材料科学基础教程.ppt

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1、第一章材料的结构本章提要结合键与材料的性质晶体学的基本概念纯金属的晶体结构合金的晶体结构1第一章材料的结构第一节材料的结合方式1.1.1化学键化学键——组成物质的质点的相互作用力。共价键共用电子对有饱和性与方向性。共价晶体高熔点，高强度，较好绝缘性。22.离子键得失电子形成没有方向性和饱和性离子晶体高熔点，高硬度，导电（熔融）33.金属键原子共用自由电子形成无饱和性和方向性。金属晶体原子排列密度高，能变形，导电，导热。4金属原子结构的特点外层电子少，易失去。有自由电子。金属离子与自由电子形成键。金属键无方向性有良

2、好的塑性有固溶能力54.范德瓦尔键分子间静电引力形成，分子键聚合物链间没有方向性和饱和性分子晶体如冰、干冰等熔点低，硬度小61.1.2工程材料的键性图1-47第二节晶体学基础1.2.1晶体与非晶体晶体：物质的质点在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质。——长程有序晶体的特性：各向异性、固定的熔点、产生电子衍射等。8Al原子的微观排列9单晶体的各向异性101.2.2空间点阵1.点阵、阵点与晶格空间点阵：将理想晶体抽象为无数相同的质点（原子等的中心），其在空间的排列称为空间点阵，简称点阵。阵点：点阵中的单个质点

3、。晶格：将阵点用一系列平行的直线连接起来构成的空间格架。112.晶胞晶胞：构成点阵的最基本单元。晶胞选择的依据：——反映点阵的规律反映点阵对称性。平衡六面体内各角与棱尽量相等。棱之间尽量为直角。晶胞体积最小。123.晶胞参数：晶格常数　ａ、ｂ、ｃ晶轴间角α、β、γ4.七个晶系与十四种Bravis点阵13141.2.3晶向指数与晶面指数基本概念晶面：晶体中由一系列原子组成的平面。晶向：任意两个原子之间连线所指的方向。晶向指数与晶面指数：标明晶面与晶向空间方位排列的统一方法。15试写出以下晶向指数[uvw]16晶向族平

4、行且同向的晶向指数相同。方向相反晶向的指数为相反数。用＜ｕｖｗ＞代表所有原子排列相同但空间位向不同的晶向，称晶向族。17正交系常用晶向指数182.晶面指数三步法确定晶面指数（hkl）取坐标求截距求倒数、化整19试写出以下晶面指数（hkl）20晶面族平行晶面的指数相同指数互为相反数时，晶面法线反向用｛hkl｝代表空间位向不同，但原子排列情况完全相同的晶面，称为晶面族。21立方系常用晶面指数22{111}四面体DABC233.六方晶系的晶面指数与晶向指数——四轴坐标晶面指数同于立方系方法晶向指数转换法u=1/3（2U-

5、V）v=1/3（2V-U）t=-(u+v）w=W24六方系常用晶面与晶向254.晶带与晶带定理晶带：由与某一晶向直线平行及所有相交于该晶向直线的所有晶面构成的集合。该直线称为该晶体带轴。晶带定理：在立方晶系中，若晶面（hkl）的晶带轴是[uvw]，则必有hu+kv+lw=0反之亦然。265.晶面间距27课后练习在立方晶胞中画出：四个{111}晶面和六个{110}晶面八个<111>晶向和12个<110>晶向上述对应的晶面与晶向之间有什么特殊位置关系？写出与六方晶系中的[101]，[111]及[001]对应的四轴指数-

6、--28第三节材料的晶体结构1.3.1典型金属的晶体结构体心立方、面心立方、密排六方结构B.C.C.F.C.C.H.C.P.29晶胞中的原子数原子半径配位数致密度原子堆垛方式晶体结构中的间隙301.晶胞中的原子数312.原子半径323.配位数配位数：一个原子周围最近邻并且等距离的原子的个数。FCCCPH334.致密度——晶胞中原子所占的体积体心立方面心立方密排六方345.原子堆垛单击看动画体心立方的原子堆垛——密排面{110}3536密排六方与面心立方的原子堆垛密排面原子排列特点——密排面{111}，（0001）原

7、子形成密集堆积的堆积位置可以是A,B或者C37面心立方晶胞中的密堆积面38面心立方与密排六方堆垛的差异39密排六方的原子堆垛40面心立方的原子堆垛416.晶体结构中的间隙体心立方结构的间隙42面心立方结构的间隙43密排六方结构的间隙447.多晶型性多晶型性及多晶型转变：一种材料具有几种不同晶体结构的性质称多晶型性。当改变温度或压力时，晶体从一种结构转变为另一种结构，称多晶型转变。意义：热处理的工艺基础——通过改变结构而改变性能多晶型转变的体积变化45纯铁的多晶型转变及体积变化46