案例一 中化国际法人治理机构

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1、1材料科学基础Chapter1–原子结构和晶体结构李谦–宁向梅主讲2ObjectivesofChapter1Thegoalofthischapteristodescribetheunderlyingphysicalconceptsrelatedtothestructureofmatter.Toexaminetherelationshipsbetweenstructureofatoms-bonds-propertiesofengineeringmaterials.Learnaboutdifferentlevelsofstructurei.e.atomicstructur

2、e,nanostructure,microstructure,andmacrostructure.Tolearnclassificationofmaterialsbasedonatomic/ionicarrangementsTodescribethearrangementsincrystallinesolidsbasedonlattice,basis,andcrystalstructure3ChapterOutline1.1原子的结构1.2原子和离子排列1.3晶体结构的表示方法1.4纯金属的晶体结构1.5晶胞中的点、晶向和晶面1.6间隙1.7离子晶体结构和共价晶体结构

3、4NanotechnologyMicro-electro-mechanical(MEMS)systems-AirbagsensorsNanostructuresFigure2.1TheStructureofMaterials:TechnologicalRelevance5材料的成分（composition）和结构（structure）对于材料的性能具有重要的影响。微观结构是尺寸范围在～10到1000nm的材料结构。微观结构一般包含材料的平均晶粒尺寸、晶粒尺寸分布、晶粒取向和与缺陷有关的特征。宏观结构是宏观水平在～>1000nm材料结构。宏观结构主要包括气孔率，表面喷

4、涂，内部和外部宏观裂纹等内容。原子结构包括构成材料整体的所有的原子和原子排列。在材料整体的内部存在着纳米、微观和宏观结构。根据原子排列的特点，可以区分材料是非晶体还是晶体。非晶体中原子或离子具有短程有序，长程无序的排列。晶体中原子或离子具有短程和长程均有序的排列。TheStructureofMaterials:TechnologicalRelevance6LevelofStructureExampleofTechnologies原子结构~10-10m金刚石–刀具刃口涂层原子排列：长程有序PZT锆钛酸铅-点燃气体~10-10-10-9m，有序化范围：几cm大晶体原子排

5、列：长程有序非晶硅-光纤通讯工业~10-10-10-9m表1-1结构层面7LevelofStructureExampleofTechnologies纳米结构纳米氧化铁-铁磁流体~10-9-10-7m1-100nm）微观结构金属和合金的机械性能~10-8-10-6m（10-1000nm）宏观结构汽车防腐蚀涂层~>10-4m（1000nm）Table1.1(Continued)8Section1.1.2TheStructureoftheAtomTheatomicnumberofanelementisequaltothenumberofelectronsorprotons

6、ineachatom.Theatomicmassofanelementisequaltotheaveragenumberofprotonsandneutronsintheatom.TheAvogadronumberofanelementisthenumberofatomsormoleculesinamole.Theatomicmassunitofanelementisthemassofanatomexpressedas1/12themassofacarbonatom.91.1.2原子结构原子由原子核及分布在核周围的电子所组成。原子核内有中子和带正电的质子。所以，原子是

7、由原子中心带正电的原子核和核外绕核高速旋转的带负电的电子所构成。每个电子和原子核内的质子带的电荷均为1.60×10－19库仑（C）。由于在原子中电子和质子的数目相同。所以，整个原子呈电中性。元素的原子序数（atomicnumber）等于原子核中的质子数或核外电子数。每种元素均与一定的原子序数相对应。所有元素按照原子序数由小到大排列在元素周期表中。铁原子含有26个电子和26个质子，原子序数为26。原子质量主要在原子核内。每个质子和中子的质量是1.67×10－24g，但是电子的质量仅为9.11×10－28g。原子量（atomicmass）M等于原子中质子