材料科学基础课件.pptxVIP

一、材料的结合方式;c.原子间发生电子的转移而形成具有稳定结构的正负离子时， 从能量的角度来看，一定会有能量的吸收和放出，而且新体 系的能量一般也是最低的。 ;NaCl晶体中的离子排列;2）共价键; 共价键结合力的本质是电性的;每一种化合物，不论它是天然存在的，还是人工合成的，也不论它是用什么方法制备的，它的组分元素的质量都有一定的比例关系，这一规律称为定比定律。;3）金属键; 在金属晶体中，自由电子作穿梭运动，它不专属于某个金属离子而为整个金属晶体所共有。这些自由电子与全部金属离子相互作用，从而形成某种结合，这种作用称为金属键。 由于金属只有少数价电子能用于成键，金属在形成晶体时，倾向于构成极为紧密的结构，使每个原子都有尽可能多的相邻原子(金属晶体一般都具有高配位数和紧密堆积结构)，这样，电子能级可以得到尽可能多的重叠，从而形成金属键。 ; 组成化学键的两个原子间电负性差大于1.8 时，一般生成离子键，小于1.8 时一般生成共价键。而金属原子之间则生成金属键。;物理键合有范德瓦尔键、氢键等等。物理键合的作用力也是库仑引力，但在这些键合过程中不存在电子的交换,是电子在其原子或分子中的分布受到外界条件的影响产生分布不均匀而引起原子或分子的极性结合。 物理键合的大小直接影响物质的许多物理化学性质，如熔点、沸点、溶解度、表面吸附等。;分子极性大小可以用电偶极矩衡量。设正、负电荷中心所带的电量为q，距离为l(称为偶极长)，则电偶极矩为： μ = q·l ;与电负性大的原子X（氟、氯、氧、氮等）共价结合的氢，如与负电性大的原子Y（与X相同的也可以）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形的键。这种键称为氢键。;分子形成氢键需具备两个条件：; 综上所述，离子键、共价键、金属键这三种键的 成键都与价电子有关，键的性质取决于组成原子的电 子结构。一般来说，这三种键都起因于原子形成稳定 电子组态的倾向性，即通过填满最外电子壳层获得像 惰性气体的稳定电子组态。 与主键或化学键相比，次键或物理键要弱得多， 典型的结合能仅在10kJ/mol 量级。实际上次键存在 于所有原子和分子之间，但当有三种主键中的任一 种存在时，次键的存在可能不明显。在具有稳定电 子结构的惰性气体中，以及共价结合分子结构中分 子与分子之间，次键很明显。;二、晶体学基础;2. 空间点阵 ;将将点阵的阵点用一系列平行直线连接起来，构成一空间格架叫晶格。 在空间点阵中取出一个仍能保持点阵特征的最基本单元叫晶胞。 ; 晶胞有两个要素： ⑴晶胞内部各个原子的坐标位置，由原子坐标参数x,y,z规定。 ⑵晶胞的大小和形状，由晶胞参数(点阵参数)a,b,c,α,β,γ规定。;底心单斜;底心正交;简单四方;简单菱方;简单立方;3.晶向指数和晶面指数;2)晶面指数的标定 ;4)六方系晶面及晶向指数的标定;由几何原理可知，三维空间独立的坐标轴只能有三个。故在前三个指数中只有两个是独立的，即： i= －(h+k)。表明i可以略去，（hkil）可写成(hk?l)。 同样的原则可以用于标定六方晶体的晶向。晶向矢量OP可以沿四个晶轴分解成四个分矢量 晶向指数就用[uvtw]来表示。指数中必须满足u+v=－t;5)晶带;一族平行晶面中最邻近的二个晶面间的距离称为晶面间距， 用dhkl表示。从原点作（h k l）晶面的法线，则法线被最 近的（h k l）面所交截的距离即是。;d h,k,l=V[h2b2c2sin2α+k2a2c2sin2β+ l2a2b2sin2γ +2hkabc2(cosαcosβ-cosγ)+ 2kla2bc(cosβcosγ-cosα) +2hlab2c(cosαcosγ-cosβ)] -1/2;nλ=2dsinθ ;三、材料的晶体结构;1)晶胞中的原子数 ;3) 配位数与致密度 ;4）晶体中原子的堆垛方式 ;5)晶体结构中的间隙 ;2.共价晶体的晶体结构;3.离子晶体的晶体结构 ;①负离子配位多面体规则 围绕阳离子形成一个阴离子配位多面体，阴阳离子间距取 决于它们的半径和，配位数取决于其半径比。 将离子晶体结构视为由负离子配位多面体按一定方式连接而成，正离子则处于负离子多面体的中央，故配位多面体才是离子晶体的真正结构基元。 ;几种典型的配位形式及其相应的配位多面体 ;②电价规则 在一个稳定的离子晶格中，每一阴离子的电价等于或近乎 等于与其相邻的阳离子至该阴离子的各静电键强度的总和。;金红石晶体结构 ;④不同种类正离子配位多面体间连接规则 在含有多种阳离子的晶体结构中，电价高、配位数低的阳 离子倾向于互不直接相连。 ;4. 合金相结构 ;1) 固溶体 固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子