材料科学与工程基础 (2).ppt

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1、本文档相关内容参见视频5-8《材料科学与工程基础》培训课第二单元-1主讲教师：赵长生2011年8月10日☞培训目标以章为单元,通过选择典型的主题，采取示范课形式，及难重点讲解等形式，帮助学员理解本课程的教学设计思想、教学方法和技巧。☞内容安排以第二章材料结构基础中两部分内容为例进行示范课，（1）原子中的电子结构及原子间的相互作用与结合；（2）晶体结构，重点是面心立方和体心立方及间隙，离子晶体及配位数。☞课程主要章节第四章材料的性能(MaterialProperties)第三章材料组成和结构(CompositionsandStructuresofMaterials)第二章物质

2、结构基础(StructureofMatter)第一章绪论(Introduction)第五章材料的制备和成型加工(PreparationandManufacturingofMaterials)第二章物质结构基础(StructureofMatter)按照从微观到宏观、从内容到表面、从静态到动态、从单组分到多组分的顺序，阐述原子结构、原子间相互作用和结合方式，固体内部和表面原子的空间排列状态、聚集态结构及变化规律之间的相互关系。使学生对材料组成（成分）与物质结构的内在联系有较系统、深刻的理解。第二章物质结构基础Whatareatomicstructuresandinteratom

3、icbonds？Whataretheequilibriumseparationandthebondingenergybetweenatoms.Whatisthedifferenceinstructuresbetweencrystallineandnoncrystallinematerials.Whatissolidsolution.Whatistheimportanceofphasediagrams.Whatisthecharacteristicofmaterialssurface.(StructureofMatter)☞第二章物质结构基础2-1物质的形态及材料结构2-2原

4、子结构2-3原子之间的相互作用和结合2-4多原子体系电子的相互作用和稳定性2-5固体中的原子有序2-6固体中的原子无序2-7固体中的转变2-8固体物质的表面结构2-1物质的形态及材料结构2-2原子结构2-3原子之间的相互作用和结合2-4多原子体系电子的相互作用和稳定性2-5固体中的原子有序2-6固体中的原子无序2-7固体中的转变2-8固体物质的表面结构2-3原子之间的相互作用和结合(AtomicInteractionandBonding)Whataretheinteratomicbonds?Whataretheequilibriumseparation,distancean

5、dthebondingenergybetweenatoms?WhatistheCoordinationNumberofatom?学习目的Chapter2学习（部分复习）材料的性能和行为首先取决于材料中原子的电子状态；另，原子间的相互作用形式、原子的间距和空间排列都是影响材料性能的重要因素。Chapter2原子间相互作用的内在因素和结合类型与性质原子的间距和半径，空间排列状态及配位数键性与键能要点Chapter2重点原子间结合类型难点配位数重点和难点自然界：一般由原子或分子组成物质或材料结合方式：基本结合：离子键、金属键、共价键派生结合：分子间作用力、氢键原子之间的相互作用和

6、结合(AtomicInteractionandBonding)2-3-1基本键合（PrimaryInteratomicBonds)1.离子键合(IonicBonding)离子键正离子————负离子库仑引力Figure2.91.离子键合(IonicBonding)特点：①电子束缚在离子中；②正负离子吸引，达静电平衡；电场引力无方向性;③构成三维整体晶体结构；④在溶液中离解成离子。特点：①由正离子排列成有序晶格；②各原子最(及次)外层电子释放，在晶格中随机、自由、无规则运动，无方向性；Figure2.112.金属键合(MetallicBonding)特点：③原子最外壳层有空轨道

7、或未配对电子，既容易得到电子，又容易失去电子；④价电子不是紧密结合在离子芯上，键能低、具有范性形变。Figure2.112.金属键合(MetallicBonding)两个原子共享最外壳电子的键合。特点：①两原子共享最外壳层电子对；②两原子相应轨道上的电子各有一个，自旋方向必须相反；③有饱和性和方向性。电子云最大重叠，一共价键仅两个电子。3.共价键合(CovalentBonding)3.共价键合(CovalentBonding)注意：各种键合在中学已经学过，这里是复习；这里键合形式是与材料的性能联系；金属键合和离子键