固体材料的结构基础知识
材料科学基础_第2章_固体材料的结构
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共价键
原子间不产生电子的转移，借共用电子对产生的力结合， 如金刚石，单质硅，SiC 特点： 1.饱和性：电子必须由（8－N）个邻近原子共有；
2.具有方向性：氧化硅四面体中硅氧键为109°
3. 脆性：外力作用，原子间发生相对位移，键将被 破坏
配位数与致密度 配位数 CN=12 致密度 k=0.74
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体心立方结构(特征）
体心立方晶格密排面
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
体心立方晶格（间隙及堆垛方式）
间隙: 也是两种，为八面体和四面体间隙， 八面体间隙位于晶胞六面体每个面的中心和每个棱的 中心由一个面上四个角和相邻两个晶胞体心共6个原围成， 即数量为6。大小为rB=0.154R(在<100>) 或rB=0.633R (在<110>) 。
配位数： CN=8 致密度： k=0.68
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密排六方晶格原子位置
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密排六方晶格晶胞原子数
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密排六方晶格密排面
34
密排六方晶格原子配位数
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密排六方晶格(间隙及堆垛方式）
• 间隙: 较为复杂，如图2.34 八面体间隙rB=0.414R 有 6 个 四面体间隙rB=0.225R 有 12 个
图1 Cl和Na离子保持r0的距离
图2 NaCl 晶体
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•
分子键（范德华力)
以若静电吸引的方式使分子或原子团连接在一起的。
特点：除高分子外，键的结合不如化学键牢固，无饱和性， 无方向性。
氢键： 分子间特殊作用力
表达为：X—H—Y 特点：具有饱和性和方 向性，可存在于分子内 或分子间。氢键主要存 在于高分子材料内。
材料科学基础考研知识点总结
材料科学基础考研知识点总结第一章原子结构和键合1.原子键合●金属键●离子键●共价键●氢键●范德华力：静电力诱导力色散力第二章固体结构1.晶体学基础●空间点阵和晶胞●七个晶系14种点阵2.金属的晶体结构●晶体结构和空间点阵的区别3.合金的相结构●晶相指数和晶面指数●晶向指数●晶面指数●六方晶系指数●晶带●晶面间距●晶体的对称性●宏观对称元素●极射投影●金属的晶体结构●三种典型的金属的晶体结构●多晶型性●置换固溶体●间隙固溶体●固溶体的围观不均匀性●影响固溶度的主要因素●固溶体的性质●中间相●正常价化合物●电子化合物●与原子尺寸因素相关的化合物●超结构（有序固溶体）4.常见离子晶体结构●离子晶体配位规则（鲍林规则）●负离子配位多面体规则（引入临界离子半径比值）●电价规则（整体不显电性）●负离子多面体共顶，棱和面规则（由于共用顶，棱和面间距下降，导致库仑力上升，稳定性下降）●不同种类正离子配位多面体规则（能量越高区域越分散）●节约规则（【俄罗斯方块原理】）●典型离子晶体结构●AB型化合物【CsCl结构 NaCl结构 ZnS型结构】●AB2型化合物结构【CaF2 萤石 TiO2金红石型结构】●硅酸盐的晶体结构●孤岛状硅酸盐●组群状硅酸盐●链状硅酸盐●层状硅酸盐●架状硅酸盐5.共价晶体结构第三章晶体中的缺陷1.点缺陷●点缺陷形成●点缺陷的平衡浓度2.位错●刃型位错●螺型位错●混合位错●伯氏矢量●位错运动●位错弹性性质（认识）●位错生成与增值●实际位错中伯氏矢量3.面缺陷●外表面与内表面（了解）●晶界和亚晶界●晶界的特性●孪晶界●相界第四章固体中的扩散1.扩散的表象理论●菲克第一定律●菲克第二定律●扩散方程●置换固溶体扩散（柯肯达尔效应）2.扩散热力学●扩散的热力学分析（上坡扩散）3.扩散的微观理论与机制●扩散机制●晶界扩散及表面扩散●扩散系数4.扩散激活能5.影响扩散的因素●温度●晶体结构●晶体缺陷●化学成分●应力作用6.反应扩散7.离子晶体中的扩散第五章材料的变形1.弹性变形●弹性的不完整性●包申格效应●弹性后效●弹性滞后2.黏弹性变形3.塑性变形●单晶体塑性变形●滑移●孪生●扭折●多晶体的塑性变形●晶粒取向的影响●晶界的影响●合金的塑性变形●单相固溶体塑性变形●影响因素●曲服现象●应变实效●多相合金的塑性变形●弥散分布型合金的塑性变形●塑性变形对组织性能影响●显微组织变化●亚结构变化●性能变化●形变织构●残余应力4.回复与再结晶●冷变形金属在加热时组织与性能的变化●回复●再结晶●晶粒的长大5.热加工●动态回复●动态再结晶●蠕变●超塑性第六章凝固1.相平衡和相率●吉布斯相律2.纯晶体的凝固●液态结构●晶体凝固的热力学条件●形核●晶粒长大●结晶动力学及凝固组织●凝固理论应用3.合金的凝固●正常凝固●区域熔炼●合金成分过冷4.铸锭组织与凝固技术●铸锭的宏观组织●铸锭的缺陷第七章相图1.二元相图基础●2.二元相图●匀晶相图●共晶相图●包晶相图●铁碳相图3.三元相图基●基本特点●表示方法●杠杠定律及重心定律第八章材料的亚稳态1.纳米材料2.准晶3.非晶态4.固态相变形成亚稳相●固体相变形成的亚稳相●固溶体脱溶分解产物●脱熔转变●连续脱溶●不连续脱溶●脱溶过程亚稳相●脱溶分解对性能影响●马氏体转变●特征●形态●贝氏体转变●钢中贝氏体转变特征●贝氏体转变的基本特征。
固体材料的结构基础知识
〔3〕金属键
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金属键的意义及其特点： 〔1〕由金属正离子和自由电子之间相互作用而形成
的结合称为金属键 〔2〕金属键中的电子处于共用化状态,将原子维持
在一起的电子并不固定在一定的位置上,所以,没有 饱和性和明显的方向性. 〔3〕金属键结合的金属材料具有良好的导电性能、 导热性能.此外,金属键的结合能比离子晶体和共价 晶体低一些,但是过渡族金属的结合能则要大些.各 种金属键的结合能存在着较大的差异,因此各种金 属的强度、熔点等相差较大.
则为范德华键或氢键.
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1．2．2 键合的本质及其性能 (1) 原子间斥力和引力
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原子间距<r0> ： 两原子在某距离下吸引力和排斥力相等,此时,该
两原子便被稳定在此相对位置上,这一距离r0称为 原子的平衡距离,简称原子间距. 结合能〔E〕:
原子在平衡距离下的作用能称为原子的结合能. 结合能的大小相当于把两原子分开所需要作的 功,E越大,原子的结合也就越稳定. 一般而言： 离子键、共价健的E值最大；金属键的次之；而 范德华的E最小.
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1．1．2 元素周期表及其性能的周期变化
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几个概念： 〔1〕原子的电离能 指气态原子在最低能态失去电子时所需要的能量. 元素的电离能越小,则越容易失去电子而成为正离 子. 〔2〕电子的亲和能 指气态原子获得一个电子时所放出的能量.元素的 电子亲和能越大,则越容易获得电子形成负离子. 〔3〕原子的电负性 原子在形成价键时吸引电子的能力,用以比较各种 原子形成负离子或正离子的倾向.两元素的电负性 差越大,所形成的键的极性就越强.
增大而增高.
主要参数 ,电子的能量随n的
〔2〕 L〔次量子数〕：反映轨道的形状,由s、 p、d、f四个量
物理学中的固体物理学基础知识点
物理学中的固体物理学基础知识点固体物理学是物理学的分支学科，研究固体材料的性质、结构和行为。
本文将介绍一些固体物理学的基础知识点，包括晶体结构、声子和电子等。
一、晶体结构晶体是由原子、分子或离子组成，具有一定的周期性结构。
晶体结构包括晶格和基元两个基本概念。
1. 晶格晶格是指晶体中重复出现的基本单元，可以看作是无限重复的点阵。
晶体的晶格有五种常见结构类型：立方晶系、正交晶系、单轴晶系、菱面晶系和三斜晶系。
不同类型的晶格具有不同的对称性。
2. 基元基元是指晶体中最小的重复单元，其组合可以构成整个晶体。
基元可以是一个原子、一对原子或一组原子。
例如，钠氯化物晶体的基元是由一个钠离子和一个氯离子构成的。
二、声子声子是固体中振动的量子态，对应于晶体中原子的振动模式。
声子的产生和传播与晶体的结构和原子间相互作用有关。
声子的性质及其在固体物理中的作用有很多研究，其中最重要的是声子在热传导中的角色。
声子的传播会导致热量的传递，因此理解声子的性质对于材料的热导率和热电性能的研究具有重要意义。
三、电子固体中的电子是固体物理学中的重要研究对象。
电子在晶体中的行为由量子力学描述，其中包括能带理论、费米面和导电性等。
1. 能带理论能带理论是描述固体中电子能级分布的理论。
在晶体中，原子间的相互作用导致原子能级发生分裂，形成能带。
根据氢原子能级的经验规则，能带可以分为价带和导带。
2. 费米面固体中电子的分布状态由费米面决定。
费米面是能带理论中的重要概念，描述了能量最高的占据态与能量最低的未占据态之间的分界面。
3. 导电性固体材料的导电性与其中的电子行为密切相关。
根据电子在能带中的填充情况，材料可以被分为导体、绝缘体和半导体。
导体中的能带存在部分填充的状态，电子可以自由移动，并且易于形成电流。
绝缘体中的能带被完全填满，电子难以进行移动。
半导体的能带填充情况介于导体和绝缘体之间，通过施加外加电场或温度变化可以改变其导电性。
总结：固体物理学是物理学的重要分支，研究固体材料的性质和行为。
固体物理学概论
固体物理学概论固体物理学是研究物质的结构和性质的一门学科，它涵盖了领域广泛且深奥的知识。
本文将为读者介绍固体物理学的基础知识和主要研究内容。
一、晶体结构晶体是物质在固态中具有长程有序的结构，其原子、离子或分子按照规则排列。
晶体结构对物质的性质和功能具有重要影响。
固体物理学研究晶体结构的方法和特性，发展了晶体学的基本理论。
1. 空间点阵空间点阵是描述晶体结构的重要工具，它由一组等距离的格点所组成。
常见的点阵有简单立方点阵、面心立方点阵和体心立方点阵等。
这些点阵可以通过平移和旋转操作来描述晶体的周期性。
2. 晶胞和晶格晶胞是晶体中基本重复单元，它由一组原子、离子或分子构成。
晶格是由晶胞组成的整体结构，它描述了晶体中原子的排列方式。
晶胞和晶格可以通过晶体学的实验方法进行确定。
二、电子结构电子结构是固体物理学中的核心内容，它研究了电子在晶体中的行为和性质。
电子结构决定了物质的导电性、磁性以及光学性质等。
1. 能带理论能带理论是描述晶体中电子分布的重要理论模型。
根据能量分布，电子在晶体中具有禁带和能带的概念。
导带和价带之间的能隙决定了物质的导电性质。
2. 费米能级费米能级是描述固体中电子填充状态的参考能量。
它决定了电子在晶体中的分布规律，以及固体的导电性质。
费米能级的位置和填充程度影响了物质的导电性。
三、磁性和磁性材料磁性是固体物理学研究的另一个重要方向。
固体材料在外加磁场下表现出不同的磁性行为，如铁磁性、顺磁性和反铁磁性等。
1. 磁化强度和磁矩磁化强度是描述材料对磁场响应的物理量，它与材料中的磁矩相关。
磁矩是材料中带有自旋的原子或离子产生的磁场。
2. 磁性材料的分类磁性材料可以根据其磁性行为进行分类。
铁磁材料在外加磁场下显示出强烈的磁化行为，顺磁材料对外加磁场表现出弱磁化行为，而反铁磁材料在一定温度下表现出特殊的磁性行为。
四、光学性质固体物理学还研究了固体材料的光学性质。
物质在光场中的相互作用导致了光的传播、吸收和散射等现象。
固体物理学的基础知识
固体物理学的基础知识固体物理学是物理学的一个重要分支，研究物质固态状态的性质和行为。
在这篇文章中，我们将介绍一些固体物理学的基础知识，包括晶体结构、晶格常数、晶体缺陷和固体力学性质等内容。
一、晶体结构晶体是指由周期性排列的原子、离子或分子组成的物质。
晶体结构描述了这些粒子在空间中的排列方式。
最基本的晶体结构是简单立方、面心立方和体心立方。
简单立方是最简单的结构，每个原子与其六个相邻原子相接触；面心立方在每个立方的面心上添加了一个原子；体心立方在每个简单立方的中心添加了一个原子。
除了这些基本结构，还存在许多复杂的晶体结构，如钻石和蓝宝石。
二、晶格常数晶格常数是描述晶体结构的一个重要参数。
它表示晶体中相邻原子之间的距离。
晶格常数可以通过实验或计算得到。
对于简单立方结构来说，晶格常数就是原子间距离；对于面心立方和体心立方结构，晶格常数与原子间距离有特定的关系。
三、晶体缺陷晶体缺陷是指晶体结构中的一些缺陷或杂质。
晶体缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位、间隙原子和替位原子；线缺陷包括位错和螺旋位错；面缺陷包括晶界和界面。
晶体缺陷对晶体的性质有重要影响，如电导率、热导率和光学性质等。
四、固体力学性质固体力学性质描述了固体对外界力的响应和变形行为。
其中最基本的性质是弹性模量。
弹性模量分为压缩模量、剪切模量和杨氏模量，它们分别描述了固体对压力、剪切力和应力的响应。
除了弹性模量，还有塑性、断裂和疲劳等力学性质值得研究。
结论固体物理学的基础知识包括晶体结构、晶格常数、晶体缺陷和固体力学性质等内容。
通过对这些知识的研究，我们可以更深入地理解固体的性质和行为，为材料科学和工程技术的发展做出贡献。
希望本文对你对固体物理学的学习有所帮助。
参考文献：[1] Ashcroft N W, Mermin N D. Solid State Physics. Cengage Learning, 1976.[2] Kittel C. Introduction to Solid State Physics. John Wiley & Sons, 2005.[3] Rao C N R, Rao C N R, Omar Syed Ismail. Angular Momentum in Quantum Physics: Theory and Application. World Scientific, 2014.。
物质的结构必考知识点归纳
物质的结构必考知识点归纳物质的结构是化学和物理学中的基础概念，它涉及到原子、分子、晶体等微观粒子的组成和排列方式。
以下是物质结构的必考知识点归纳：1. 原子结构：原子是物质的基本单位，由原子核和电子组成。
原子核包含质子和中子，而电子在原子核周围以特定的轨道运动。
2. 元素周期表：元素周期表是按照原子序数排列的元素列表，它展示了元素的周期性和族性。
元素的化学性质主要由其原子序数决定。
3. 化学键：化学键是原子之间通过共享、转移或吸引电子而形成的连接。
主要类型有共价键、离子键和金属键。
4. 分子结构：分子是由两个或更多原子通过化学键连接而成的稳定结构。
分子的几何形状和化学性质受其原子排列和化学键类型的直接影响。
5. 晶体结构：晶体是由原子、离子或分子按照一定规律排列形成的固体。
晶体结构的类型包括立方晶系、四方晶系、六方晶系等。
6. 晶格缺陷：晶格缺陷是晶体中原子排列的不规则性，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
这些缺陷会影响晶体的物理性质。
7. 非晶体与准晶体：与晶体相比，非晶体没有长程有序的原子排列，而准晶体则具有长程有序但不具备传统晶体的周期性。
8. 纳米材料：纳米材料是指具有纳米尺度（1-100纳米）的材料，它们展现出独特的物理化学性质，如量子效应、表面效应等。
9. 超分子化学：超分子化学研究分子之间通过非共价键（如氢键、π-π堆叠等）形成的复杂结构和功能。
10. 材料的宏观性质与微观结构的关系：材料的宏观性质，如硬度、弹性、导电性等，与其微观结构紧密相关。
例如，金属的导电性与其自由电子的分布有关。
11. X射线晶体学：X射线晶体学是一种用于确定晶体结构的技术，通过测量X射线在晶体中的衍射模式来解析原子的位置。
12. 扫描隧道显微镜：扫描隧道显微镜（STM）是一种能够观察到原子尺度表面结构的仪器，它利用量子隧道效应来探测样品表面的电子态。
这些知识点是物质结构领域的基础，对于理解物质的组成、性质和反应机制至关重要。
《材料科学基础》总复习(完整版)
《材料科学基础》上半学期内容重点第一章固体材料的结构基础知识键合类型（离子健、共价健、金属健、分子健力、混合健）及其特点；键合的本质及其与材料性能的关系，重点说明离子晶体的结合能的概念；晶体的特性（5个）；晶体的结构特征（空间格子构造）、晶体的分类；晶体的晶向和晶面指数（米勒指数）的确定和表示、十四种布拉维格子；第二章晶体结构与缺陷晶体化学基本原理：离子半径、球体最紧密堆积原理、配位数及配位多面体；典型金属晶体结构；离子晶体结构，鲍林规则（第一、第二）；书上表2－3下的一段话；共价健晶体结构的特点；三个键的异同点（举例）；晶体结构缺陷的定义及其分类，晶体结构缺陷与材料性能之间的关系（举例）；第三章材料的相结构及相图相的定义相结构合金的概念：固溶体置换固溶体（１）晶体结构无限互溶的必要条件—晶体结构相同比较铁（体心立方，面心立方）与其它合金元素互溶情况（表３－１的说明）（２）原子尺寸：原子半径差及晶格畸变；（３）电负性定义：电负性与溶解度关系、元素的电负性及其规律；（４）原子价：电子浓度与溶解度关系、电子浓度与原子价关系；间隙固溶体（一）间隙固溶体定义（二）形成间隙固溶体的原子尺寸因素（三）间隙固溶体的点阵畸变性中间相中间相的定义中间相的基本类型：正常价化合物：正常价化合物、正常价化合物表示方法电子化合物：电子化合物、电子化合物种类原子尺寸因素有关的化合物：间隙相、间隙化合物二元系相图：杠杆规则的作用和应用；匀晶型二元系、共晶（析）型二元系的共晶（析）反应、包晶（析）型二元系的包晶（析）反应、有晶型转变的二元系相图的特征、异同点；三元相图：三元相图成分表示方法；了解三元相图中的直线法则、杠杆定律、重心定律的定义；第四章材料的相变相变的基本概念：相变定义、相变的分类（按结构和热力学以及相变方式分类）；按结构分类：重构型相变和位移型相变的异同点；马氏体型相变：马氏体相变定义和类型、马氏体相变的晶体学特点，金属、陶瓷中常见的马氏体相变（举例）（可以用许教授提的一个非常好的问题――金属、陶瓷马氏体相变性能的不同――作为题目）有序-无序相变的定义玻璃态转变：玻璃态转变、玻璃态转变温度、玻璃态转变点及其黏度按热力学分类：一级相变定义、特点，属于一级相变的相变；二级相变定义、特点，属于二级相变的相变；按相变方式分类：形核长大型相变、连续型相变（spinodal相变）按原子迁动特征分类：扩散型相变、无扩散型相变第5章 金属材料的显微结构特征一、纯金属的凝固及结晶1、结晶的热力学条件结晶后系统自由能下降。
固体电子学基础知识点总结
固体电子学基础知识点总结一、固体物理固体物理是研究固体材料的结构、性质和行为的科学，是固体电子学的基础。
在固体物理中，最重要的是晶体学和晶格动力学。
晶体学是研究晶体结构和对称性质的学科，而晶格动力学研究晶体中原子的振动行为。
1. 晶体结构晶体是由原子、离子或分子周期排列而成的固体，具有高度有序的结构。
晶体的结构可分为单晶和多晶两种。
单晶是指晶体中所有原子都排列得非常有序，而多晶则是由许多微小的单晶颗粒组成。
理想的晶体结构是具有周期性的，可以用布拉格方程和晶体学指数来描述。
常见的晶体结构有立方晶体、六方晶体、四方晶体、正交晶体、斜方晶体和三斜晶体等。
2. 晶格动力学晶格动力学研究晶体中原子的振动行为，重点关注晶体中原子的周期性振动。
晶格振动会影响固体中电子的传输和能带结构，因此在固体电子学中具有重要的作用。
晶格振动的特征包括声子（phonon）和声子色散关系。
声子是晶格振动的量子描述，其色散关系描述了声子的能量与动量之间的关系。
声子的性质和分布对固体的热导率、电导率和光学性质等有很大影响。
二、能带理论能带理论是固体电子学的核心内容之一，用于描述固体材料中电子的行为以及电子的能量分布。
能带理论是由布洛赫定理（Bloch theorem）、傅立叶级数展开（Fourier series expansion）和布洛赫函数（Bloch function）等基本概念构成的。
在能带理论中，常见的概念包括禁带（band gap）、导带（conduction band）和价带（valence band）等。
通过对晶格结构和周期性势场的分析，能带理论可以解释固体材料的导电性、光学性质、热特性等现象。
1. 能带结构能带结构描述了固体中能量与动量之间的关系。
在晶体中，由于周期性势场的存在，电子的运动状态受限于晶格周期性，因此会出现能量分散成带的现象。
常见的能带结构有导带和价带两种。
导带是指电子的能量较高的带，而价带则是指能量较低的带。
(完整版)材料科学基础基础知识点总结
第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式2 原子结合键（1）离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。
如氧化物陶瓷。
（2）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。
如高分子材料。
（3）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。
如金属。
金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。
（3）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。
分子晶体：熔点低，硬度低。
如高分子材料。
氢键：（离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如O-H—O（4）混合键。
如复合材料。
3 结合键分类（1）一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。
（2）二次键（物理键）：分子键和氢键。
4 原子的排列方式（1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。
长程有序，各向异性。
（2）非晶体：――――――――――不规则排列。
长程无序，各向同性。
第二节原子的规则排列一晶体学基础1 空间点阵与晶体结构（1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。
图1-5特征：a 原子的理想排列；b 有14种。
其中：空间点阵中的点－阵点。
它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。
描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。
空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。
（2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。
特征：a 可能存在局部缺陷；b 可有无限多种。
2 晶胞图1－6（1）――－：构成空间点阵的最基本单元。
（2）选取原则：a 能够充分反映空间点阵的对称性；b 相等的棱和角的数目最多；c 具有尽可能多的直角；d 体积最小。
（3）形状和大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。
材料工程基础知识点总结
材料工程基础知识点总结
第一章、材料的性能及应用
1、常用的力学性能，如：σS，σb，σe，σP 等所表示的含义，弹性模量E及其主要影响因素、塑性指标的意义。
不同材料所适用的硬度（HB、HR、HV）测量方法。
第二章、原子结构和结合键
1、结合键的类型(主要为金属键、离子键、共价键)及其主要特点，它们对材料性能的主要影响
第三章、晶体结构
1、晶面与晶向的标注和识别
2、BCC、FCC、HCP三种常见金属晶体结构中所含的原子数、它们的致密度。
3、相、固溶体、中间相、固溶强化的概念、固溶体的分类、中间相的分类以及固溶体和中间相的主要区别。
第四章、晶体缺陷
1、晶体缺陷的分类、位错的含义和分类及特点。
位错（及点缺陷）密度的变化对材料性能（主要是力学性能）的影响。
2、晶界原子排列?的特点及其分类，晶界的特性；相界的分类、润湿
第五章、固体材料中原子的扩散
1、Fick第一定律的含义、非稳态扩散的误差函数解的应用计算
2、扩散的机制及影响扩散的主要因素以及在工业上的应用（如：工业渗碳为何在奥氏体状态下进行）
第六章、相平衡与相图原理
1、Gibbs相律含义，二元匀晶、共晶相图分析，杠杆定律的应用计算；相图与合金使用性（强度、硬度）和工艺性（铸造）的关系
2、铁碳相图（简化版）及其标注上面主要的成分点和温度及相；不同含碳量的合金从高温到室温下组织的变化，利用杠杆定律计算组织或相组成物的含量（主要针对C%<2.11%的合金，即钢）第七章、材料的凝固
1、液态合金结构的特点，过冷度及其与冷却速率的关系?。
物质结构与性质知识点
物质结构与性质知识点物质是构成宇宙万物的基本要素，其结构和性质直接驱动着我们周围世界的运行和变化。
通过深入了解物质的结构与性质，我们可以更好地理解自然界中的现象，并为工程技术、药学、材料科学等领域的发展提供基础。
本文将介绍一些关于物质结构与性质的知识点。
1. 原子结构：原子是物质的基本组成单位，由原子核和电子云组成。
原子核由质子和中子组成，而电子云则是围绕原子核运动的轨道。
原子的结构决定了物质的性质，例如原子核中的质子数确定了元素的原子序数，而电子的数量和排布则影响了物质的导电性和化学反应性。
2. 分子结构：分子是由原子通过共价键连接而成的，是化学反应和物质性质变化的基本单位。
不同的元素可以形成不同的化合物，因为化合物的性质取决于分子内原子的种类、数量和排列方式。
例如，水分子由一个氧原子和两个氢原子组成，因此具有特定的化学性质，如溶解度和表面张力。
3. 晶体结构：晶体是由原子、离子或分子周期性排列而成的固体。
晶体结构的不同导致了晶体的各种性质差异，例如硬度、折射率和导电性等。
晶体结构可以通过X射线衍射等方法进行研究和表征，从而揭示了物质内部的有序排列规律。
4. 材料结构与性能：材料是应用于工程和技术中的物质，其结构与性能直接关系到材料的用途和可靠性。
例如，金属材料的导电性和延展性取决于其晶体结构中的电子云和格点缺陷。
聚合物材料的力学性能则与分子链的长度、支链密度和交联程度密切相关。
5. 固-液-气相变：物质在不同的温度和压力下会发生相变，从固体到液体再到气体。
这些相变背后的机制与原子或分子之间的相互作用有关。
例如，固态的冰在加热时会融化成液态水，这是因为加热使水分子的振动增加，从而破坏了分子之间的氢键。
总结起来，物质结构与性质的研究是科学和工程领域的基础工作。
通过深入了解物质的微观结构，我们可以揭示自然界中的规律，并且为材料设计和应用提供指导。
此外，物质结构与性质的研究也为新材料的开发和性能的改进提供了理论基础。
潘金生材料科学基础(修订版)知识点笔记课后答案
第1章晶体学基础1.1复习笔记一、空间点阵1.晶体特征和空间点阵概述（1）晶体特征晶体的一个基本特征是具有周期性。
（2）空间点阵空间点阵是指用来描述晶体中原子或原子集团排列的周期性规律的在空间有规律分布的几何点的集合。
2.晶胞、晶系和点阵类型（1）晶胞①晶胞的定义空间点阵可以看成是由最小的单元——平行六面体沿三维方向重复堆积（或平移）而成。
这样的平行六面体称为晶胞。
②点阵常数a．描述晶胞的大小：三条棱的长度a，b和c；b．描述晶胞的形状：棱之间的夹角α，β和γ。
③选取晶胞的条件a.能反映点阵的周期性；b．能反映点阵的对称性；c．晶胞的体积最小。
（2）晶系按照晶胞的大小和形状的特点，或按照6个点阵常数之间的关系和特点，可以将各种晶体归为7种晶系。
表1-1 7种晶系（3）点阵类型①简单三斜点阵（如图1-1（1）所示）；②简单单斜点阵（如图1-1（2）所示）；③底心单斜点阵（如图1-1（3）所示）；④简单斜方点阵（如图1-1（4）所示）；⑤底心斜方点阵（如图1-1（5）所示）；⑥体心斜方点阵（如图1-1（6）所示）；⑦面心斜方点阵（如图1-1（7）所示）；⑧六方点阵（如图1-1（8）所示）；⑨菱方点阵（三角点阵）（如图1-1（9）所示）；⑩简单正方（或四方）点阵（如图1-1（10）所示）；⑪体心正方（或四方）点阵（如图1-1（11）所示）；⑫简单立方点阵（如图1-1（12）所示）；⑬体心立方点阵（如图1-1（13）所示）；⑭面心立方点阵（如图1-1（14）所示）。
图1-1 14种空间点阵（4）布拉维点阵与复式点阵①布拉维点阵：由等同点构成的点阵；②复式点阵：由几个布拉维点阵穿插而成的复杂点阵。
二、晶面指数和晶向指数1.晶面指数和晶向指数（1）晶面指数将截距的倒数化成三个互质的整数h，k，l，则（hkl）称为待标晶面的晶面指数。
（2）晶向指数将晶向上除原点以外的任一点的坐标x，y，z化成互质整数u，v，w，得到晶向指数[uvw]。
半导体物理学基础知识
半导体物理学基础知识半导体是一种固体材料，它的电导率介于导体和绝缘体之间，因而得名。
半导体的特殊性质使得它在电子学、光电子学、计算机科学等众多应用领域具有重要的地位。
本文将介绍半导体物理学的基础知识，包括半导体材料的结构和性质，电子在半导体中的运动和掺杂等方面。
一、半导体材料的结构和性质半导体材料的基本结构由四个元素构成：硅、锗、砷和磷。
这些元素除了硅和锗是单质以外，其余的都是化合物。
半导体材料的晶体结构通常为立方晶体或四面体晶体。
半导体材料的电性质由其晶格结构和掺杂情况决定。
在材料内的原子构成规则的晶格结构中，每个原子都有定位，并与其他原子通过化学键相互链接。
晶格结构可以分为晶格点和间隙两个部分。
如果每个原子都占据晶格点，那么该半导体材料的结构就是类似于钻石的结构，实际上就是一个绝缘体。
但是，如果一些晶格点中有缺陷，或是有一些原子没有在晶格点上占据位置，则可以导致半导体材料成为电导率介于导体和绝缘体之间的半导体。
在半导体材料中，掺杂是一种常用技术，对于改变其电性质尤其有效。
掺杂就是在半导体中加入少量的另一种元素，以改变其电子结构和电导率。
掺杂元素是指半导体材料中所加入的杂质原子。
它们可以分为两类：施主和受主。
施主原子是比半导体材料中的原子更多的元素（例如磷或硼），在它占据晶格点时，它的外层电子一般比材料中的原子多，这些电子比较容易脱离施主原子并移动到其他位置，从而形成了自由电子。
受主原子是原子数比材料中的原子少的元素（例如锑或砷），因此它会在晶体中形成一些空位。
与施主原子不同的是，受主原子会接受电子，从而形成电子空穴。
二、电子在半导体中的运动在半导体中，电子的运动可以由以下几个方面来描述：载流子流动、漂移、扩散、复合效应。
载流子是电子在半导体中运动的基本单元，携带带电粒子的特性。
在半导体中，载流子通常包括自由电子和空穴。
电子的自由运动和空穴的自由运动是载流子流动的两种形式。
载流子流动的基本原理是，施主和受主原子的掺杂，带来了半导体内部电子和空穴的浓度不平衡，因此会发生电场和电流。
材料科学基础第一章材料结构的基本知识
1、对物理性能的影响 1) 熔点：共价键、离子键的最高
，高分子材料
的最低． 2) 密度：金属键的25 最高，共价键
2、对力学性能的影响 （1） 强度：结合键强，则强度
也高，但还受组织的影响． （2） 塑韧性：金属键最好，共
价键、离子键最低. （3） 弹性模量：共价键、离子
键最高，金属键次之，二次键 最低
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第三节 原子排列方式
• 晶体与非晶体 • 原子排列的研究方法 一、晶体与非晶体 1、晶体
原子(原子团或分子)在空间有规则的周期 性重复排列的固体。
一般情况下，金属、大多数陶瓷、少 数高分子材料为晶体。
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• 非晶体：
排列无序，不存在长程的周期 规则排列。
二氧化硅结构示意图 28
• 材料最终得到什么结构，必须综合考虑 结构形成的热力学条件和动力学条件。
1、热力学条件 结构形成时必须沿着36 能量降低的方向进
• 等温等容过程：
亥姆过霍程兹自由能变化A，T, V 0
自发
•吉布等斯温自等由压能过变程化：G，T, P 0
程
自发过
2、动力学条件
反应速度。
化学反应动力学的Arhennius方程：
一、一次键 1、离子键 • 通过正负离子间相互吸引力
使原子结合的结10 合键．
• 例如：NaCl, MgO 对于 NaCl： Na：1S22S22P63S1 Cl： 1S22S22P63S23P5 Na 原子失去一个外层电子，变成
正离子，带正电 Cl 原子得到一个外层电子，变成
负离子，带负电
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第一章 材料结构的基本知识
结构分4个层次： • 原子结构 • 结合键 • 原子的排列 • 显微组织
生物 材料的基础知识
什么是固体？
固体是物质存在的一种状态。与液体和气体相比固
体有比较固定的体积和形状、质地比较坚硬。 固体通常指在承受切应力时具有一定程度刚性的物 质，包括晶体和非晶态固体。
2.1 固体的机构与性能 固体的分类
1.晶体(crystal)
2.非晶体(amorphous, non-crystalline solids ) 3.准晶体(quasicrystal)
结合键（Bond）
是指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小。
结合键决定了物质的一系列物理、化学、力学等性质。 根据电子围绕原子的分布方式，可以将结合键分为 五类，即 离子键、共价键、金属键、分子键
和氢键。
一、离子键（Ionic Bond）
典型的金属元素和非金属元素就是通过离子键 而化合的。此时金属原子的外层价电子转移到非 金属原子的外层，因而形成外层都是八电子层的 金属正离子和非金属负离子。
Na+
CsCl型
晶胞类型：简单立方 阳离子配位数：8 阴离子配位数：8
Cl-
Cs+
例
TlCl、CsBr、CsI
离子晶体的晶格能 晶格能——标准态下，拆开1mol离子晶体 变为气态离子所需吸收的能量
NaCl(s) 298.15℃ Na+(g) + Cl-(g) 标准态
Ｕ＝786 kJ· -1 mol
第2章 材料基础知识
2.1 固体结构与性能
2.2 机械性质
2.3 热学性质
2.4 表面与界面
第2章 材料基础知识
本章要求
1. 理解固体结构中的各种结合键 2. 理解固体结构对其性能的影响 3. 掌握固体材料基本的机械性质和热学性质 4. 了解材料表面和界面的性质
同济大学材料学院821专业课辅导讲义1
绪论1. 材料和材料科学的定义：材料：具有在特定条件下使用要求的形态和物理状态的物质（不包含燃料、化工原料或产品、食品和药品）。
材料科学：研究材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系及变化规律的一门学科。
材料科学的内涵：核心问题是材料的组织结构与性能以及两者之间的关系。
2. 材料科学与工程的四要素模型及四要素之间的关系：材料的成分与结构是影响其各种性质的直接因素，加工过程通过改变材料的成分与结构从而影响其性质。
例如铁碳合金，不含碳时，即纯铁，延展性好但强度低；含碳量较低时，称之为钢，钢中含碳量增加，强度硬度上升，但塑性韧性下降。
由同一元素碳构成的不同材料如石墨和金刚石,也有着不同的性能。
结构与成分是材料研究的核心，性质是落脚点，根据材料的性质可以确定其使用效能，例如金属具有刚性和硬度，可做结构材料。
材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状,而且是控制材料成分和结构的必要手段。
如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能,冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。
3. 材料结构层次与材料结构和性能的关系：①原子结构②结合键内部结构③原子排列方式（晶体、非晶体）④显微组织⑤宏观组织（肉眼可见）讨论结构对性能的影响关系：①原子结构②结合键③原子排列方式④显微组织和缺陷 Eg.1 结合键受到原子结构影响，易失去电子的元素形成金属键，结合键为金属键，导致原子趋于紧密堆积，电子共有化使得受力形变时金属键不至于破坏，故而有很好的延展性。
Eg.2 组织是指金相观察方法观察材料内部时看到的涉及晶粒大小、方向、形状、排列方式等组成关系的组成物。
如铁素体和珠光体。
材料热处理加工导致组织结构变化，其力学性能也有所差异。
4. 材料选择的基本原理①性能使用性原则：根据工作环境条件，按照材料的性能指标来选择相应的适用材料。
②失效性选择原则：对服役后失效的材料进行失效原因、解决对策分析，选择新的适用材料。
814材料科学基础-第二章 固体结构例题讲解
北京科技大学材料科学与工程专业814 材料科学基础主讲人：薛老师第二章固体结构例题讲解1.什么是晶面族？立方晶系{111}晶面族包含哪些晶面？答：在晶体内凡是晶面间距和晶面上的原子分布完全相同，只是空间位向不同的晶面我们可以把它们归并为同一个晶面族中，即晶面族，用{hkl}表示。
立方晶系{111}包括：（111）（111）（111）（111）（111）（111）（111）（111），这八个晶面构成一个八面体，因此晶面族{111}也成为八面体的面。
2.面心立方结构（100）和（111）晶面的夹角是多少？{100}的面间距是多少？答：（1） 所以：222222321321332211,cos b b b a a a b a b a b a ba b a b a ++⨯++++=⨯⨯>=<31111001101011cos 222222=++++⨯+⨯+⨯=ϕ︒==7.5431cos arc ϕ晶面的位向表示方法！！（2）面心立方，晶面间距：晶面为{100}，则带入公式，得到d=a,（a 最好自己设一下）因为是立方晶系需要对晶面进行判断是否需要修复！！面心立方h 、k 、l 不全为奇数或者偶数时，需要修正，可知，该晶面需要修正所以：d=a/2.222)()()h (d l k a hkl ++=3.晶带定律的应用例：已知晶体中两个不平行的晶面(h1k1l1)(h2k2l2)，证明(h3k3l3)与这两个晶面属于同一晶带，其中h3=h2+h1,k3=k2+k1,l3=l2+l1.答：设两个不平行的晶面所属晶带的晶带轴为[uvw]。
根据晶带定律，带入已知条件得到：h1u+k1v+l1w=0，h2u+k2v+l2w=0移项相加，得：(h1+h2)u+(k1+k2)v+(l1+l2)w=0，带入题目中的已知条件，可以得到h3u+k3v+l3w=0所以，第三个晶面与前面两个晶面属于同一个晶带。
例：在体心立方晶胞中画出一个最密排方向，并标明晶向指数，再画出过该方向的两个不同的低指数晶面，写出对应的晶面指数，这两个晶面与晶向构成什么关系？xzy G FE DOCBA注意点：1.画图一定要清洗，最好分开类画2.选取晶向的时候一定要选择对后期选择晶面有利的晶向3.回答晶带时，最好加上什么是晶带定律？4.六方晶系晶面、晶向指数例：写出图中六方晶胞EFGHIJE的晶面指数，以及EF,FG,GH,HI,IJ,JE 各晶向的晶向指数。
初中化学知识点归纳固体的特性与结构
初中化学知识点归纳固体的特性与结构固体是一种物质的状态，它具有一定的形状和体积，呈现出相对稳定的结构和特性。
化学中，固体是我们研究的重要对象之一。
本文将对初中化学中固体的特性和结构进行归纳。
一、固体的特性固体与气体和液体相比，具有独特的特性，主要包括以下几个方面：1.形状和体积稳定固体具有一定的形状和体积，不易受外界影响而改变。
这是由于固体分子间的相互作用力比较强，使得分子排列有序，形成稳定的结构。
因此，固体在常温常压下呈现出固定的形态。
2.高密度由于固体分子紧密排列，分子之间的空隙较小，因此固体具有较高的密度。
相同质量的固体与气体和液体相比，占据的体积较小。
3.硬度与脆性固体的硬度和脆性是其特有的性质。
硬度指固体抵抗外力的能力，脆性则指固体在受到外力作用时会发生断裂。
这是由于固体分子之间的相互作用力的强度导致的。
4.熔点和沸点高固体的熔点和沸点较高，需要较高的温度才能使其发生熔化或汽化。
这是由于固体分子之间的相互作用力较强，需要克服较大的能量才能使其分子间距增大。
二、固体的结构固体的结构是指固体中分子或离子的排列方式和空间结构。
化学中，我们常见的固体结构主要有以下几种：1.晶体结构晶体是一种具有规则三维排列的物质。
在晶体中，分子或离子按照一定的规则排列，形成排列有序的结构。
晶体具有清晰的平面和面角，能够形成规则的晶体结构。
例如，盐类晶体中，正负离子按照一定比例和排列方式排列，形成晶体的立方结构。
2.非晶体结构非晶体是一种无法形成规则晶体结构的固体。
在非晶体中，分子或离子的排列是杂乱无序的，没有明显的平面和面角。
玻璃就是一种典型的非晶体，它的结构没有明确的规则性。
3.多晶结构多晶体是由多个晶体颗粒组成的物质。
在多晶体中，多个晶体颗粒具有不同的取向和晶格结构。
例如，金属材料常见的钢铁就是多晶体材料。
三、固体的分类根据固体的组成和性质，可以将固体分为以下几类：1.金属金属是一类特殊的固体，具有良好的导电性和导热性。
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1．2．2 键合的本质及其性能 (1) 原子间斥力和引力
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原子间距(r0) ： 两原子在某距离下吸引力和排斥力相等，此时， 该两原子便被稳定在此相对位置上，这一距离r0 称为原子的平衡距离，简称原子间距。 结合能（E）: 原子在平衡距离下的作用能称为原子的结合能。 结合能的大小相当于把两原子分开所需要作的功， E越大，原子的结合也就越稳定。 一般而言： 离子键、共价健的E值最大；金属键的次之；而范 德华的E最小。
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原子核外电子的分布除了与这四个量子数有 关外，还服从以下两项基本原理： 泡利不相容原理：一个原子中不可能存在 有四个量子数完全相同的两个电子； 最低能量原理：电子总是优先占据能量低 的轨道，使系统处于最低的能量状态； 洪德定则：在未填满的壳层中，电子的自 旋值应该尽量地大。
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1．1．2 元素周期表及其性能的周期变化
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(6) 混合键 实际的材料大多为混合键： 或由几种类型的键组合构成晶体 ； 或以两种独立类型的键共同存在 。 实例： 陶瓷材料中主要是离子健和金属键； 一些气体分子以共价健结合，而分子凝聚时却依靠 范德华键； 金属中主要是金属键，但是还有其它的键，如共价 健、离子健等。 聚合物的长链分子内部是共价健结合，而链与链之 间则为范德华键或氢键。
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成分和组织结构的检测
在材料成分和结构的分析方面，先进仪器的不断出 现对材料科学与工程的飞速发展起到了决定性的作 用。 （ 1 ）光学显微镜、 X射线衍射仪、红外光谱、紫外光 谱 、 HRSEM 、 SEM 、 STEM 、 隧 道 扫 描 显 微 镜 （ STM ）、原子力显微镜（ AFM ）、红外原子力显 微镜（ infrared AFM) 、固态核磁共振、双准直离子 散射仪、高分辨率电子损耗光谱仪、俄歇能谱仪、 低能电子显微镜、自旋极化分析仪、场离子显微镜、 原子探针。
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（2）材料的结合能与性能 物质的性质依据键型的不同有很大的差异；
材料的密度与结合键型有关； 材料的力学性能等与结合键型的关系尤为明显。
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材料的组织
材料性能不但决定其组成相的性质，而且 与它们的形态、尺寸及相互分布情况有关， 材料组织就是在光学显微镜或电子显微镜 下可观察到，能反映各组成相形态、尺寸 及分布。材料组织分析研究中十分重要的 工作。
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．2．1 键合的类型 (1) 离子键
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离子健合的意义及其特点： （1）通常实现离子键合的一方为金属元素，而另一方为非金属元 素，它们分别位于周期表的水平两则； （2）由于金属元素放弃了它们的价电子给非金属元素，使得两者 的原子都变得稳定，形成惰性气体元素的电子构型，并分别成 为正离子和负离子。这种形式的结合使得系统的能量处于最低 位置，形成最稳定的结合状态，它们之间的键合也较牢固； （3）离子键合不具有方向性，其健力的大小在环绕离子的所有方 向上相等，就是说，一个离子可以吸引几个电荷相反的离子， 形成所谓的大分子结构，当大分子结构足够大时，就形成了离 子晶体的固体材料； （4）离子键合的材料具有较高的对称性、结构稳定、熔点较高、 硬度大、膨胀系数较小而脆性较大。 （5）离子晶体材料中没有自由电子，所以，通常是电或热的不良 导体是绝缘体，但是，在高温下可以是借助离子本身在晶体中 的运动而导电。
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（3）金属键
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金属键的意义及其特点： （1）由金属正离子和自由电子之间相互作用而形成 的结合称为金属键 （2）金属键中的电子处于共用化状态，将原子维持 在一起的电子并不固定在一定的位置上，所以， 没有饱和性和明显的方向性。 （3）金属键结合的金属材料具有良好的导电性能、 导热性能。此外，金属键的结合能比离子晶体和 共价晶体低一些，但是过渡族金属的结合能则要 大些。各种金属键的结合能存在着较大的差异， 因此各种金属的强度、熔点等相差较大。
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（4）范德华键 意义及其特点： 范德华键力是一种因电偶极矩的感应作用而产生的 键合现象； 除高分子外，键的结合力不如化学键牢固，也无饱 和性和方向性。
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（5）氢键 意义及其特点： 依靠原子或分子的偶极矩引力而形成，但是氢原子 起到了关键作用； 具有明显的饱和性和方向性，结合力大于范德华键， 主要存在于分子内或分子间，如高分子材料中存在 着大量的氢键。
特点：
体积很小，但是质量大部分都集中在原 子核内，原子核的密度很大。 核外电子的质量虽然可以忽略，但是它 们的分布却是原子结构中的最重要的 问题，它不仅决定了单个原子的行为， 也对材料内部原子的结合及其材料的 一些性能起着重要的作用。
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1．1．1 原子的电子排列
电子在核外的运动是测不准的，但是电子的旋转轨迹也不是 任意的。 电子在核外的运动变化规律（薛定谔方程 ）： 四个量子数： （1） n（主量子数）：确定电子距离内核远近和能量高低的 主要参数 ，电子的能量随n的增大而增高。 （2） L（次量子数）：反映轨道的形状，由s、p、d、f四个量 子数表示各轨道在原子核周围的角度分 布不同，次量子数也影响轨道的能级。 （3） m（磁量子数）：确定轨道的空间取向。 （4） ms（自旋量子数）：表示在每个状态下可以存在自旋方 向相反的两个电子。
第一章 固体材料的结构基础知识
问题的提出与思考：
材料是用来制造器件的物质。
与物质有关的学科 物理、化学、量子力学…… 物质是由无数微粒（分子、原子、离子）按 一定的方式聚集而成的集合体）
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第一章 固体材料的结构基础知识
第一节 原子结构及键合
1.1 原子结构
原子是由原子核（带正电的质子和呈电 中性的中子组成）和核外电子（带负 电荷）构成。
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（2）共价健
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共价健的意义及其特点： （1）通过共享电子对的结合使相邻原子键合起来的形式称为共价 键； （2）饱和性。根据量子力学理论，已成对的电子不能再与其它原 子中的电子结合成对，即共价结合的原子所能形成键的数目有 一最大值，当原子的价电子数为N时，应建立（8－N）个共用 电子对才达到共价结合。 （3）方向性。共价键是借共享的电子结合而成的，相邻两原子的 外层未满壳层电子云重叠越多，所形成的共价键就越稳定，因 此，电子云是按其最大密度的方向重叠的，各个共价键之间有 确定的相对取向，带有明显的方向性。 （4）在外力的作用下，原子发生相对位移时，键将被破坏，故共 价键的材料通常都不具有塑性，是较为典型的脆性材料；为使 电子运动产生电流，必须破坏共价键，需要高温、高压，因此 共价键材料又都具有良好的绝缘性能。但是共价键的结合能变 化范围较大，共价键的结合能可以很强，如金刚石非常坚硬、 熔点非常高；共价键的结合能也可以很弱，如铋270℃左右即可 熔化。
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结构材料的失效
一、材料的变形：材料在载荷的作用下发 生几何尺寸变化称为变形。 变形分为弹性变形和塑性变形 弹性变形和塑性变形超过结构所允许的范 围，即发生过量弹性变形或过量塑性变形 失效。
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结构材料的失效
二、材料的断裂：固体材料在力的作用下分裂为 若干部分的现象称为断裂。 材料的断裂过程包括裂纹的萌生和扩展两个过程 材料的品种不同，引起断裂的条件各异，材料断 裂的机理和特征也不尽相同。 断裂的分类：（1）按照断裂前宏观塑性变形的程 度，断裂分为韧性和脆性断裂两类。（2）按照断 裂的取向，分为正断和切断。（3）按照裂纹扩展 的途径，分为穿晶断裂和沿晶断裂。（4）按照裂 纹断裂机理，分为解理断裂、微孔聚集型断裂和 纯剪切断裂。 衡量材料抗断裂能力的力学性能指标主要是抗拉 强度、疲劳强度、韧度及断裂韧度。
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几个概念： （1）原子的电离能 指气态原子在最低能态失去电子时所需要的能量。 元素的电离能越小，则越容易失去电子而成为正 离子。 （2）电子的亲和能 指气态原子获得一个电子时所放出的能量。元素的 电子亲和能越大，则越容易获得电子形成负离子。 （3）原子的电负性 原子在形成价键时吸引电子的能力，用以比较各种 原子形成负离子或正离子的倾向。两元素的电负 性差越大，所形成的键的极性就越强。
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1．2 键合 固体材料中的原子（此处“原子”这一名词仅仅 是为了标志一种简单结构的质点，是离子、原子或 分子可以不必追究，下同）之间存在着一定的结合 力，物质依据这种结合力将各种原子连接起来，使 材料保持着一定的几何形状或物性，原子间的结合 力也称为结合键，材料的许多性能在很大程度上都 与结合键的大小或类型有关。根据结合键的强弱常 分成一次键和二次键两大类。 一次键：依靠电子的转移或共享来实现的一种结合力， 结合力较强，包括离子键、共价键和金属键； 二次键：借助原子或分子间的偶极吸引力而形成，结 合力较弱，包括范德华键和氢键。
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结构材料的失效
材料的磨损：在机件表面互相接触并作相 对运动产生摩擦的过程中，会有微小颗粒 从表面不断分离出来形成尺寸和形状不同 的磨屑，使材料逐渐损失，导致机件尺寸 变化和质量的损失，这种表面损伤的现象 即为磨损。 磨损的分类：黏着磨损、磨料磨损、腐蚀 磨损及疲劳磨损。
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结构材料的失效
材料的腐蚀：腐蚀就是物质表面因发生化 学或电化学反应而受到破坏的现象。分为 化学腐蚀和电化学腐蚀。