材料科学基础考研讲义 第一章 固体结构
材料科学基础2课件(1)
钠长石 Na[AlSi3O8]
绿柱石 Be3Al2(SiO3)6
硫
祖母绿
蓝宝石
放大1000倍的雪花
晶体概念的发展
几种不同外形的石英晶体——内部质点的规则排列形成规 则的多面体外形
晶体的棱角：面和棱的存在以及它们之间的规 则性是晶体的宏观特性之一。晶体自发生长成 规则几何外形的性质称为自限性。互相平行的 面之间的夹角是守恒的，这些平行的面称为对 应面，对应面的这种关系称为面角守恒定律。
立方晶系： <111>=[111]+[111]+[111]+[111]+[111]+[111]
+[111]+[111]
晶面指数
晶格中同一平面上的格 点构成一个晶面
整个晶格可以看成是由 无数互相平行且等距离 分布的全同的晶面构成
晶格的所有格点都处在 这族晶面上而无遗漏
晶格中存在无数取向不 同的晶面族
初基晶轴构成的平行六面体称为初基晶胞。 点阵平移矢量定义为：
T＝ u a＋v b＋w c 任意两个阵点都可以用这种形式的矢量连接
起来。 初基晶胞在空间无限重复构成空间点阵。
7个晶系 14种布拉菲点阵
根据六个点阵参数间的关系，可将全部空 间点阵归属于7种类型，即七个晶系
按照每个阵点周围环境相同的要求，用数 学方法可以推导出能够反映空间点阵全部 特征的单位平行六面体只有14种，称为14 种布拉菲点阵z c Nhomakorabeaa
x
by
晶胞、晶轴和点阵参数
晶胞的描述
图 空间点阵
点阵的描述
点阵平移矢量：
以任意一个阵点为原点，以矢 量a, b, c为坐标基矢，其他任 意阵点可表示为：
【课件】第一章固体结构PPT
§1.1 固体中原子（离子）排列的完整性
• 自然界中的固体物质一般可分为晶态固体（晶体）和非晶 态固体（非晶体）两类。晶体的内部结构至少在纳米量级 的范围内是有序排列的，这叫做长程有序。非晶体又叫做 过冷液体，它们在凝固过程中不发生有序化（结晶），非 晶体中原子与原子之间的排列是无规的。晶体具有一些非 晶体所没有的性质，如锐熔性、解理性、各向异性等
基元是由相距的两个原子组成。初基原胞 和晶胞相同，如图中粗线所示。原胞的底 边长，高为，与的夹角为120º，垂直和构 成的平面。由于每个原子有12个与之等距 离的最近邻原子，故密排六方结构的配位 数为12。
(a)六方密积结构
(b)两个六方布喇菲晶格的嵌套
图1.1-5 密排六方的晶体结构
• （3）金刚石结构和闪锌矿结构 金刚 石虽然是由一种原子构成，但它的晶格 却是一个复式格子。金刚石结构的布喇 菲点阵是面心立方，如图1.1-6(a)所示。 它的每个基元包含两个碳原子，其中一 个碳原子与晶格中所有与其等价的碳原 子一起形成一个面心立方晶格，另一个 碳原子也与晶格中所有与其等价者一起 形成一个面心立方晶格。整个晶格可以 看成是这两个面心立方晶格沿晶胞的体 对角线位移了体对角线的距离套构而成， 如图1.1-6(b)所示。每个基元中的两个 碳原子分别位于（0,0,0）和 （1/4,1/4,1/4） 处。金刚石结构的每个 晶胞含有4个基元，每个原子有4个最 近邻和12个次近邻，每个碳原子在最 近邻的4个碳原子组成的正四面体的中 心，所以金刚石结构的配位数是4。具 有金刚石结构的还有硅和锗等，它们也 是复式格子。
a3
a i
2
a i
2
a - i
2
j k j k j k
材料科学基础固体结构之幻灯片PPT
5.节约规那么
鲍林第五规那么指出："在同一晶体 中，同种正离子与同种负离子的结合方式 应最大限度地趋于一致。"因为在一个均 匀的构造中，不同形状的配位多面体很难 有效堆积在一起。
体1 =2
密排六方构造
n = 12*1/6 +2*1/2 +3 = 6
2.点阵常数与原子半径: 晶胞的大小一般是由晶胞的棱边长
度〔即a,b,c〕衡量的，它是表征晶体构 造的一个重要根本参数。
如果把金属原子看作刚球，并 设其半径为R，根据几何学关系 不难求出三种典型金属晶体构 造的点阵常数与R之间的关系：
离子晶体中，正离子的配位数通常为4和6， 但也有少数为3，8，12。
2.电价规那么
在一个稳定的离子晶体构造中，每个负 离子的电价Z-等于或接近等于与之相邻接 的各正离子静电强度S 的总和。这就是鲍 林第二规那么，也称电价规那么。
正离子的静电 :S键 Z强 n 度
负离子的:Z电 价Si Z/ni
式中K为致密度；n为晶胞中原子数；v是一个原子的 体积。
fcc: CN=12, K=0.74 bcc: CN=8+6, K=0.68 hcp: CN=6+6, K=0.74
4 晶体的原子堆垛方式和间隙
原子密排面在空间一层一层平行的堆垛起 来就分别构成以上三种晶体构造。
面心立方和密排六方构造的致密度均为 0.74，是纯金属中最密集的构造。
面心立方点阵中的间隙
密排六方点阵中的间隙
二. 多晶型性
有些固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶体构造即具有 多晶型性，转变的产物称为同素异构体。
例如，铁在912℃以下为体心立方构造。称为α-Fe；在912～ 1394℃具有面心立方构造，称为γ-Fe；温度超过1394℃至熔点间 又变成体心立方构造，称为δ－Fe。由于不同晶体构造的致密度不 同，当金属由一种晶体构造变为另一种晶体构造时，将伴随有质 量体积的跃变即体积的突变。
《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。
材料科学基础：第一章 固体材料的结构基础知识
晶体的对称取决于它内在的格子构造是否与 其它物体的对称具有不同的一面： 主要表现为： （1）一切晶体都是对称的; （2）晶体的对称是有限的; （3）晶体的对称不仅体现在外形上，同时也 体现在物理性质上，即晶体对称的意义不 但具有几何意义，也包含着物理意义。
宏观对称要素： （1）对称面（P） 对称面是通过晶体中心的一个 假象面，将晶体平分成互为 镜面反映的两个相等部分。 这个反映操作所凭借的平面 称为对称面或反映面 。 对称面必须通过晶体中心，且 垂直平分某些晶面、晶棱或 包含某些晶棱。 晶体中可以没有对称面，但是 最多也只能有9个对称面。
(6) 混合键 实际的材料大多为混合键： 或由几种类型的键合组合构成晶体 ； 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。Fra bibliotek (1)
1．2．2键合的本质及其性能 原子间斥力和引力
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。
（2）共价健
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。
材料科学基础固体结构之一23页PPT
二、原子的结构
❖ 1879年 J.J Thomson 发现电子（electron),揭示了原子内部秘密
❖ 1911年 E.Rutherford提出原子结构有核模型
❖ 1913年 N.Bohr将 ❖ Bohr atomic model
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
材料科学基础固体结构之一 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
R M u . t P h l e a r n f k o 和 r d A . E 原 i n 子 s t 有 e i 核 n 量 模 子 型 论 原 子 结 构 的 量 子 理 论
原子（atom) rH = 3.7 10-2 nm rAl = 1.43 10-1nm
原 子 核 （ n u c l e u s ) ： 位 于 原 子 中 心 、 带 正 电 中 质 子 子 （ （ n p e r u o t t r o o n n ） ） ： ： 正 电 电 中 荷 性 m m ＝ ＝ 1 1 . . 6 6 7 7 2 4 6 8 × × 1 1 0 0 - - 2 2 7 7 k k g g
❖ 核外电子的排布（electron configuration)规律
材料科学基础第一章晶体结构(一结晶学基础知识)
说明： a 指数意义：代表一组平行的晶面； b 0的意义：面与对应的轴平行； c 平行晶面：指数相同，或数字相同但正负号相反； d 晶面族：晶体中具有相同条件（原子排列和晶面间距完全相
同），空间位向不同的各组晶面。用{hkl}表示。 e 若晶面与晶向同面，则hu+kv+lw=0; f 立方晶系若晶面与晶向垂直，则u=h, k=v, w=l。
（2）晶面指数的标定 a 建立坐标系：确定原点（非阵点）、坐标轴和度量单位。 b 量截距：x,y,z。 c 取倒数：h’,k’,l’。 d 化整数：h,k,k。 e 加圆括号：(hkl)。 （最小整数？）
（2）晶面指数的标定
例：标定下列A,B,C面的指数。
(c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™
平移坐标原点：为了标定方便。
2.六方晶系的晶面指数和晶向指数
六方晶系的晶胞如图1-4所示，是边长为a，高为c的 六方棱柱体。
四轴定向：晶面符号一般写为（hkil），指数的排 列顺序依次与a轴、b轴、d轴、c轴相对应，其中a、b、d 三轴间夹角为120o，c轴与它1们垂直。它们之间的关系为： i=－（h＋k）。
晶面指数：结晶学中经常用（hkl）来表示一组平行晶面，称为晶 面指数。数字hkl是晶面在三个坐标轴（晶轴）上截距的倒数的互 质整数比。
晶向：点阵可在任何方向上分解为相互平行的直线组，结点 等距离地分布在直线上。位于一条直线上的结点构成一个晶 向。 同一直线组中的各直线，其结点分布完全相同，故其中任何 一直线，可作为直线组的代表。不同方向的直线组，其质点 分布不尽相同。 任一方向上所有平行晶向可包含晶体中所有结点，任一结点 也可以处于所有晶向上。
材料科学基础讲义
● 平行晶面的晶面指数相同，或数字相同， 正负号相反； (11)1(111)
● 晶体中具有等同条件而只是空间位向不 同的各组晶面称为晶面族 （a family of planes） { hkl}
如立方晶系中：{ 1 } ( 1 1 ) ( 1 1 1 1 1 ) ( 1 1 1 ) ( 1 1 1 1 ) ( 1 1 1 ) ( 1 1 1 ) ( 1 1 ) ( 1 1 1 ) ● 在立方晶系中，具有相同指数的晶向和晶面必定相互垂直。
A
建立坐标系； 确定坐标值； 化整并加方括号 [uvw]
OA 1, 1, 1
[111]
o
1 1
B
OA=[111] OB=PA=[110]
OC[110]
Chapter 1 The structure of crystalline solids
晶向指数和晶面指数(Miller indices):
● 一个晶向指数代表相互平行、方向 一致的所有晶向；
材料科学基础讲义
材料科学的发展概况
金属材料
{ 按照物理化学属性
无机非金属材料 高分子材料
复合材料
{ 按用途
电子材料，航空航天材料，核材料
建筑材料，能源，生物材料等等
{ 其它分类
结构材料和功能材料
传统材料和新型材料
材料的重要性
三大支柱与重要标志
材料﹑能源﹑信息
新材料，信息技术和生物技术
材料的发展史
材料工作者面临的任务
开发新材料
挖掘现有材料的潜力
成分 合 成 /加 工
性能
受环境影响 （气氛﹑温度﹑受力状态）
组织结构
《材料科学基础》课件第1章 材料的结构
(a)是否具有周期性、对称性； (b)是否有确定的熔点； (c)是否各向异性； 单晶体的各向异性
25
1.2 晶体学基础 1.2.2 空间点阵和晶胞
为了便于分析研究晶体中原子或分子的排 列情况，可把它们抽象为规则排列于空间的无 数个几何点，这些点子可以是原子或分子的中 心，也可以是彼此等同的原子群或分子群的中 心，但各个点子的周围环境必须相同，这种点 的空间排列称为空间点阵。
3. 晶胞
空间点阵
27
晶胞
1.2 晶体学基础
1.2.2 空间点阵和晶胞
28
1.2 晶体学基础
◆选取晶胞的原则：
1.2.2 空间点阵和晶胞
① 应反映出点阵的高度对称性； ② 棱和角相等的数目最多； ③ 棱边夹角为直角时，直角数目最多； ④ 晶胞体积最小。
29
1.2 晶体学基础 4. 晶格（点阵）参数
1.2.2 空间点阵和晶胞
⑷ 简单正交
⑸ 底心正交
⑹ 体心正交
34
⑺ 面心正交
1.2 晶体学基础
1.2.2 空间点阵和晶胞
（四）四方 a=b≠c =β=γ=90°
⑻ 简单四方
⑼ 体心四方
（五）菱方 a=b=c =β=γ≠90°
⑽ 简单菱方
35
1.2 晶体学基础 （六 ）六方 a=b≠c =β=90°，γ=120°
共价键 相邻原子价电子各处于 相反的自旋状态，原子 核间的库仑引力 离子键 原子得、失电子后形成 负、正离子，正负离子 间的库仑引力 金属键 自由电子气与正离子实 之间的库仑引力 分子键 原子间瞬时电偶极矩的 感应作用
18
强
较强
最弱
1.1 材料的结合方式 1.1.2工程材料的键性 实际上使用的工程材料，有的是单纯的一种键，更多
第一章 材料科学基础电子讲义
2. 工程材料的键性
广东石油化工学院
第一章 材料的结构
第一节 材料的结合方式
1 ）. 结合键的概念 物质内部质点之间的结合力叫结合键
材 料 科 学 基 础
由于质点相互作用时，其吸引力与排斥力的情况 不同，形成了不同类型的结合键。使材料产生不 同的结合方式，从而形成了不同类型的固体材料； 如：金属材料、陶瓷材料、聚合物材料等。
广东石油化工学院
第一章 材料的结构
第二节 晶体学基础
材 料 科 学 基 础
1.2.1 晶体与非晶体 1.2.2 空间点阵 1.2.3 晶向指数与晶面指数
广东石油化工学院
第一章 材料的结构
第二节 晶体学基础
1.2.1 晶体与非晶体
材 料 科 学 基 础
1. 晶体： 原子（或分子）在空间按一定几何规律 作周期性排列而形成的固体物质叫晶体 2. 晶体的特性： （1） 金属晶体具有确定的熔点 T （2) 金属晶体具有各向异性 （3） 金属晶体内部质点的排列 Tm 具有规律性（长程有序） 3. 晶体与非晶体的本质区别：
广东石油化工学院
第一章 材料的结构
第二节 晶体学基础
2. 晶胞
材 料 科 学 基 础
七大晶系及其晶胞特征
（1）三斜晶系： a≠b≠c, α≠β≠γ≠90o （2）单斜晶系： a≠b≠c, α=γ=90o≠β （3）正交晶系： a≠b≠c, α=β=γ=90o （4）三角晶系； a=b=c: α=β=γ≠90o （5）六角晶系： a=b≠c, α=β=90o,γ=120o （6）四方晶系 a=b≠c, α=β=γ=90o （7）立方晶系： a=b=c, α=β=γ=90o
材 料 科 学 基 础
广东石油化工学院
材料科学基础-固体的结构
固体结构（Solid Structure）
第一节 晶体学基础
（Basis Fundamentals of crystallography） 固体物质按组成原子或分子排列特点分为： 晶体：原子或离子、分子在三维空间呈周期性、规则排列的固体。 非晶体：原子或离子分子呈无规则排列的固体。 晶体不同于非晶体的两大特点：固定的熔点，各向异性。
②已知两个晶向[u1v1w1]和[u2v2w2]，求出由其确定的晶面 (hkl)。
h : k : l (v1w2 v2 w1 ) : ( w1u2 w2u1 ) : (u1v2 u2v1 )
③判断空间两个晶向或两个晶面是否相互垂直。 ④判断某一晶向是否在某一晶面上(或平行于该晶面)。 ⑤已知晶带轴，判断哪些晶面属于该晶带。
30
第二章
固体结构
3）三轴与四轴坐标系确定的晶面指数和晶向指数转换： ①晶面指数转换 由(hkl)转为(hkil)，加上一个指数i＝-(h+k)。
由(hkil)转换为(hkl)，去掉指数i 。
②晶向指数转换 由(U V W）转换为(uvtw)
U＝u-t V＝v-t 由(uvtw)转换为 (U V W）
例如:
(110) [110]
(111) [111]
24
第二章
固体结构
3、六方晶系的晶面指数和晶向指数 六方晶系的晶面指数和晶向指数也可用三轴坐标确定。通常取a1, a2, c为晶轴，a1和a2之间的夹角为120，c轴与a1和a2垂直。 用三轴坐标系标定六方晶系的晶面指数和晶向指数时，对于同一 晶面族的晶面或同一晶向族的晶向，其指数不类同，从它们的晶面指 数上反映不出六个晶面的等价关系。 如六个柱面分别为： (100), (010), ( 110), ( 100), (010), (110)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章固体结构1、结合键离子键：正负离子间的库仑力—键合很强，无方向性。
一次键共价键：核间库仑力—方向性，饱和性。
金属键：正离子与自由电子间库仑力—无方向性，无饱和性。
氢键：氢原子核与极性分子间的库仑引力—方向性，饱和性。
二次键结合键范德瓦尔斯键：原子瞬时电偶极矩的感应作用—无方向性。
确定键类型因素：电负性，电负差值。
离子键：硬度大，强度大，脆性大不同键的性能共价键：硬度大，强度大，脆性大金属键：塑韧性好，强韧性高，导电导热性好二次键：强硬度低考点1：键的概念【例题1-1-1】（1）金属键：_____ 。
(大连理工大学2011,北京工业大学2016,合工大2013,厦门大学2013)（2）化学键与金属键：_____。
（哈尔滨工程大学2016）（3）辨析金属键与共价键：_____。
(南京航空航天2013)解析：（1）金属正离子与自由电子之间的相互作用所构成的金属原子间的结合键称为金属键。
（2）化学键是纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子（或离子）间强烈的相互作用力的统称。
使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。
金属键同上。
（3）异：电子公用范围不同，金属键中电子属所有原子共用，共价键中属若干原子共用。
同：成键方式为电子共用。
【练习题1-1-2】（1）主要化学键：金刚石_____；镍_____；MgO_____；聚乙烯_____；SiO2_____（四川大学2016）（2）什么是金属键?金属为什么具有良好的导电性和导热性?（山东大学2014）（3）下列对金属键描述正确的是（）。
（浙工大2013）A、无方向性和饱和性B、有方向性和饱和性C、有方向性无饱和性D、无方向性有饱和性【练习题1-1-3】简述共价键的特性，并说明多原子分子体系中以杂化轨道形成的共价键与材料晶体结构的关系。
(北京工业大学2013)【练习题1-1-4】（1）共价键的特点是以原子的形式_____，具有_____性和_____性。
(郑州大学2013)（2）氢键是何种类型的键?常见于何种物质、材料之中?对材料的性能会有什么影响?（北京工业大学2014）（3）高分子材料中的化学键有哪几种?(湖南大学2013)考点2：结合键【例题1-1-5】固体材料中有几种原子结合键，哪些为一次键，哪些为二次键?(南京航空航天2013)解析：材料的许多性能在很大程度上取决于原子结合键。
根据结合力的强弱可把结合键分为两大类。
一次键：结合力较强（依靠外壳层电子转移或共享而形成稳定的电子壳层），包括离子键、共价键和金属键。
二次键：结合力较弱（依靠原子之间的偶极吸引力结合而成），包括分子键和氢键。
【练习题1-1-6】（1）原子间的结合键共有几种?各自的特点如何?（中国海洋大学2014）（2）从结合键和晶体结构上比较金刚石、石墨、石墨烯、碳纳米管、富勒烯。
（清华大学2015）【练习题1-1-7】简述一次键和二次键的本质特点，并从结合键的角度讨论金属的力学特征。
（湖南大学2012）【练习题1-1-8】（1）试从结合键的角度分析金属材料的塑性或延展性优于无机非金属材料的原因。
（湖南大学2013，西北工业大学2013）（2）比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料在结合键上的差别。
（华南理工大学2016）考点3：键与性能的关系【例题1-1-9】简述无机材料（陶瓷材料）可能会形成何种价键，所形成的化学键对材料的性能有什么影响?（北京工业大学2012）解析：无机（陶瓷）主要形成离子键和共价键，离子键的键能很高，导致无机材料通常具有高熔点、高强度等力学性能。
【练习题1-1-10】晶体结合键与其性能有何关系?（南京航空航天2014）【练习题1-1-11】请从结合键特点对点对金刚石与铜致密度存在的差异进行分析。
（南京理工大学2015）【练习题1-1-12】请从结合键角度，谈谈工程材料的分类和特点。
（西安交通大学2013）【练习题1-1-13】从原子键和原子结构的角度，解释为什么金属具有良好的导电性、导热性、不透明和延展性以及正的温度电阻系数。
（华南理工大学2014）2、晶体与非晶体晶体：内部质点在三维空间按周期性排列的固体。
晶体与非晶体非晶体：内部质点在三维空间无规则排列的固体。
性能的主要区别：晶体非晶体熔点有无取向与性能单：多向异性各向同性多：各向同性考点1：晶体【例题1-2-1】（1）晶体是具有空间格子构造的固体（）。
（南京工业大学2012）（2）晶体：_____（北京工业大学2012）（3）在宏观晶体中独立的宏观对称要素有8种（）。
（南京工业大学2012）解析：（1）√ ；（2）指内部质点在三维空间按周期性排列的固体；（3）√分别是1 2 3 6 i m【练习题1-2-2】（1）晶体具有各向异性的原因_____。
（天津大学2012）（2）晶体的本质是_____。
（南京工业大学2014）（3）晶体中的旋转对称轴的轴次只能是（）。
（中国科学技术大学2013）A、1、2、3、4、5、6B、1、2、3、4、6C、2、3、4、6、10【练习题1-2-3】（1）凡是能自发生长成几何多面体外形的固体必定是晶体（）。
（南京工业大学2015）（2）单晶体材料在不同晶向上的物理、力学性能有比较明显的差异，称之为晶体的（）。
（哈工大2013）A、各向异性B、伪各向异性C、各向同性D、伪等向性【练习题1-2-4】（1）关于晶体中间隙原子的说法，正确的是（）。
（东南大学2013）A、晶体中间隙尺寸明显小于原子尺寸，所以平衡时晶体中不应该存在间隙原子B、间隙原子总是与空位成对出现C、间隙原子形成能较空位形成能大得多D、只有杂质原子才可能成为间隙原子（2）在宏观晶体中只存在有32种对称型（）。
（南京工业大学2014）考点2：非晶体【例题1-2-5】非晶体_____。
（湖南大学2014，南京航空航天2012）解析：指组成固态物质的分子（原子、离子）不呈空间规则周期性排列的固体。
考点3：区别【例题1-2-6】从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。
（郑州大学2012，长安大学2015）解析：性能上：（1）晶体融化时有固定的熔点，非晶体融化时无固定的熔点，存在一个软化的温度范围。
（2）晶体有各向异性，非晶体为各向同性。
结构上：（1）晶体的原子长程有序在三维空间呈周期性重复排列，非晶体的原子呈无规则排列。
【练习题1-2-7】有序固溶体与无序固溶体的转变是指晶体与非晶体之间的转变（）。
（清华大学2017）3、空间点阵与晶体结构空间点阵与晶体结构基本概念：晶体结构，空间点阵，晶胞，晶格，结构基元。
晶体结构：空间点阵+结构基元晶胞选取原则尽可能高的对称性尽可能多的直角尽可能小的体积布拉菲点阵：14种点阵分属7个晶系（立方，四方，菱方，六方，正交，单斜，三斜）晶体结构与空间点阵的区别考点1：晶体结构【例题1-3-1】（1）晶体结构的对称性决定于宏观晶体的外形（）。
（南京工业大学2012）（2）化学组成不同的晶体其结构也一定不同（）。
（北京工业大学2013）（3）晶体结构由_____和_____构成的。
（四川大学849 2016）解析：（1）×，晶体的对称性是由晶体的格子构造所决定。
（2）×，如NaCl、CaO化学组成不同，但是都为面心立方结构。
（3）空间点阵、结构基元。
【练习题1-3-2】（1）晶体结构与它的_____、_____和_____有关。
（南京工业大学2015）（2）分别指出两种合金A、B原子完全无序占位时的晶体结构，并说明原因。
（北京科技大学2015）【练习题1-3-3】简述晶体结构类型对其塑性变形能量和扩散特性的影响。
（南京航空航天2014）【练习题1-3-4】（1）已知Cu的点阵常数为0.3614nm，其原子量为63.5，求Cu的密度。
（南京理工大学2012）（2）假设一种金属具有体心立方晶体结构，其密度为1.24g/cm3，原子量为48.9g/mol，则该金属的原子半径为多少（）。
（中国海洋大学2015）A、0.122nmB、1.22nmC、0.0997nmD、0.154nm【练习题1-3-5】金属的三种常见晶体结构中，______结构不能称为一种空间点阵。
（四川大学2011）考点2：空间点阵【例题1-3-6】（1）超点阵_____。
（北京科技大学2013）（2）空间点阵_____。
（北京科技大学2014）（3）空间点阵的特点是：（浙工大2015）A、阵点周围环境不同，在空间的位置一定。
B、阵点周围环境相同，在空间的位置一定。
C、阵点周围环境相同，在空间的位置无序。
解析：（1）具有一定比例的无序固溶体，从高温缓冷至某一临界温度以下时，溶质原子会从统计随机分布状态过渡到占有一定位置的规则排列状态，即发生有序化，形成有序固溶体，长程有序固溶体的X射线衍射图上会产生额外的附加线系，称为超结构线，因此也称为超点阵。
（2）晶体中原子或原子集团排列的周期性规律，可以用一些在空间有规律分布的几何点来表示。
这样的几何点的集合就构成空间点阵，每个几何点就叫点阵的结点。
（3）B。
【练习题1-3-7】（1）反映空间点阵的全部特征的单位六面体只有_____个，称为布拉菲点阵，这些点阵归为_____晶系。
（西安交通大学2013）（2）布拉菲点阵有_____种，分属_____个晶系。
（山东大学2013）（3）金属的3种常见晶体结构中，不能作为一种空间点阵的是哪种结构?为什么?（山东大学2016，西北工业大学2015）【练习题1-3-8】（1）含有4根3次轴的晶体，属于（）。
（南京工业大学2012）A、立方晶系B、四方晶系C、六方晶系D、正交晶系（2）晶系有_____大类，空间点阵只有_____种，同一种空间点阵可以有_____种晶体结构。
（北京工业大学2015）【练习题1-3-9】（1）写出七种晶系的名称及点阵参数之间的关系_____。
（北京科技大学2012）（2）NaCl的晶体结构是否属于布拉菲点阵?为什么?如果不是，则其点阵为哪种类型?（湖南大学2012）（3）论述面心菱方点阵为何不是布拉维格子的一种。
（清华大学2012）（4）任何形式的晶体，其空间点阵都可以用十四种布拉菲点阵之一来表示。
例如底心四方点阵可以用_____来表示，面心四方点阵可以用_____来表示。
（哈尔滨工程大学2011）【练习题1-3-10】分别给出下列离子晶体的布拉菲点阵类型和下面晶胞中正、负离子的个数。
（下图中的点阵参数均为a=b=c，α=β=γ=90。
）。
（北京科技大学2011）CS Cl CsCl Zn S ZnSNa ClF Ca2Ca O3Ti【练习题1-3-11】分别画出下列离子晶体的布拉菲点阵（下图中的点阵参数均为a=b=c，。
2012）NaCl F Ca2Ca OTi。