学生用材料科学基础第1章

材料分类metal绪论材料结构：是影响材料性能的基本因素，随化学组成及外界条件改变。宏观组织结构显微组织结构原子或分子排列结构原子中的电子结构材料结构材料结构宏观组织结构是指人们用肉眼或放大镜所能观察到的晶粒或相的集合状态。显微组织是指借助光学显微镜和电子显微镜观察到的晶粒或相的集合状态，金相显微镜(光学显微镜，有效放大倍率最大为1600倍，分辨极限率为2×10-7m)能够观察到金属晶粒的形状和大小，较粗大的夹杂物和杂质粒子、晶界以及沿境界分布的杂质薄膜等，但不能观察到许多精细结构，此时需要提高显微镜的分辨能力，电子显微镜是以电子束作为光源，分辨极限率可达3×10-9m。比之更细的层次是原子或分子排列结构，尺度约为10-10m。更小的是电子结构，即指原子中电子的分布规律，尺度约为10-13m.宏观组织结构：＞10-4m肉眼可见显微组织结构：10-4~10-9m显微镜观察原子或分子排列结构：10-10m原子中的电子结构：10-13m决定材料性能的最根本的因素：组成材料的各元素原子结构，原子间相互作用，相互结合，原子或分子在空间的排列分布和运动规律，以及原子集合体的形貌特征。物质由原子组成，而原子由原子核和电子组成。电子结构决定了原子键合的本身。材料的微观结构

第一章原子结构和键合物质是由原子组成；在材料科学中，最为关心原子的电子结构；原子的电子结构—原子间键合本质；决定材料分类：金属陶瓷高分子决定材料性能：物理化学力学1.1原子结构一、物质的组成物质：由无数微粒聚集而成；分子：单独存在、保存物质化学特性；

dH2O=0.2nmM(H2)为2M（protein）为几百万

原子：化学变化中最小微粒。Bohratomicmodel二、原子的结构描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数表示三、原子的电子结构轨道角动量量子数li核外电子的排布规律※1.2原子间的键合一、金属键

典型金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子，形成电子云。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。二、离子键多数盐类、碱类和金属氧化物键合的主要形式；实质：金属原子失去电子带正电的正离子（Cation）；而非金属原子得到电子带负电的负离子（anion）；通过静电引力相互结合。特点：①电子束缚在离子中；②正负离子吸引，达静电平衡；电场引力无方向性;③正负离子相互吸引，构成三维整体晶体结构；④在溶液中离解成离子。性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体。三、共价键

特点：两原子共享最外壳层电子对，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。

亚金属（C、Si、Sn、Ge），聚合物和无机非金属材料四、范德华力包括：静电力、诱导力和色散力属物理键，系次价键，不如化学键强大，但能很大程度改变材料性质

五、氢键极性分子键；存在于HF、H2O、NH3中（分子内都是通过极性共价键结合的，而分子间则是通过氢键连接的），在高分子中占重要地位。氢原子中唯一的电子被其它原子所共有（共价键结合），裸露原子核将与近邻分子的负端相互吸引——氢桥。介于化学键与物理