绪论+第一章 材料的内部结构信息

二、高分子材料
高分子材料为有机合成材料，亦称聚合物。 高分子材料为有机合成材料，亦称聚合物。 只含ຫໍສະໝຸດ Baidu非金属元素的材料可共有电子而构成大分子材 料
绝大多数金属材料的结合键是金属键，少数具有共价键（ 绝大多数金属材料的结合键是金属键，少数具有共价键（如 灰锡）和离子键.如金属间化合物 如金属间化合物Mg3Sb2)。所以金属材料 灰锡）和离子键 如金属间化合物 。 的金属特性特别明显
1.2.1 原子排列长程有序及晶体 晶体： 所谓晶体是指原子在其内部沿三维空间呈周期性重 晶体： 复排列的一类物质. 复排列的一类物质 几乎所有金属、 几乎所有金属、大部分的陶瓷以及部分聚合物在其凝固后具 有晶体结构。 有晶体结构。 晶体的主要特点是： 结构有序； 晶体的主要特点是：①结构有序；②物理性质表现为各向异 有固定的熔点； 在一定条件下有规则的几何外形。 性；③有固定的熔点；④在一定条件下有规则的几何外形。
位错： 位错：晶体中的原子发生的有规律的错排现象
1.4.3 面缺陷
1外表面 2 晶界 3 相界 4 堆垛层错 5 孪晶界 晶界：晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面， 晶界：晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面， 称为晶粒间界，简称晶界。 称为晶粒间界，简称晶界。
1.5 合金相结构 基本概念 合金相结构(基本概念 基本概念)
1.2 材料的原子排列
1.2.3 晶体结构与空间点阵 晶体结构=空间点阵＋ 晶体结构=空间点阵＋基元 空间点阵 晶格 晶胞 阵点 为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性， 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。 何点，称之为阵点。
四、分子键
一些高分子材料和陶瓷，他们的分子具有极性，即分子 一些高分子材料和陶瓷，他们的分子具有极性， 的一部分带正电荷，而另一部分往往带负电荷， 的一部分带正电荷，而另一部分往往带负电荷，一个分子 的正电荷部位与另一个分子的负电荷部位以微弱的静电吸 引力结合在一起，这种结合键叫范德瓦尔或分子键 范德瓦尔或分子键。 引力结合在一起，这种结合键叫范德瓦尔或分子键。
1.5 合金相结构 基本概念) 合金相结构(基本概念 基本概念
1.5.1 固溶体
固溶体： 固溶体： 溶质原子完全溶于固态溶剂中，并保持溶剂元素 溶质原子完全溶于固态溶剂中， 的晶格类型的合金
置换固溶体 间隙固溶体
影响固溶体类型和溶解度的主要因素：组元的原子半径、电化学性质和晶格类型等。 影响固溶体类型和溶解度的主要因素：组元的原子半径、电化学性质和晶格类型等。
金属晶体三种典型晶胞
金属晶体三种典型晶胞中的原子数
典型晶胞中晶格常数与原子半径关系示意图
体心立方中的间隙位置示意图
1.4 晶体缺陷
1.4.1 点缺陷
1空位 在空间三维方向上的尺寸很小， 在空间三维方向上的尺寸很小， 约为几个原子间距 2 间隙原子和置换原子 各种类型的位错
1.4.2 点缺陷
固溶体的结构
固溶体中大、小溶质原子引起的晶格畸变示意图
固溶体中溶质原子分布示意图
有序固溶体的晶体结构
1.5.2 中间相
中间相(金属间化合物) 中间相(金属间化合物)： 合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组 元的新相即为金属化合物，或称中间相金属化合物 两组元A 组成合金时，除了可形成固溶体之外， 两组元A、B组成合金时，除了可形成固溶体之外，如果溶 质含量超过其溶解度时，便可形成新相，其成分处于A 质含量超过其溶解度时，便可形成新相，其成分处于A在B 中和B 中和B在A中的溶解度之间
合金 两种或两种以上的金属元素，或金属元素与 非金属元素，经熔炼、烧结或其它方法组合而成， 并具有金属特性的物质 组元 组成合金最基本的独立的物质 组成合金最基本的独立的物质 相 合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构， 合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构， 成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分 成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分 组织： 是指用肉眼或显微镜观察到的不同组成相的 形状、尺寸、分布及各相之间的组合状态
1.1工程材料的原子键合及其特性 1.1工程材料的原子键合及其特性
离子键、共价健、 离子键、共价健、金属键和分子键 一、离子键 周期表中相隔较远的正电性元素原子 和负电性元素原子接触时， 和负电性元素原子接触时，前者失去最外 层价电子变成带正电荷的正离子，后者获 层价电子变成带正电荷的正离子， 得电子变成带负电荷的满壳层负离子。 得电子变成带负电荷的满壳层负离子。 正离子和负离子由静电引力相互吸引； 正离子和负离子由静电引力相互吸引； 当它们十分接近时发生排斥， 当它们十分接近时发生排斥，引力和斥力 相等即形成稳定的离子键 离子键。 相等即形成稳定的离子键。 NaCl、MgCl2、CaO、Al2O3 、 、 、 离子键的结合力很大， 离子键的结合力很大，因此离子晶体 的硬度高，强度大，热膨胀系统小， 的硬度高，强度大，热膨胀系统小，但脆 性大。 性大。
范德瓦尔力很弱，因此由分子键结合的固体材料熔点低、硬度 力很弱，因此由分子键结合的固体材料熔点低、
也很低，因无自由电子，因此材料有良好的绝缘性。 也很低，因无自由电子，因此材料有良好的绝缘性。
工程材料的分 类
类 如 下 ：
按 结 合 键 的 性 质
一、金属材料
金属材料: 绝大多数金属材料的结合键是金属键， 金属材料 绝大多数金属材料的结合键是金属键，少数具有 共价键（如灰锡）和离子键如金属间化合物Mg3Sb2)。所以 共价键（如灰锡）和离子键如金属间化合物 。 金属材料的金属特性特别明显 最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。 最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。最简 单的金属材料是纯金属。 单的金属材料是纯金属。 工程应用的金属材料，原子间的结合键基本上为金属键， 工程应用的金属材料，原子间的结合键基本上为金属键， 皆为金属晶体材料。 皆为金属晶体材料。 工业上把金属和其合金分为两大部分 铁和以铁为基的合金(钢 铸铁和铁合金)； （1）黑色金属 铁和以铁为基的合金 钢、铸铁和铁合金 ； ） 黑色金属以外的所有金属及其合金。 （2）有色金属 黑色金属以外的所有金属及其合金。 ）
三、金属键
原子很容易丢失其价电子而成为正离子。被丢失的价电子为全体 原子所公有。这些公有化的电子叫做自由电子，在正离子之间自 由运动，形成所谓电子云。正离子和电子云之间产生强烈的静电 由运动，形成所谓电子云。正离子和电子云之间产生强烈的静电 吸引力，使全部离子结合起来。这种结合力就叫做金属键。 吸引力，使全部离子结合起来。这种结合力就叫做金属键。
金属键示意图
二、金属键
钼的结构
金属由金属键结合，因此金属具有下列特性： 金属由金属键结合，因此金属具有下列特性： 1. 良好的导电性和导热性。 良好的导电性和导热性。 2. 正的电阻温度系数。 正的电阻温度系数。 3. 不透明并呈现特有的金属光泽。 不透明并呈现特有的金属光泽。 4. 良好的塑性变形能力，金属材料的强韧性好。 良好的塑性变形能力，金属材料的强韧性好。
四、复合材料
复合材料就是两种或两种以上不同材料的组合材料，其性 复合材料就是两种或两种以上不同材料的组合材料， 能优于它的组成材料。 能优于它的组成材料。
钛基复合材料
第一章 工程材料的内部结构
1.2 材料的原子排列（概念）
晶体 非晶体-----通常按原子在物质内部的排列规 非晶体-----通常按原子在物质内部的排列规 则性将物质分为晶体和非晶体。 则性将物质分为晶体和非晶体。
这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完 空间点阵 全相同的周围环境，这种由它们在三维空间 全相同的周围环境， 规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。 规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。 晶体结构：构成晶体的基元（原子、离子、分子等）在三维 空间的具体的规律的排列方式
晶格
晶格 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。
工程材料
工程材料 程 课 教 程 料 工程 工工 工程材料 材 李 伯 琼 ： 师 授
材
工
学 习 要 求 成绩考核： 成绩考核：
认真听讲 记笔记 重点 难点 独立完成作业
平时成绩（ 卷面成绩（ 平时成绩（30%）+卷面成绩（70%） ） 卷面成绩 ）
闭卷
平时测验10分 平时测验 分 考勤10分 考勤 分
习题
离子键示意图
氯化钠结构
二、共价键
相邻原子共用核外价电子，形成稳定的电子满壳层的结 相邻原子共用核外价电子， 这种由共用价电子对产生的结合键叫共价键 共价键。 构。这种由共用价电子对产生的结合键叫共价键。
共价键示意图
金刚石结构
属于共价晶体的还有SiC、 等化合物。 属于共价晶体的还有 、Si3N4、BN等化合物。共价键 、 等化合物 强度高、 的结合力很大，所以共价晶体强度高 硬度高、脆性大、 的结合力很大，所以共价晶体强度高、硬度高、脆性大、熔 点高、沸点高和挥发性低。 点高、沸点高和挥发性低。
晶胞
同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞
1.2 材料的原子排列
1.2.4 晶面指数和晶向指数 晶向：晶体中原子的位置、原子排列的方向 晶向：晶体中原子的位置、 晶面：原子构成的平面 晶面： Miller（密勒） Miller（密勒）指数统一标定晶向指数和晶面 指数
1.3 金属的晶体结构
作业10分 作业 分 累计三次旷课 取消考试资格
绪论
材料是人类用来制造各种产品的物质，是人类生 材料是人类用来制造各种产品的物质， 活和生产的物质基础。人类社会的发展伴随着材 活和生产的物质基础。 料的发明和发展。 料的发明和发展。
黄河镇河大铁牛(唐开元12年铸)
绪论
新材料新工艺重大成果
涤纶安全带 耐磨陶瓷 绝缘陶瓷
三、陶瓷材料
陶瓷是一种或多种金 属元素同一种非金属 元素(通常为氧) 元素(通常为氧)的化 合物。 合物。
莫来石复相陶瓷
陶瓷材料的结合键是离子键和共价键， 陶瓷材料的结合键是离子键和共价键，大部分材料以离子键为 所以陶瓷材料具有高的熔点和很高的硬度，但脆性较大。 主。所以陶瓷材料具有高的熔点和很高的硬度，但脆性较大。
1.2 材料的原子排列（概念）
1.2.2 原子排列短程有序及非晶态 非晶体： 非晶体： 所谓非晶体是指原子在其内部沿三维空间呈紊 乱、无序排列的一类物质。 无序排列的一类物质。 典型的非晶体材料是玻璃。 典型的非晶体材料是玻璃。虽然非品体在整体上是无序 但在很小的范围内原子排列还是有一定规律性的， 的，但在很小的范围内原子排列还是有一定规律性的， 所以原子的这种排列规律又称“短程有序” 所以原子的这种排列规律又称“短程有序”； 非晶体的特点是： 结构无序； 非晶体的特点是：①结构无序；② 物理性质表现为各向同性； 物理性质表现为各向同性；③没有 固定的熔点； 热导率（导热系数） 固定的熔点；④热导率（导热系数） 和热膨胀性小； 和热膨胀性小；⑤在相同应力作用 非晶体的塑性形变大； 下，非晶体的塑性形变大；⑥组成 非晶体的化学成分变化范围大。 非晶体的化学成分变化范围大。
研究固态物质的内部结构， 研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是 结构 了解掌握材料性能的基础， 了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发 展新材料的途径。 展新材料的途径。
Vedio
第一章 工程材料的内部结构
1 掌握重要的术语和基本概念； 2 了解材料的原子键合及其特性； 3 理解材料的原子排列和合金相结构； 4 理解材料的性能与主价键的定性关系和 原子排列中的缺陷； 6 常掌握见的金属晶格类型。
玻璃钢赛车壳体
玻璃钢储液罐
绪论
镁铝合金叶轮 光缆 磁浮列车（时速430公里）
镁铝合金手机壳
我国汽车工业发展迅猛，汽车材料需求迅速增加。 我国汽车工业发展迅猛，汽车材料需求迅速增加。
人造卫星 飞船
运载火箭
“神舟”五号飞行成功
超7隐形战斗机
歼7E战斗机
工程材料的结构、组织和性能 结构、组织 结构、 加工工艺 性能