材料科学基础第一章.ppt

第一章材料结构的基本知识 1 1原子结构 1 2原子结合键 1 3原子排列方式 1 4晶体材料的组织 材料中的原子排列 原子键合 原子的规则排列 原子的不规则排列 化学键 金属键 离子键 共价键 物理键 分子键 氢键 晶体学基础 布拉菲点阵 晶向指数和晶面指数 晶体结构及其几何特征 bccfcchcp 点缺陷 线缺陷 面缺陷 晶界 相界 位错 空位 间隙原子 键的定义 在所有物质结构中 质点 原子 离子或分子 都按照一定的规则进行排列 质点之间都具有一定的结合力 也就是说物质是依靠质点之间的键合结合在一起的 这种质点之间所存在的结合力称为键 第一章材料结构的基本知识 1 2原子键合 第一章工程材料中的原子排列 1 2原子键合 1 金属键 外层价电子 电子云 键无方向性和饱和性 性能特点 1 良好的导电性及导热性 2 正的电阻温度系数 3 良好的强度及塑性 4 不透明5 特有的金属光泽 2 离子键 得失价电子 正负离子 正负电荷的吸引 1 2原子键合 性能特点 1 结合力大 高熔点 高硬度 低塑性2 良好的电绝缘体3 脆性大 3 共价键 共有电子对 键有饱和性和方向性 1 2原子键合 性能特点 1 高熔点 高硬度 低塑性2 电绝缘体等3 脆性大 金刚石 分子键 特点 分子晶体因其结合键能很低 所以其熔点很低 硬度也低 但其绝缘性良好 1 2原子键合 正负电荷中心不重合而产生的极化作用 以微弱静电引力相引而结合在一起称为分子键 氢键 1 2原子键合 形成 含氢物质中 H与其它原子形成共价键 共有电子强烈偏离H H原子几乎为半径很小带正电的核 H可以与另外一原子吸引 形成附加键 特性 有方向性 结合力较强 比离子键 共价键小 1 3原子的规则排列 晶体学基础 晶体 晶体结构与空间点阵 布拉菲点阵 晶体结构及其几何特征 晶胞中的原子数 点阵常数与原子半径间的关系 原子排列的紧密程度 晶体结构中的间隙 原子堆垛方式 晶向指数和晶面指数 1 2 1晶体学基础 1 3原子的规则排列 1 晶体 基元在三维空间按一定规律作周期性排列 单个的原子 离子 分子或彼此等同的原子群或分子群等 长程有序 晶体 单晶体 多晶体 晶体位向 或方向 一致的晶体 晶体中原子 离子或分子 按一定几何形状做周期性排列的规律没有破坏 晶体中实际的晶面和晶向的位置保持与晶体作假想的周期性延伸时的晶面和晶向一致 包含许多小晶体 每个小晶体内的晶格位向是一致的 而各小晶体之间彼此方位不同 晶体的主要特点是 结构有序 物理性质表现为各向异性 有固定的熔点 在一定条件下有规则的几何外形 晶体性质随方位不同而有差异的特性 晶体中由于各晶面和晶向上的原子排列的密度不同 因而同一晶体的不同晶面和晶向上的原子密度不同 所以不同晶向上原子之间的结合力便不同 多晶体及多晶体位向示意图 伪各向同性 非晶体 原子排列短程有序或无序 非晶体的特点是 a 结构无序 b 物理性质表现为各向同性 c 没有固定的熔点 d 热导率 导热系数 和膨胀性小 e 组成的范围变化大 晶体和非晶体的转化非晶体结构是短程有序 即在很小的尺寸范围内存在着有序性 而晶体内部也有缺陷 在很小的尺寸范围内也存在着无序性 所以两者之间也有共同特点 而物质在不同条件下 既可形成晶体结构 也可形成非晶体结构 比如 金属液体在高速冷却条件下可以得到非晶态金属 即所谓的金属玻璃 而玻璃经过适当处理 也可形成晶态玻璃 有些物质