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第一章 工程材料中的原子排列 第一节 原子键合 一、键合种类 各种结合键主要特点的比较 *西北工业大学材料科学基础CAI课件 王永欣主编 *西北工业大学材料科学基础CAI课件 王永欣主编 有效使用现有材料，发展新型材料 了解决定材料性能的本质（内在）因素 了解材料内部的微观结构 晶体结构——键合、原子排列方式及相互作用 需要 即 首先掌握 总目的 本章 目的 材料的性能 内部结构 原子结构 原子键合 原子排列 显微组织 晶 体 非晶体 规则排列 不规则排列 取决于 包括 包括 包括 原子键合 一次键 二次键 分为 通过价电子的转移或共用两原子的电子云达到稳定结构 即 不依靠电子的转移或共享，靠原子间的偶极吸引力结合 即 一次键 通过价电子的转移或共用两原子的电子云达到稳定结构 金属键 共价键 离子键 1. 正负离子相互吸引。 2. 键合很强，无方向性。 3. 熔点、硬度高，固态不导电，导热性差。 4. NaCl、CrO2、Al2O3 1. 相邻原子通过共用电子对结合。 2. 键合强，有方向性。 3. 熔点、硬度高，不导电，导热性有好有差。 4. 金刚石、SiO2 1. 金属正离子于自由电子相互吸引。 2. 键合较强，无方向性。 3. 熔点、硬度有高有低，导热导电性好。 4. Fe、Al、W、Hg 包括 二次键 不依靠电子的转移或共享，靠原子间的偶极吸引力结合 分子键 1. 分子或分子团显弱电性，相互吸引。 2. 键合很弱，无方向性。 3. 熔点、硬度低，不导电，导热性差。 4. 塑料、石蜡 氢键 1. 类似分子键，但氢原子起关键作用。XH-Y 2. 键合弱，有方向性。 3. 熔点、硬度低，不导电，导热性好。 4. 水、冰、DNA 包括 有方向性和饱和性　 弱 氢原子核与极性分子间的库仑引力 氢键 无方向性键、结构密堆、高熔点、绝缘 最弱 原子间瞬时电偶极矩的感应作用 分子键 无方向性键、结构密堆、配位数高、塑性较好、有光泽、良好的导热、导电性 较强 自由电子气与正离子实之间的库仑引力 金属键 有方向性键、低配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、即使在熔态也不导电 强 相邻原子价电子各处于相反的自旋状态，原子核间的库仑引力 共价键 无方向性键、高配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、固态不导电、熔态离子导电 最强 原子得、失电子后形成负、正离子，正负离子间的库仑引力 离子键 形成晶体的特点 键强 作用力来源 类 型 二、键合多重性 1. 实际材料以一种键合为主，辅以其它键合 ——有主有次、多种共存 IVA族的Si、Ge、Sn 共价键为主，金属键为辅 过渡族的W、Mo 金属键为主，共价键为辅 陶瓷材料 ——显部分金属性 ——显部分非金属性 共价键＋金属键 —————————— 共价键＋离子键 2. 两种或多种键合独立存在 气体 高分子材料 石墨 ——分子内为共价键，分子间为分子键 ——分子内为共价键，分子间为分子键或氢键 ——层内片共价键，层片间为分子键 3. 复合材料 ——兼有上述两种情况 * * * * *西北工业大学材料科学基础CAI课件 王永欣主编