1金属的晶体结构-1.ppt

1 金属的晶体结构与结晶 这是什么 为什么要学 2 引例 碳的单质 石墨 金刚石 足球烯 石墨 自然界最软的物质之一结构 性质 金属光泽 软及导电性 导热性用途 电极 铅笔芯 润滑剂 3 金刚石 钻石 自然界最硬的物质性质 无色透明正八面体晶体 硬及不导电性用途 在金属切削加工方面 它无坚不摧 它还具有耐强酸强碱腐蚀功能 钻探机钻头 刻刀 装饰品 佛教中常说的 金刚不坏之身 就源于钻石的这一特性 4 足球烯 富勒烯 性质 超导性应用前景 气体的贮存 有感觉功能的传感器 增强金属 新型催化剂 光学应用 癌细胞的杀伤效应 其他医疗功能 1985年 英国化学家哈罗德 沃特尔 克罗托博士和美国科学家理查德 埃里特 史沫莱用大功率激光束轰击石墨使其气化 用氦气产生超声波 使被激光束气化的碳原子通过一个小喷嘴进入真空膨胀 并迅速冷却形成新的碳原子 从而得到了C60 为此 克罗托博士获得1996年度诺贝尔化学奖 克罗托受建筑学家理查德 巴克明斯特 富勒 RichardBuckminsterFuller 设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑的启发 认为C60可能具有类似球体的结构 因此将其命名为buckminsterfullerene 巴克明斯特 富勒烯 简称富勒烯 5 本章要求 了解金属的晶体结构以及结晶的基本概念和规律 掌握三种典型的金属晶体结构 fcc bcc hcp 的基本特点 学会运用miller指数 了解金属的结晶组织及控制晶粒大小的途径 6 1 1金属的晶体结构 1 离子键2 共价键3 分子键4 金属键5 氢键 next 一 材料的结合键 7 离子键示意图 氯化钠结构 8 金刚石结构 共价键示意图 9 分子键示意图 甲烷结构 10 金属键示意图 钼的结构 11 饱和性量子力学指出 两个自旋方向相反的电子结合可使它们的自旋能量之和为零 达到稳定状态 于是已成对的电子不能再与其他原子中的电子结合成对 即共价键结合的原子所能形成键的数目有一最大值 方向性共价键是由共享电子结合的 按量子力学观点 共价键的形成是靠相邻原子外层未满壳层电子云的重叠 电子云在两核中间重叠的密度最大 重叠越多 所形成的共价键就越稳定 12 金属的特性 固态下 良好的导电性和导热性 正的电阻温度系数 不透明并呈现特有的金属光泽 良好的塑性变形能力 金属材料的强韧性好 13 二 晶体结构的基本概念 晶体与非晶体单晶体与多晶体晶格与晶胞 next 14 金属晶体具有确定的熔点 晶体和非晶体的熔化曲线 1 晶体 物质的基本质点 原子 分子或离子 在三维空间作有规则的周期性重复排列的固体 2 非晶体 物质的基本质点 原子 分子或离子 在三维空间无规则排列的固体 2 1 晶体与非晶体 15 晶体的各向异性 在晶体中 不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同 它们之间的结合力的大小也不相同 因而金属晶体不同方向上的性能不同 这种性质叫做晶体的各向异性 16 单晶体 晶体内部原子按同一规律 同一位向排列 即晶格位向完全一致时 称为单晶体 多晶体 由许多位向不同的单晶体组成的 多晶体中每一个小晶体为一个晶粒 晶粒之间的界面称为晶界 每个晶粒内部不同区域晶格位向存在小的差别 亚晶粒 亚晶粒之间的界面为亚晶界 17 把原子抽象为质点 然后用直线将它们连成空间格架 这种用来表示原子排列方式的空间格架称为晶格或空间点阵 1 晶格 2 2 晶格 晶胞 18 晶胞选取应满足的条件 1 晶胞的几何形状充分反映点阵的对称性 2 平行六面体内相等的棱和角数目最多 3 当棱间呈直角时 直角数目应最多 4 晶胞体积应最小 在晶格中能够反映原子排列方式的最小几何单元称为晶胞 晶胞 2 晶胞 19 1948年 布拉菲 A Bravais 根据 每个阵点环境相同 用数学方法证明晶体的空间点阵只有14种 分属7个晶系 3 晶系 20 三 常见纯金属的晶格类型 1 体心立方晶格 2 面心立方晶格 3 密排六方晶格 21 三种常见的晶体结构 老师提示 重点内容 体心立方晶格 b c c 面心立方晶格 f c c 密排六方晶格 h c p 总结 22 体心立方晶格 b