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1、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
2、)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Ⅳa。Ⅴa。Ⅵa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,
3、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
4、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
5、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α－Fe,W,Mo,V,Cr,β-Ti等。２、面心立方晶格：面心立方晶格的
6、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γ－Fe,Al,Au,Pb,β-Co等。３、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１、晶格的致密度（１）、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。（２）、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
7、的原子数。配位数越大，原子的排列就越紧密。２、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。１）、晶面指数：确定晶面指数的方法包括如下三个步骤：（１）、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；（２）、将所得三截距之值变为倒数；（３）、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（h
8、kl）表示。2)、晶向指数：晶向指数确定的方法是：（１）、通过坐标原点引一条直线，使其平行于所求的晶向；（２）、求出该直线上任意一点的三个坐标值；（３）、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。３）、晶面及晶向的原子密度：所
