材料科学基础复习.ppt

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1、材料科学基础复习课绪论材料科学四要素？成分、（组织）结构、制备与加工工艺、使用性能它们之间的关系：【成分+制备、加工工艺】【结构】【使用性能】第一章原子结构与结合键1.基态时核外电子的排布电子层（KLMNOPQ），亚层（spdf）轨道（1）Pauli不相容原理：s(2)、p(6)、d(10)、f(14)，每个轨道最多只能容纳2个电子，且这两个电子自旋方向必须相反；（2）能量最低原理：电子优先占据能量最低的轨道；1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d（3）Hund规则：能级高低相等的轨道上，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋平行；轨道（p,d,f

2、）全满、半满或全空时，电子排布状态较为稳定。2、结合键（1）金属键、离子键、共价键、范德华键、氢键的概念（2）结合键的饱和性与方向性（3）结合键与材料性能之间的关系第二章材料的结构1、晶体、晶格点阵/空间点阵、晶胞晶体的概念：质点（原子、离子、分子）以周期性重复方式在三维空间作有规则的排列的固体。原子抽象成球，球抽象为几何点，在空间中获得空间点阵，用假想直线连接阵点得到晶格，晶格中晶胞是反映晶格特征的最小几何单元，特殊的平行六面体。晶格常数：棱长a,b,c，将坐标系安放在晶胞的一个顶点，a,b,c分别位于x,y,z三轴上面，夹角α、β、γ的规定。2.空间点阵分类/空间点阵一共分3

3、个晶族，7个晶系，14种空间点阵高级晶族：立方晶系（简单、体心、面心）晶胞特点：a=b=c，α=β=γ=90°=====================================中级晶族：三/菱方晶系（简单）晶胞特点：a=b=c，α=β=γ≠90°四方晶系（简单、体心）晶胞特点：a=b≠c，α=β=γ=90°六方晶系（简单）晶胞特点：a=b=d≠c，α=β=90°,γ=120°=====================================低级晶族：正交晶系（简单、底心、体心、面心）晶胞特点：a≠b≠c，α=β=γ=90°单斜晶系（简单、底心）晶胞特点：a≠b≠c

4、，α=γ=90，β≠90°三斜晶系（简单）晶胞特点：a≠b≠c，α≠γ≠β≠90°思考：（1）为什么立方晶系中没有底心立方结构？（2）为什么四方晶系中没有面心、底心结构？3、晶向指数与晶面指数的标定与作图晶向指数用[uvw]表示；指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向；负值：标于数字上方，表示同一晶向的相反方向；晶向族：晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向。用表示，数字相同，但排列顺序不同或正负号不同的晶向属于同一晶向族。晶面用(hkl)表示；指数意义：代表一组平行的晶面；指数中0的意义：面与对应的轴平行；平行晶面：指数相同，或数字相同但正负号相反；晶面族

5、：晶体中具有相同条件（原子排列和晶面间距完全相同），空间位向不同的各组晶面。用{hkl}表示。若晶面与晶向同面，则hu+kv+lw=0;若晶面与晶向垂直，则u=h,v=k,w=l。六方系晶向指数和晶面指数晶面指数的标定标法与立方系相同(四个截距)；用四个数字(hkil)表示；i=-(h+k)。晶向指数的标定标法与立方系相同(四个坐标)；用四个数字(uvtw)表示；t=-(u+w)。4.金属中常见的三种晶格类型：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格密排面位置、晶格常数与原子半径的关系式、晶胞独立原子数、间隙半径（四面体间隙、八面体间隙）、密排方向原子密度、密排面原子密度、致密度

6、面心立方晶格ABCABCABC……密排六方晶格ABABABAB……密排六方晶格中轴比c/a=1.633的推导。5.固溶体的晶体结构固溶体的概念：将外来溶质原子引入溶剂晶格中，占据晶格阵点位置的一部分或间隙的一部分，同时仍保持溶剂晶格的排列方式，称这样的晶体为固溶体。固溶体分为置换固溶体、间隙固溶体。置换固溶体分为连续型与有限型。间隙固溶体都是有限型。形成置换固溶体的影响因素：原子尺寸：Δr<15%，越接近，溶质溶解量越大（必要条件）晶格类型：越接近，溶质溶解量越大（必要条件）电负性（得失电子的能力）；电负性越接近，溶质溶解量越大电子浓度：越小，溶质溶解量越大。金属间化合物定义：将

7、外来原子引入原有晶格中，占据晶格阵点位置的一部分或间隙的一部分，形成具有新的晶格排列方式，并具有金属特性的晶体，称这样的晶体为金属间化合物。分为：正常价化合物、电子化合物、间隙相-间隙化合物。第三章晶体结构缺陷点缺陷（空位、间隙原子）扩散线缺陷（位错）塑性变形面缺陷（晶界、亚晶界、孪晶界、层错、相界、表面）塑性变形、材料强化2.线缺陷——位错位错的基本类型：刃型（正负之分）、螺型（左右旋之分）、混合型柏氏矢量1、柏氏矢量（作图），柏氏回路；2、柏氏矢量与位错线的关系（右手法则P9