材料科学基础ppt课件.ppt

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1、第一章材料中的晶体结构1.1晶体一、晶体及其性质1、晶体具有规则多面体的对称外形；2、晶体具有固定的熔点（凝固点）；3、晶体具有各向异性。晶体与非晶体的本质区别在于粒子的排列规律；二、晶体中的结合键1、金属键定义：自由电子与金属正离子之间的静电吸引金属键既无饱和性又无方向性；金属大多依靠金属键将原子结合在一起；金属具有良好的延展性、导电性、导热性、正的电阻温度系数等特性。二、晶体中的结合键2、共价键定义：原子给出电子作为二者共有，依靠原子对电子对的吸引而结合的；共价键结合具有饱和性和方向性；无机非金属材料和高分子材料多依靠

2、共价键将原子结合在一起；共价键结合的晶体材料具有结构稳定、熔点高、硬而脆、导电性差等特点二、晶体中的结合键3、离子键定义：正离子与负离子依靠静电吸引而结合；离子键没有方向性；有饱和性；离子键结合的晶体具有高熔点、高硬度、低的热膨胀系数、固态下不导电；大多数无机非金属材料是离子键结合的；二、晶体中的结合键4、分子键（范德华键）定义：分子键没有方向性和饱和性；分子键的结合比较弱，分子晶体的熔点较低；二、晶体中的结合键5、氢键定义氢键具有饱和性和方向性；氢键主要存在于高分子材料中；。三、晶体中原子间作用力及结合能原子间的相互作用

3、力：吸引力与排斥力原子的结合能：图1.6原子间的相互作用(a)互作用能,(b)互作用力晶体中原子排列的作用原子排列研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发展新材料的途径。组织性能1.2晶体学基础晶体结构的基本特征：原子（或分子）在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序晶体和非晶体的两大性能区别：各向同性各向异性固定熔点熔化范围熔点：方向性：晶体非晶体晶体的对称性对称性：若一个物体（或晶体图形）当对其施行某种规律的动作以后，它仍然能够恢复原状（即其中点、线、面都与原始的

4、点、线、面完全重合）时，就把该物体（图形）所具有的这种特性称之为“对称性”。对称变换（对称操作）：借助某种几何要素，能使物体（或对称图形）恢复原状所施行的某种规律的动作，就称为“对称变换”。对称要素（对称元素）：对物体（或图形）进行对称变换时所借以参考的几何要素，称为“对称要素”。宏观对称要素1）对称中心（centerofsymmetry,符号C）：为一假想的几何点，相应的对称变换是对于这个点的倒反（反演，反伸）。国际符号：112CF2F12）对称面（symmetryplane,符号P）：为一假想的平面，相应的对称变换为对

5、此平面的反映。国际符号：m。3）对称轴（symmetryaxis,符号Ln）：为一假想的直线，相应的对称变换为围绕此直线的旋转：每转过一定角度，各个相同部分就发生一次重复，亦即整个物体复原需要的最小转角则称为基转角（用a表示）。由于任一物体旋转一周后必然复原，因此，轴次n必为正整数，而基转角a必须要能整除360°，n=360°/a，n为轴次。而且有：晶体对称定律（lawofcrystalsymmetry）在晶体中，只可能出现轴次为一次、二次、三次、四次和六次的对称轴，而不可能存在五次及高于六次的对称轴。国际符号：1，2，3

6、，4，6名称符号基转角（）轴次（n）作图符号一次对称二次对称三次对称四次对称六次对称L1L2L3L4L6360°180°120°90°60°12346对称轴的种类对称轴所构成的对称配置投影图：一、空间点阵和晶胞阵点：空间点阵：晶格：晶胞：简单晶胞（初级晶胞）：只有在平行六面体每个顶角上有一阵点复杂晶胞：除在顶角外，在体心、面心或底心上有阵点晶胞选取的原则同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞晶胞选取的原则选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性；平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；当平行六面体的棱边夹角存在直角

7、时，直角数目应最多；当满足上述条件的情况下，晶胞应具有最小的体积。晶胞、晶轴和点阵矢量点阵矢量：点阵常数：a,b,c棱边夹角,,,,,,晶系晶系晶系三斜Triclinica≠b≠c，α≠β≠γ单斜Monoclinica≠b≠c，α=γ=90º≠β正交Orthogonala≠b≠c，α=β=γ＝90º四方（正方）Tetragonala=b≠c,α=β=γ＝90º立方Cubica=b=c，α=β=γ＝90º六方Hexagonala1=a2＝a3≠c，α=β＝90º，γ=120º菱方Rhombohedrala=b=c,α=

8、β=γ≠90º根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵归属于7种类型，即7个晶系。14种布拉菲点阵按照“每个阵点的周围环境相同“的要求，布拉菲（BravaisA．）用数学方法推导出能够反映空间点阵全部特征的单位平行六面体只有14种，这14种空间点阵也称布拉菲点阵。三斜：简单三斜单斜：简单单斜底心单