材料成型基础教学课件11.ppt

11 金属与合金的晶体结构 金属及其合金是由原子或分子所组成的一种物质聚集态，即金属状态。 金属及其合金具有特殊的性质：导电、导热、不透明、有光泽、一定的强度和塑性等。  金属及其合金的性质是由组成金属的原子结构特点及由此而决定的结合方式所决定的。 1.1原子结构与元素周期表 一、 原子结构 原子结构理论指出，孤立的自由原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的。原子的尺寸很小，在10-10m数量级，原子核的尺寸更小，在10-14m数量级。原子核中又包括质子和中子。 元素的化学性质决定于最外层的电子数，而与壳内层的结构无关，这些最外层的电子即为价电子。 原子核外电子的分布 1 包里Pauli不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态相同的2个电子。最多只能有两个电子处在同样能量状态的轨道中，而且这两个电子的自旋方向必定相反。各电子层中，电子最大容量为2n2。 能量最低原理：原子核外的电子是按能级高低而分层分布的。在同一层中，电子的能级依s、 p、 d、 f 的次序增大。在这一电子亚层上，各能级轨道数依次为1、3、5、7。 3 洪特Hund最多轨道规则：相同能量的轨道上分布的电子将尽可能分占不同的轨道而且自旋方向相同。 原子核外电子的分布 原子核外电子的分布 二、元素周期表 按照上面三个规则，就可决定原子中的电子排布。将元素按原子核中正电荷数目增加的次序进行排列，其性质出现周期性的变化，这就是周期律。根据周期律将元素排列成表即为元素周期表。 二、元素周期表 二、元素周期表 因此，过渡族金属的原子不仅容易丢失最外层电子，而且还易丢失次外层一两个电子，这就出现了过渡族金属化合价可变的现象。 这些过渡族金属的原子在组成合金时往往显出某些特性，如原子间结合力特别强，表现为熔点高、强度高。 三 电离能 电子亲合能及负电性 从原子结构特点来看，金属元素的特点在于它易于失去电子成为阳离子；非金属的特点在于它易于结合电子成为阴离子。这些特点可分别用电离能和电子亲和能来衡量。 1 元素的电离能：表示元素金属性的强弱，即使去电子难易程度。从原子中失掉电子必须克服和电荷的引力而消耗能量，这种能量称为电离能。元素的电离能越小，就越易失去电子，其金属性越强。 2 电子亲合能：表示元素非金属性的强弱，原子得到电子成为一离子的倾向。电子亲和能越大，表示该元素越容易获得电子，非金属性也就越强。 3 负电性：表示元素得失电子的能力。它的大小反映了金属性的（或非金属性的）强弱。当两个元素结合时，负电性大的元素得电子而负电性小的元素失电子。 * *