材料科学基础教程PPT课件

1、1第一章 材料的结构第一节 材料的结合方式化学键 化学键组成物质的质点的相互作用力。1. 共价键 共用电子对 有饱和性与方向性。 共价晶体高熔点，高强度，较好绝缘性。第1页/共46页22. 离子键得失电子形成没有方向性和饱和性离子晶体高熔点，高硬度，导电（熔融） 第2页/共46页33. 金属键原子共用自由电子形成无饱和性和方向性。金属晶体原子排列密度高，能变形，导电，导热。第3页/共46页4金属原子结构的特点外层电子少，易失去。有自由电子。金属离子与自由电子形成键。金属键无方向性有良好的塑性有固溶能力第4页/共46页54. 范德瓦尔键 分子间静电引力形成，分子键 聚合物链间没有方向性和饱和性分

2、子晶体 如冰、干冰等熔点低，硬度小第5页/共46页6工程材料的键性 图1-4第6页/共46页7第二节 晶体学基础晶体与非晶体晶体：物质的质点在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质。长程有序晶体的特性：各向异性、固定的熔点、产生电子衍射等。第7页/共46页8Al 原子的微观排列第8页/共46页9 单晶体的各向异性第9页/共46页10空间点阵1. 点阵、阵点与晶格 空间点阵：将理想晶体抽象为无数相同的质点（原子等的中心），其在空间的排列称为空间点阵，简称点阵。 阵点：点阵中的单个质点。 晶格：将阵点用一系列平行的直线连接起来构成的空间格架。第10页/共46页112. 晶胞 晶胞：构成点阵的

3、最基本单元。 晶胞选择的依据：反映点阵的规律 反映点阵对称性。 平衡六面体内各角与棱尽量相等。 棱之间尽量为直角。 晶胞体积最小。第11页/共46页123. 晶胞参数： 晶格常数、 晶轴间角、4. 七个晶系与十四种Bravis点阵第12页/共46页13第13页/共46页14晶向指数与晶面指数基本概念晶面：晶体中由一系列原子组成的平面。晶向：任意两个原子之间连线所指的方向。晶向指数与晶面指数：标明晶面与晶向空间方位排列的统一方法。第14页/共46页15 试写出以下晶向指数uvw第15页/共46页16 晶向族 平行且同向的晶向指数相同。 方向相反晶向的指数为相反数。 用代表所有原子排列相同但空间位

4、向不同的晶向，称晶向族。第16页/共46页17 正交系常用晶向指数第17页/共46页182.晶面指数 三步法确定晶面指数（hkl） 取坐标 求截距 求倒数、化整 第18页/共46页19 试写出以下晶面指数（hkl）第19页/共46页20 晶面族 平行晶面的指数相同 指数互为相反数时，晶面法线反向 用hkl代表空间位向不同，但原子排列情况完全相同的晶面，称为晶面族。第20页/共46页21 立方系常用晶面指数第21页/共46页22 111四面体 DABC第22页/共46页233. 六方晶系的晶面指数与晶向指数四轴坐标晶面指数 同于立方系方法晶向指数 转换法 u=1/3（2U-V） v=1/3（2V

5、-U） t= -(u+v） w=W第23页/共46页24 六方系常用晶面与晶向第24页/共46页254. 晶带与晶带定理 晶带：由与某一晶向直线平行及所有相交于该晶向直线的所有晶面构成的集合。该直线称为该晶体带轴。 晶带定理：在立方晶系中，若晶面（hkl）的晶带轴是uvw，则必有hu+kv+lw=0 反之亦然。第25页/共46页265.晶面间距22222222221( )( )( )14 ()( )3hklhklhkldhklabcadhkldhhkklac 正交系 立方系 六方系第26页/共46页27课后练习 在立方晶胞中画出： 四个111晶面和六个110晶面 八个晶向和12个晶向 上述对应

6、的晶面与晶向之间有什么特殊位置关系？ 写出与六方晶系中的 101，111及001对应的四轴指数-第27页/共46页28第三节 材料的晶体结构典型金属的晶体结构 体心立方、面心立方、密排六方结构 第28页/共46页29 晶胞中的原子数 原子半径 配位数 致密度 原子堆垛方式 晶体结构中的间隙第29页/共46页301.晶胞中的原子数第30页/共46页312.原子半径第31页/共46页323. 配位数 配位数：一个原子周围最近邻并且等距离的原子的个数。FCCCPH第32页/共46页334.致密度晶胞中原子所占的体积体心立方面心立方密排六方第33页/共46页345.原子堆垛单击看动画体心立方的原子堆垛

7、密排面110第34页/共46页35第35页/共46页36密排六方与面心立方的原子堆垛 密排面原子排列特点密排面111，（0001）原子形成密集堆积的堆积位置可以是 A, B或者C第36页/共46页37 面心立方晶胞中的密堆积面第37页/共46页38面心立方与密排六方堆垛的差异第38页/共46页39密排六方的原子堆垛第39页/共46页40面心立方的原子堆垛第40页/共46页416.晶体结构中的间隙 体心立方结构的间隙第41页/共46页42 面心立方结构的间隙第42页/共46页43 密排六方结构的间隙第43页/共46页447.多晶型性 多晶型性及多晶型转变：一种材料具有几种不同晶体结构的性质称多晶型性。当改变温度或压