三截距之值变为倒数； （）、再将这三个倒数按比例化为最小整数，并加上圆括号，既为晶面指数。晶面指数的一般形式用（ hkl ）表示。 2) 、晶向指数：晶向指数确定的方法是： （）、通过坐标原点引一条直线，使其平行于所求的晶向； （）、求出该直线上任意一点的三个坐标值； （）、将三个坐标值按比例化为最小整数，加上方括号，即为所求的晶面指数。）、晶面及晶向的原子密度：所谓某晶面的原子密度即指单位面积中的原子数，而晶向原子密度则指其单位长度上的原子数。在各种晶格