四川大学材料科学与工程基础期中总结.ppt

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1、材料科学与工程基础SichuanUniversityFundamentalsofMaterialsScienceandEngineering主讲教师：冉起超四川大学高分子科学与工程学院期中总结2016.5.6第一、二章总结（共五讲，15学时）材料？用来制造各种产品的物质具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质。材料分类？---组成金属材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料材料科学与工程？1960关于材料组成、结构、制备工艺与其性能及使用过程间相互关系的知识开发及应用的科学PerformancePropertiesSynthesisandProcessingCompos

2、itionsandStructures四要素第二章共性第三章个性第四章第五章各章材料科学与工程学科？1960材料结构？：是影响材料性能的基本因素，随化学组成及外界条件改变第二章材料结构基础第三章组成与结构四个层次：宏观组织结构：＞10-4m肉眼可见复合材料显微组织结构：10-4~10-8m显微镜观察相、形态原子或分子排列结构：10-10m排列方式原子中的电子结构：10-13m状态、相互作用材料----原子---原子核+电子原子的性质--电子----数量+状态量子化、几率分布(电子云)、四个量子数、能级、价电子原子间相互作用------电子交换的方式和程度（键合方式）距离、结合强度、

3、空间排布方式，配位数（一）原子中的电子结构多原子体系中电子的相互作用-----有机分子、金属、固体原子杂化轨道，分子轨道费米能级，能带probabilitydistributionorelectroncloud.Figure2.3bothwavelikeandparticle-likecharacteristics.波-粒轨道非固定，几率最大的分布构成电子云层。Wave-mechanicalmodel电子的填充及能级泡利不相容原理能量最低原则洪特规则四个量子数，电子云，价电子，稳定性结合方式：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结合要点电

4、子交换的方式和程度相互作用的饱和性和方向性孤立原子（非键合）的半径——范氏半径结合原子：原子间作用方式和作用力的不同，a，不同，半径不同(a)金属半径：金属键结合的原子距离的一半：a，/2(b)离子半径：a，=r++R-原子半径和离子半径元素金属原子离子共价键CN半径(nm)价CN半径(nm）)键长/2（nm）碳单键双键三键0．0770．0650．06硅4+64+40．0420．038单键0．117氧2-82-62-40.0420.0380.444单键双键0.0750.065氯2-21-81-60.1400.1270.181单键0．099钠80.018751+60.097镁120.

5、1612+60.066铝120.14313+63+40.0540.046铁8120.12410.1272+63+60.0740.064铜120.12781+60.096配位数：①共价，一个原子的共价键数取决于原子的价电子数目②原子的有效堆积，体积大小，离子电荷量键长：①金属键和离子键：无方向性，无键长，三维空间（集体效应），体积和电荷②共价键：有方向性(和饱和性)，键长为相连原子间的距离，共价半径之和。键能：化学键>物理键（分子键）化学键中:共价键≈离子键>金属键有序结构晶体：原子(团)沿三维空间呈周期性长程有序(longrangeorder)排列的固体物质（金属，大多陶瓷及一些聚

6、合物）。（二）原子或分子排列结构无序结构晶体：缺陷（点、线、面、体）和固溶体（合金）非晶体：原子(团)无周期性长程有序排列的物质（多数聚合物、玻璃等）。晶体结构特征：有序性和对称性对称元素：a．对称中心（点）——反演（倒反）操作b．旋转轴——旋转操作、可旋360°/n，n（轴次）:仅1，2，3，4，6c．镜面——反映操作d．反轴——旋转反演操作（旋转与反演的复合）轴次同旋转轴e．平移对称——点阵(Lattice）——平移操作（平移轴）f.螺旋轴——旋转平移操作（旋转与平移的复合）g．滑移面——平（滑）移反映操作（反映与平移的复合）晶胞、晶系和空间点阵型式晶胞(UnitCell)：代

7、表晶体内部结构的基本重复单位（平行六面体）晶胞的基本要素：A．大小和形状；B．各原子坐标位置晶格常数(Latticeparameters):晶轴上晶胞三个边的长度a,b,c和其夹角α,β,γ7个晶系(点阵常数+对称性），14种空间点阵型式（晶系+点阵）晶胞定位：原点（0,0,0），点的位置（x,y,z）分数坐标:x，y，z≤1点在晶胞内,无符号晶向：是原点出发通过某点的射线（或过若干结点的直线方向）晶向指数：用晶胞各轴上投影的最低整数标明，[uvw]、〈uvw〉族晶面