材料科学基础ppt讲解.ppt

材料科学基础;前言Introduction;我国材料的历史进程(Historical perspective); ????????????????????????????????;湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑;中国古代铁器的金相组织 ;古代科技名著：“考工记”（先秦）、“梦溪笔谈”（宋代沈 括）、“天工开物”（明代宋应星）;材料分类(Classification of Materials);材料科学基础是研究材料的成分、组织结构与性能之间关系;材料的微观结构 （Microstructure of Materials） 决定材料性质最为本质的内在因素：组成材料各元素原子结构，原子间相互作用，相互结合，原子或分子在空间的排列，运动规律，以及原子集合体的形貌特征 ;;二、原子的结构;描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数（quantum numbers）表示;核外电子的排布（electron configuration)规律 ;三、元素周期表（periodic Table of the Elements);;7个横行（Horizontal rows)周期（period）按原子序数（Atomic Number)递增的顺序从左至右排列 18个纵行（column）16族（Group），7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个零族（Inert Gases）最外层的电子数相同，按电子壳层数递增的顺序从上而下排列。 原子序数＝核电荷数 周期序数＝电子壳层数 主族序数＝最 外 层 电 子 数 零族元素最外层电子数为8（氦为2） 价电子数（Valence electron） ;※2原子间的键合 ( Bonding type with other atom);二、离子键（Ionic bonding) 多数盐类、碱类和金属氧化物;四、范德华力（Van der waals bonding) ;※3高分子链（High polymer Chain) ;近程结构（short-range Structure) 一、结构单元的化学组成（the Chemistry of mer units) 1.碳链高分子 聚乙烯;3.元素有机高分子 硅橡胶 主链中不含C原子，而由Si、 B 、P 、Al、 Ti 、As等元素与O组成，其侧链则有机基团，故兼有无机高分子和有机高分子的特性，既有很高耐热和耐寒性，又具有较高弹性和可塑性，如硅橡胶 ;二、高分子链结构单元的键合方式（bonding tape）;2.共聚物的序列结构（Copolymers） 按结构单元在分子链内排列方式的不同分为;三、高分子链的结构（structure） ;四、高分子链的构型（Molecular configurations）;旋光异构体（stereoisomerism） 由烯烴单体合成的高聚物 在其结构单元中有一不对称C原子，故存在两种旋光异构单元 ，有三种排列方式; ;远程结构（Long-range Structure);高分子链中重复单元数目称为聚合度;二、高分子的形状（Molecular shape） 主链以共价键联结，有一定键长 d和键角θ，每个单键都能内旋转（Chain twisting）故高分子在空间形态有mn-1( m为每个单键内旋转可取的位置数，n为单键数目) 统计学角度高分子链取 伸直（straight）构象几率极小，呈卷曲（zigzag）构象几率极大 高分子链的总链长 均方根 ;习 题;6.铂的原子序数为78，它在 5d 电子亚层中只有9个电子， 并且在 5f 电子亚层中没有电子，试从原子结构来决 定出 Pt 的价数。 7. 右下图绘出三类材料——金属、离子晶体和以范德 瓦尔键结合的材料之能量—距离曲线，试指出它们 代表何种材料。 8. 简述高分子链结构（包括近程结构和远程结构）热 塑性和热周期性树脂的特点。;第二章 固体结构（Solid Structure）;※??1晶体学基础 （Basis Fundamentals of crystallography） 晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间 呈周期性重复排列（periodic repeated array） ， 即存在长程有序（long-range order） 性能上两大特点： 固定