[工学]材料科学基础-第1章1.ppt

* Figure The Keesom interactions are formed as a result of polarization of molecules or groups of atoms. In water, electrons in the oxygen tend to concentrate away from the hydrogen. The resulting charge difference permits the molecule to be weakly bonded to other water molecules * Figure (a) In polyvinyl chloride (PVC), the chlorine atoms attached to the polymer chain have a negative charge and the hydrogen atoms are positively charged. The chains are weakly bonded by van der Waals bonds. This additional bonding makes PVC stiffer, (b) When a force is applied to the polymer, the van der Waals bonds are broken and the chains slide past one another * 实际上二氧化硅（SiO2）是共价键和离子键的混合键。其中共价键占的比例是多少？ 例题1-3 解答： 硅的的电负性是1.8，氧的电负性是3.5 共价键的比例= exp[-0.25(3.5 - 1.8)2] = exp(-0.72) = 0.486 虽然二氧化硅中共价键的比例约占一半，但是共价键的方向性在实际的SiO2结构中仍然起着重要作用。 例题 1-3 Determine if Silica is Ionically or Covalently Bonded * 图1-8 双原子作用模型 Atoms or ions are separated by and equilibrium spacing that corresponds to the minimum inter-atomic energy for a pair of atoms or ions (or when zero force is acting to repel or attract the atoms or ions) Section 1.1.5 结合能和原子间距 * 由排斥力和吸引力的平衡产生的原子的平衡距离称为原子间距（Interatomic spacing） 。例如，在金属键中，电子和离子核间的排斥力受到离子间的吸引力的平衡作用。 原子间距对应于双原子作用模型中结合能最低的位置，此时，排斥力和吸引力的合力—作用力为0。固体金属材料中的原子间距近似等于原子直径。而对于离子键结合的材料，原子间距等于两个不同离子半径的和。 双原子作用模型中最小的能量就是结合能（Binding energy） ，即产生或者破坏结合需要的能量。因此，结合能高的材料其强度和熔点也很高。由于离子间电负性差异比较大，离子键结合的材料具有很高的结合能。由于原子的电负性是相同的的，金属的结合能比较低。 Section 1.1.5 结合能和原子间距 * 材料的弹性模量（Modulus of elasticity）和作用力－距离曲线的斜率有关。材料的结合能越大，熔点越高，这个斜率就越大，原子间距变化的力越大，材料的弹性模量越高。 弹性模量对组织不敏感。如果两个化学成分基本相同但晶粒尺寸不同的金属试样，它们的弹性模量基本相同。而它们的屈服强度（Yield strength）差别很大。说明屈服强度对显微组织敏感。弹性模量和原子间的结合强度有关，因此弹性模量主要取决于组成材料的原子。 材料的热膨胀系数Coefficient of thermal expansion (CTE)也和结合能和原子间作用力－距离曲线有关。热膨胀系数 ，要让原子从平衡位置上移动开来，需要提供给材料一个能量。原子结合力高的材料原子的内能越大，原子偏离的距离较小，其线热膨胀系数较低。 1.1.5 结合能和原子间距 * Figure The force-distance curve for two materials, showing the relationship between atomic bonding and the modulus of el