《材料科学基础》PPT课件

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1、材料科学基础浙江大学版写在前面本PPT中列出的知识点都很重要红色标出的是特别重要的本PPT作为教案的配合材料，较之教案更为精简第一章晶体结构§1-1晶体学基础§1-2晶体化学基本原理§1-3典型晶体结构§1-1晶体学基础材料性能决定因素：内部微观构造。固态材料分类：晶体与非晶体要关注二者的区别掌握材料性能，不根据外观，必需从原子排列情况确定§1-1晶体学基础一、空间点阵空间点阵和晶胞的概念晶胞的描述方法7种晶系、14种布拉菲点阵、晶族的概念关注晶体结构与空间点阵区别与关联§1-1晶体学基础二、晶向指数和晶面指数

2、晶向、晶面、晶向指数、晶面指数、晶向族、晶面族的概念关注六方晶系按两种晶轴系所得指数的转换：从(hkil)转换成(hkl)：去掉i即可，反之：加上i=-(h+k)[UVW]与[uvtw]间互换关系:U=u-t，V=v-t，W=w；u=(2U-V)，v=(2V-U)，t=-(u+v)，w=W§1-1晶体学基础二、晶向指数和晶面指数晶带与晶带轴的概念关注1、晶带轴[uvw]与该晶带的晶面(hkl)之间的关系：hu+kv+lw=02、任两个不平行晶面的晶带轴：(h1k1l1)和(h2k2l2)则有u=k1l2-k2l1

3、，v=l1h2-l2h1，w=h1k2-h2k1§1-1晶体学基础二、晶向指数和晶面指数晶面间距的概念、特点关注晶面间距的计算正交晶系面间距计算式：立方晶系面间距计算式：注意：以上对简单晶胞而言；复杂晶胞应考虑层面增加的影响。如，在体心立方或面心立方晶胞中间有一层，故实际晶面间距应为d001/2。§1-1晶体学基础三、晶体的对称性宏观和微观对称要素、点群、空间群、单形、聚形的概念的概念关注所有对称要素归纳：§1-2晶体化学基本原理一、电负性电负性的概念、分界化合物形成与电负性关系：两元素电负性差别很小，键合为

4、非极性共价键或金属键；电负性差别增加，键合极性增加，倾向于离子性键合。（纯共价键合）SiMgSNaCl（离子键合）两头是极端（强极性特征）HFHClHBrHI（弱极性特征）大多数实际材料键合特点：几种键合形式同时存在。§1-2晶体化学基本原理二、晶体中的键型化学键的概念、种类，分子键的概念关注离子键、共价键、金属键、范式键、氢键的特点、成键方式、强度、形成条件§1-2晶体化学基本原理三、结合能和结合力原子结合为晶体的原因：原子结合起来后，体系能量降低结合能：分散原子结合成晶体过程中，释放出的能量V原子

5、间的吸引与排斥：吸引是长程力，源自异性电荷库仑引力，远距离时起主要作用；排斥是短程力，源自同性电荷间的库仑力和原子实周围电子气相互重叠引起的排斥，十分接近时起主要作用。§1-2晶体化学基本原理四、原子半径范德瓦耳斯半径、共价半径、离子半径、金属半径的概念§1-3典型晶体结构一、金属晶体（一）晶体中的原子排列及典型金属晶体结构：最典型结构、堆积特征、密排面、密排面上原子排列方式、晶格常数与原子半径的关系、间隙（二）晶体中原子间的间隙：八面体、四面体间隙、配位数、致密度的概念关注计算§1-3典型晶体结构二、共价晶

6、体典型结构：单晶硅（金刚石、低于室温时的C、Ge、Sn）结构称金刚石立方结构(骨架状，四原子近邻)；As、Sb、Bi结晶成层状结构(片状，三原子近邻)；S、Se、Te螺旋链结构（两原子近邻键合）成键强度：金刚石结构成键强；层状结构层内强，层间弱；链结构链内共价键，链间分子键§1-3典型晶体结构二、共价晶体其它重要结构：闪锌矿和纤锌矿，有极性共价键，是共价晶体的两种典型结构方石英结构：共价晶体SiO2的一种变体，立方ZnS结构鳞石英结构：共价晶体SiO2的一种变体，六方ZnS结构§1-3典型晶体结构三、离子晶体负

7、离子配位多面体：以正离子为中心，将周围最近邻配置的各负离子的中心连起来形成的多面体,负离子配位多面体的形状正离子配位数：配置于正离子周围的负离子数三者之间关系：§1-3典型晶体结构三、离子晶体形成晶体结构的泡林五规则关注用规则分析结构§1-3典型晶体结构四、硅酸盐晶体硅酸盐矿物结构关注计算岛状硅酸盐：焦硅酸盐：环状硅酸盐：链状硅酸盐：层状硅酸盐：单链与环状的区别：化学式中单链Si的数量是1或2；环状是3以上§1-3典型晶体结构五、高分子晶体(一)高分子晶体的形成基本形态、高分子材料特点、高分子结构单元连接特点

8、、结构形态、结晶特性(二)高分子晶体的形态高分子晶体形貌：结晶高分子较多地具有球晶的形貌。一个球晶由沿半径垂直方向的多层晶片组成。晶片内是缨束状晶区或折叠链晶区。晶片间是无定形的非晶区偏振光显微镜下聚乙烯球晶第二章晶体的不完整性§2-1点缺陷§2-2位错§2-3表面、界面结构及不完整性第二章晶体的不完整性缺陷：晶体中偏离完整性的区域，即造成晶体点阵周期势场畸