材料科学基础课件 01材料结构的基本知识.ppt

《材料科学基础课件 01材料结构的基本知识.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料性质决定于内部的组织结构structure常规概念材料概念组织按照一定的目的、任务和形式加以编制；安排事物使有系统或构成整体材料内部涉及晶体或晶粒大小、方向、排列形状、相对量、分布等组成关系的组成物结构组成整体的各部分的搭配和安排原子结构A、结合键nm、原子排列um和显微组织mm的统称。晶体中原子在三维空间的具体排列方式。11.1原子结构和原子结合键1.2原子排列方式1.3材料稳态结构与亚稳态结构第一章材料结构的基本知识21.1原子结构和原子结合键原子结构：原子核+电子四个量子：主量子数：n—离核远近和能量高低次量子数

2、：l—能量不同的亚壳层磁量子数：m—不同空间取向自旋量子数：ms—旋转方向两个原理：Pauliexclusionprinciple能量最低3元素周期表IA碱金属碱土金属过渡元素01HIIA主族金属非金属稀有气体IIIAIVAVAVIAVIIAHe2LiBe轻稀土金属重稀土金属贵金属BCNOFNe3NaMgIIBIVBVBVIBVIIBVIIBIBIIBAlSiPSClAr4KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr5RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe6CsBaLa

3、HfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn7FrRaAcRfDbSgBhHsMtUunUuuUub镧系LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu锕系AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr4原子尺寸周期性5电负性6原子结合键结合键：原子（离子或分子）间的作用力一次键—化学键：离子键、共价键、金属键结合力较强二次键—物理键：分子键、氢键结合力较弱7共价键：得失电子困难，不易离子化相邻原子共用电子对8-N规则，饱和性、方向性结合力大，高强度、高硬度，脆，熔点高金属键：易形成阳

4、离子，与电子云相互吸引结合无方向性和饱和性密排，良好塑性，导电性、导热性离子键：得失电子后正离子与负离子静电引力吸引结合力大，晶体高强度、高硬度，脆热膨胀系数小，良好的绝缘体化学键8物理键：原子分子内部电子结构稳定，相互之间借助偶极吸引力结合分子键（VanderWaals）：中性的分子或原子团正负电荷中心不重合，产生极性，相互吸引结合力小，易变形，熔点低，硬度低气体凝聚的关键力氢键：H形成共价键失去电子在电负性较强的原子间形成附加键有方向性，结合力较强，比离子键、共价键小9混合键：电负性差异共价键金属键离子键金属间化合物

5、CuGe陶瓷材料MgO半导体GaAs气体：共价键+VanderWaals力聚合物：共价键+VanderWaals力+氢键10由于工程材料中的结合键是混合型的，其混合方式、比例可随材料组成而改变，从而影响材料的性能，因此，可以据此进行材料的组分、微观结构设计，根据使用要求得到不同性能的材料。11键合与原子间距原子间距：两原子间引力与斥力相等，相对位置稳定时的距离，相当于原子的平衡距离。结合键能：平衡距离下原子的作用能量。键能越大，原子结合越稳定。12结合键与材料性能物理性能熔点：代表材料稳定性。其本质是热能使原子产生热振动，

6、足以破坏相邻原子间稳定结合。离子键、共价键最强金属键次之二次键最弱。13密度：反映了相对原子量，密排程度金属具有较高的相对原子质量，而且其键合没有方向性和饱和性，可趋于密集排列。离子键受电荷平衡影响，共价键受到共价键数目的方向性影响，相邻原子数没有金属多，所以密度较小。二次键堆垛不密集，组成原子质量小，所以密度较小。14力学性能：键能、饱和性方向性的直接反映弹性模量：单位弹性变形的应力原子间距变化强度：抗破坏能力与组织等其他因素有关塑性：变形能力与组织等其他因素有关151.2原子排列方式晶体：原子按照某种特定方式在三维空间

7、内周期性的规则重复排列，即有序排列。存在各向异性，有明确熔点，体积突变。金属、陶瓷。非晶体：不存在长程的周期排列（在微观尺度上可能存在有序原子团）。各向同性，无明确熔点和体积突变。高分子，玻璃。16晶体与非晶体17晶体基本特征（周期性决定）自范性:晶体具有自发地形成封闭的凸几何多面体外形能力的性质,又称为自限性。均一性:指晶体在任一部位上都具有相同性质的特征（与分子统计规律不同）。各向异性:在晶体的不同方向上具有不同的性质。对称性:指晶体的物理化学性质能够在不同方向或位置上有规律地出现,也称周期性。稳定性：最小内能。18结

8、晶形核长大长大晶粒晶界单晶体：所有质点按同一取向排列。由一个核心（称为晶核）生长而成的晶体多晶体：通常由许多不同位向的小晶体(晶粒）所组成。19相相：系统内化学、物理组成与性质均匀，且和其它不同部分之间有分界面隔开的部分。单相组织：所有晶粒化学成分相同，晶体结构也相同。多相组织：具有两个以上的相，具有不