材料科学基础复习(总结).doc

Word文档，可编辑修改！ 固体结构 (一) 原子结构与键合 原子结构(元素的核外电子分布) 原子间的键合 ☆金属键：掌握金属的电子结构特征，金属键的特征，懂得用上述内容解释金属的特有的性能 ⊙金属键（Metallic bonding）(一次键) 典型金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子（valence electron）极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子（Free electron），形成电子云（electron cloud）金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键 特点：电子共有化，既无饱和性又无方向性，形成低能量密堆结构 性质：良好导电、导热性能，延展性好 ☆离子键：键合特点和离子晶体的特点 ⊙离子键（Ionic bonding)(一次键) 特点：以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间排列，且无方向性，无饱和性 性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体(熔融状态可导电) ☆共价键：键合特点和共价晶体的特点 ⊙共价键（covalent bonding）(一次键) 亚金属（C、Si、Sn、Ge），聚合物和无机非金属材料 实质：由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子对而成 特点：饱和性 配位数较小 ，方向性（s电子除外） 性质：熔点高、质硬脆、导电能力差 (二) 固体结构 ☆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 晶体与非晶体的定义及其区别 非晶体 晶体 熔点： 熔化范围 固定熔点 方向性： 各向同性 各向异性 原子排列 短程有序 长程有序 懂得下列名词的含义： ☆空间点阵：这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。 ☆阵点：为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性，可先将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为阵点。 ☆晶胞：具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。 ☆简单晶胞：晶胞中的阵点数为一。 ☆复合晶胞：晶胞中的阵点数大于一。 晶体结构与空间点阵的关系：1.同一空间点阵可因选取晶胞的方式不同而得出不同的晶胞； 2. eq \o\ac(○,1)空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各阵点的周围环境相同，它只能有14中类型； eq \o\ac(○,2)晶体结构则是晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构是无限的。 ☆晶向指数的确定步骤： 1)以晶胞的某一阵点O为原点，过原点O的晶轴为坐标轴x,y, z, 以晶胞点阵矢量的长度作为坐标轴的长度单位。(建立坐标系) 2)过原点O作一直线OP，使其平行于待定晶向。 3)在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的3个坐标值。 4)将这3个坐标值化为最小整数u，v，w，加以方括号，[u v w]即为待定晶向的晶向指数。 ☆晶面指数标定步骤： 1)在点阵中设定参考坐标系(右手系)，设置方法与确定晶向指数时相同(原点在所求晶面之外)； 2)求出待定晶面在三个晶轴上的截距，若该晶面与某轴平行，则在此轴上截距为无穷大；若该晶面与某轴负方向相截，则在此轴上截距为一负值； 3)取各截距的倒数； 4)将三倒数化为互质的整数比，并加上圆括号，即表示该晶面的指数，记为( h k l )。 ☆晶带：平行或相交于同一直线的所有晶面构成一个晶带，该直线称为晶带轴。属此晶带的晶面称为晶带面。 ☆晶带轴，晶带轴与晶面间的关系： 晶带轴[u v w]与该晶带的晶面（h k l）之间存在以下关系： hu + kv + lw = 0。 ☆计算给定晶面的晶带轴： 已知两不平行晶面和则有其所决定的晶带轴由下式求得： 金属的晶体结构 ☆三种典型金属晶体的原子排列 晶胞原子数面心立方结构 n = 8*1/8 + 6 * 1/2 = 4 体心立方结构 n = 8*1/8 + 1 =2 密排六方结构 n = 12*1/6 +2*1/2 +3 = 6 ☆配位数：配位数(CN)是指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。 fcc: CN=12, K=0.74 bcc: CN=8+6, K=0.68 hcp: CN=6+6, K=0.74 ☆致密度：晶体结构中原子体积占总体积的百分比。 如以一个晶胞来计算，则致密度就是晶胞中原子体积与晶胞体积之比值，即 式中K为致密度；n为晶胞中原子数；v是一个原子的体积。 ☆原子半径与点阵常数之间的关系（三种结