ch1 材料结构的基本知识[1]
合集下载
相关主题
- 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)。
一、原子的电子排列 二、元素周期表及性能的周期性变化 元素的物理性质（熔点、线膨胀系数）、化学 性质（电负性）及其原子半径都呈现周期性变化
根据量子力学，各个壳层的S态、P态中电子的充 满程度对该壳层的能量水平起着重要作用。
价电子： 电负性：用来 衡量原子吸引 电子能力的参 数。
§1.2 原子间的结合键(interatomic bonding)
• 成分决定性能。成分 不同，性能不同。 •组织结构直接决定性能 改变成分也会改变组织 结构,从而改变其性能。
制备合成 /加工工艺
材料使 用性能
材料固有 性能
•制备合成加工过程主要是 通过改变组织结构而影响 其性能。 •材料的固有性能直接决 定材料的使用性能。
成分/组织结 构
材料的使用性能： 指材料在服役条件下所表现出来的特性， 它是材料的固有性能与服役条件、产品设计 及加工融合在一起所决定的因素。
图 NaCl 晶体
3.共价键(covalent bond)
特点： 结合极为牢固，有明显 的方向性和饱和性。 共价晶体的特点： (1)结构稳定 (2)熔点高 (3)硬度高，脆性大 (4)导电能力差
3.共价键(covalent bond)
特点： 结合极为牢固，有明显 的方向性和饱和性。 共价晶体的特点： (1)结构稳定 (2)熔点高 (3)硬度高，脆性大 (4)导电能力差
各向同性
高温长时间加热 如玻璃 晶态玻璃 非晶体 —————————————————————→ 晶体 金属玻璃 ←————————————————————— 液态下快速冷却 如金属液体（106K/S）
§1.3 原子的排列方式
一、晶体与非晶体 凝固与结晶 (凝固过程视频）
结晶过程：形核与长大过程 晶核：结晶时形成的很多核心（有序原子团）。 晶粒：在晶体中，如果某一小区域内原子排列规律相同， 位向一致，则该小区域为一个晶粒。 晶界：晶粒与晶粒间的分界面。 单晶体：仅由一个晶粒组成的晶体，如金刚石。 多晶体：很多晶粒组成。
三.混合键
金属中也有共价键、离子键混和；陶瓷中离子键 与共价键混合。 可用下式确定AB中离子结合的相对值。
离子结合(%)= 例：MgO XMg=1.31, XO=3.44（电负性）代入 得 离子结合比例=68% (离子键结合) GaAs XGa=1.81, XAs=2.18. 代入 得 离子结合比例=4% （共价键结合）
§1.4
晶体材料的组织
一、组织的显示与观察 金相试样的制备：取样
- 磨制 -
抛光
-
腐蚀- 观察
1.组织：各种晶粒的组合特征，即晶粒的相对量、大 小、形状及分布特征等。 宏观组织：用肉眼或放大镜观察到的组织。 显微组织：光学显微镜或电子显微镜下观察到的内部 组织（又称金相组织）。 易随成分及加工工艺而变化。 是影响材料性能非常敏感而重要的结构因素。
§1.4 晶体材料的组织
二、单相组织 描述单相组织的特征：晶粒尺寸及形状 ★晶粒尺寸：对材料的性能有重要影响。 尺寸越小，强度越高，塑性、韧性越好— 细晶强化 强化材料的四种途径：固溶强化、弥散强化、加工硬 化、细晶强化。 ★晶粒形状：等轴晶、柱状晶(图1-16,P254图6-26） 如：定向凝固 ★晶粒形状除与凝固条件有关外，也会随压力加工工 艺而变化。如：板材冷轧，丝材冷拔
晶体与非晶体的区别
原子或分子 的排列方式 晶体 简单 分子 非晶体 复杂大 分子 有规则的 周期性 重复排列 （有序的） 无规则排列 （无序的） 长程无序 短程有序 有无固定 的熔点 有固定 熔点如 水 0℃ 铁 1538℃ 无固定 熔点 逐渐软化 如沥青 有无几何 外形 一般有一定 的几何外形 如食盐、冰 糖、雪花、 无一定的 几何外形 如橡胶、松 香、沥青 各向性能 单晶 各向异性 多晶 各向同性 转变过程 结构转变过程 无序→有序 伴随体积收缩 形核长大过程 简单冷却过程 过冷的液体
◆
原子结构(atomic structure) 原子是由原子核 (由带正电荷的质子和呈电中性的中子组成)和核外电 子(带负电荷)构成。
◆
§1.1 原子结构
一、原子的电子排列
电子运动的轨道由四个量子数决定：主量子数n（电子 层）、轨道量子数l（电子亚壳层）、磁量子数m（轨道数）、 自旋角动量量子数ms（自旋方向）。
第一章 材料结构的基本知识
材料的分类
按使用性能分： 结构材料： （强度、塑性、韧性等 力学性能） 功能材料： （电、磁、光、热等 物理性能） 按组成分： 金属材料 (metals) 陶瓷材料 (ceramics)
高分子材料 (polymers)
复合材料 (composites)
材料科学与工程的四个要素 材料使用 性 能 performa nce
3.共价键(covalent bond)
二、二次键（物理键、次价键）
靠原子之间的偶极吸引结合而成 1.范德华键
二、二次键（物理键、次价键）
靠原子之间的偶极吸引结合而成 1.范德华键
特点： 键力低于一次键， 没有方向性、饱和性
2.氢键
2.氢键 特点： (1)结合力比范德华键强 (2)表达式：X-H…Y (3)有饱和性、方向性 对高分子材料重要
五、结合键与性能
1.物理性能
2.力学性能 ①弹性模量E（模型图1-9） ②强度 ③塑性
三大类材料的结合键类型及性能特点
物理性能 材料 类别 结合键 类型 熔点 密 度 导电性 导热性 力学性能 弹 性 模 量 高 陶瓷 材料 离子键 共价键 大多在 2000℃ 以上 金属 材料 高分 子 材料 金属键 共价键 离子键 共价键 范 氢 键 键 较低 最 低 较高 高 较 低 良好的 绝缘性 绝缘体 良好的 导电 性能 良好的 绝缘 性能 良好的 绝热性 绝热体 良好的 导热 性能 良好的 绝热 性能 高 高 差 脆 性 大 较 高 较 高 较 高 大多数为晶体， 少数 为晶体与非晶体的 混合物 强 度 塑 性 晶体或非晶体
举例： 河南第一工具厂生产的W4Mo3Cr4VSi钻头 同一批材料，同一种工艺，但因钻头大小结 构不同，最终使用性能不同。
产品设计因素对使用性能的影响
材料科学与工程的四个要素
组织结构是核心，性能是 材料研究工作的落脚点
● ● ● ● ●
原子结构（atomic structure)
原子间的结合键( interatomic bonding)
Cl和Na离子在引力和斥力作用下，相互保持r0 的距离，即F ＝0，能量E为最小的位臵。每一个Cl（或Na）离子与其近邻 的Na（或Cl）离子均保持这种最低的能量关系，从而形成 NaCl特有的晶体结构。许多陶瓷材料主要是离子键结合。离 子键的结合能比较高，所以陶瓷材料的熔点也较高。
图
Cl和Na离子保持r0 的距离
§1.1
原子结构
一、原子的电子排列
核外电子的分布与四个量子数有关，且服从两个基本 原理： 1.Pauli不相容原理(Pauli principle) ：一个原子中 不可能存在四个量子数完全相同的两个电子。 2.能量最低原理：电子总是优先占据能量低的轨道，使 系统处于最低能量状态。
§1.1 原子结构
Cl与Na形成离子键
一种材料由两种原子组成， 且一种是金属，另一种是 非金属时容易形成离子键 的结合(如左图)。由NaCl 离子键的形成可以归纳出 离子键特点如下： 1.金属原子放弃一个外 层电子，非金属原子得到 此电子使外层填满，结果 双双变得稳定。 2.金属原子失去电子带 正电荷，非金属原子得到 电子带负电荷，双双均成 为离子。 3. 离子键的大小在离子 周围各个方向上都是相同 的，所以，它没有方向性
3.相：合金中结构相同、成分和性能均一、并以界 面相互分开的均匀组成部分。 单相合金：如：单相不锈钢（A）、单相黄铜 双相合金：如：双相不锈钢（A+F）、双相黄铜 单相组织：具有单一相的组织。纯铁、纯铝 多相组织：具有两种或两种以上的相的组织。
1Cr18Ni9Ti 王水浸蚀， 800× 1050℃固溶处理，基体为奥氏体，部分晶粒呈孪晶
三大类材料的结合键类型及性能特点
晶体
较 低
较 低
较 差
大多数为非晶体， 少 数为晶体与非晶体 的混合物
§1.3 原子的排列方式
一、晶体与非晶体
金属及合金、绝大部分陶瓷、少数高分子材料 是晶体 多数高分子材料、玻璃及结构复杂材料 是非晶体 区别： ⑴原子（分子）是否规则排列 ⑵有无固定熔点 ⑶是否各向异性
§1.3 原子的排列方式 一、晶体与非晶体
凝固与结晶
§1.3 原子的排列方式 一、晶体与非晶体
凝固与结晶
§1.3 原子的排列方式 一、晶体与非晶体
凝固与结晶
钢锭中的树枝状晶体
凝固与结晶
Ni-Ta-Mn-Cr合金的树枝状界面
§1.3 原子的排列方式
一、晶体与非Leabharlann Baidu体 二、原子排列的研究方法
2.合金：指两种或两种以上的金属或金属与非金属 经熔炼、烧结或用其它方法组合而成的具有金属特 性的物质。如：铜镍合金、碳钢、合金钢、铸铁
组元：组成合金的最基本的、独立的物质。 如：Cu-Ni合金，Fe-FeS合金 二元合金：如：Fe-C二元系合金 三元合金：如：Fe-C-Cr三元系合金 多元合金
特点： 结合力较强，电子共有化, 没有方向性和饱和性。 金属晶体的特性： (1) 良好的导电、导热性； (2) 正的电阻温度系数； (3) 不透明，具有金属光泽； (4) 具有较高的强度和良好的塑性 (5) 金属之间的溶解性(固溶能力)
2.离子键(ionic bond)
特点： 结合力较强，有饱和性， 无方向性 离子晶体的特性： (1)硬度、熔点高，强度大 (2)脆性大 (3)良好的绝缘体 (4)典型离子晶体无色透明， 如透明Al2O3高温观察窗口
制备合成 /加工工艺 processing 成分/组织结构 composition /structure
材料固有性能 properties
材料的固有性能： 物理性能：电、磁、光、热 化学性能：耐腐蚀性能、抗氧化性能 力学性能：强度、硬度、塑性、韧性 材料的使用性能： 指材料在服役条件下所表现出来的特性， 它是材料的固有性能与服役条件、产品设计 及加工融合在一起所决定的因素。
原子的排列方式(atomic arrangement) 晶体材料的组织( structure of crystal materials) 材料的稳态与亚稳态结构(stable and metastable state)
“结构”含义丰富，大致分四个层次：原子结构、 原子结合键、材料中原子的排列方式、晶体材料的显 微组织。 §1.1 原子结构 物质的组成 物质是由无数微粒（分子、原子、 离子）按一定方式聚集而成的集合体。
四、结合键的本质及原子间距
原子的结合能E0(binding energies)—平衡距离下 的作用能,相当于把两个 原子完全分开所需的功 结合能，又称结合键能， 其值越大，原子结合愈 稳定，熔点亦越高。 （见表1.1）
五、结合键与性能
1.物理性能 ①熔点：高低反映了材料的稳定性程度。 ②导热、导电性： ③密度：与结合键类型有关。 ◆大多数金属具有较高的密度: ①较高的相对原子质量; ②金属键没有方向性和饱和性, 达到密排结构. ◆陶瓷达不到密排结构,密度较低: ①共价键有饱和性; ②离子键要满足正负离子间电荷平衡要求. ◆高分子材料密度最低: ①二次键结合,分子链堆垛不紧密②组成原子质量小.
其中最重要的是主量子数n，是确定电子离核远近和能 级高低的主要参数。 在同一壳层上的电子又根据轨道量子数l的不同,分成若 干能量水平不同的亚壳层,习惯上用s、p、d、f表示,反映了 轨道的形状,能量水平依次升高。磁量子数m 确定了轨道的 空间取向，s、p、d、f依次有1、3、5、7种空间取向。自旋 量子数ms表示在每个状态下可存在自旋方向相反的两个电子。 s、p、d、f 可容纳最大电子数分别为2、6、10、14， 各壳层能容纳的电子总数分别为2、8、18、32。即2n2
按结合力强弱分为一次键和二次键两类
一次键(primary interatomic bonds):又称化学键或 主价键，键力由弱到强依次是：
金属键→离子键→共价键 二次键(secondary bonding):又称物理键或次价键， 主要有范德华键和氢键两种。
一、一次键（化学键、主价键）
1.金属键(metallic bond)
根据量子力学，各个壳层的S态、P态中电子的充 满程度对该壳层的能量水平起着重要作用。
价电子： 电负性：用来 衡量原子吸引 电子能力的参 数。
§1.2 原子间的结合键(interatomic bonding)
• 成分决定性能。成分 不同，性能不同。 •组织结构直接决定性能 改变成分也会改变组织 结构,从而改变其性能。
制备合成 /加工工艺
材料使 用性能
材料固有 性能
•制备合成加工过程主要是 通过改变组织结构而影响 其性能。 •材料的固有性能直接决 定材料的使用性能。
成分/组织结 构
材料的使用性能： 指材料在服役条件下所表现出来的特性， 它是材料的固有性能与服役条件、产品设计 及加工融合在一起所决定的因素。
图 NaCl 晶体
3.共价键(covalent bond)
特点： 结合极为牢固，有明显 的方向性和饱和性。 共价晶体的特点： (1)结构稳定 (2)熔点高 (3)硬度高，脆性大 (4)导电能力差
3.共价键(covalent bond)
特点： 结合极为牢固，有明显 的方向性和饱和性。 共价晶体的特点： (1)结构稳定 (2)熔点高 (3)硬度高，脆性大 (4)导电能力差
各向同性
高温长时间加热 如玻璃 晶态玻璃 非晶体 —————————————————————→ 晶体 金属玻璃 ←————————————————————— 液态下快速冷却 如金属液体（106K/S）
§1.3 原子的排列方式
一、晶体与非晶体 凝固与结晶 (凝固过程视频）
结晶过程：形核与长大过程 晶核：结晶时形成的很多核心（有序原子团）。 晶粒：在晶体中，如果某一小区域内原子排列规律相同， 位向一致，则该小区域为一个晶粒。 晶界：晶粒与晶粒间的分界面。 单晶体：仅由一个晶粒组成的晶体，如金刚石。 多晶体：很多晶粒组成。
三.混合键
金属中也有共价键、离子键混和；陶瓷中离子键 与共价键混合。 可用下式确定AB中离子结合的相对值。
离子结合(%)= 例：MgO XMg=1.31, XO=3.44（电负性）代入 得 离子结合比例=68% (离子键结合) GaAs XGa=1.81, XAs=2.18. 代入 得 离子结合比例=4% （共价键结合）
§1.4
晶体材料的组织
一、组织的显示与观察 金相试样的制备：取样
- 磨制 -
抛光
-
腐蚀- 观察
1.组织：各种晶粒的组合特征，即晶粒的相对量、大 小、形状及分布特征等。 宏观组织：用肉眼或放大镜观察到的组织。 显微组织：光学显微镜或电子显微镜下观察到的内部 组织（又称金相组织）。 易随成分及加工工艺而变化。 是影响材料性能非常敏感而重要的结构因素。
§1.4 晶体材料的组织
二、单相组织 描述单相组织的特征：晶粒尺寸及形状 ★晶粒尺寸：对材料的性能有重要影响。 尺寸越小，强度越高，塑性、韧性越好— 细晶强化 强化材料的四种途径：固溶强化、弥散强化、加工硬 化、细晶强化。 ★晶粒形状：等轴晶、柱状晶(图1-16,P254图6-26） 如：定向凝固 ★晶粒形状除与凝固条件有关外，也会随压力加工工 艺而变化。如：板材冷轧，丝材冷拔
晶体与非晶体的区别
原子或分子 的排列方式 晶体 简单 分子 非晶体 复杂大 分子 有规则的 周期性 重复排列 （有序的） 无规则排列 （无序的） 长程无序 短程有序 有无固定 的熔点 有固定 熔点如 水 0℃ 铁 1538℃ 无固定 熔点 逐渐软化 如沥青 有无几何 外形 一般有一定 的几何外形 如食盐、冰 糖、雪花、 无一定的 几何外形 如橡胶、松 香、沥青 各向性能 单晶 各向异性 多晶 各向同性 转变过程 结构转变过程 无序→有序 伴随体积收缩 形核长大过程 简单冷却过程 过冷的液体
◆
原子结构(atomic structure) 原子是由原子核 (由带正电荷的质子和呈电中性的中子组成)和核外电 子(带负电荷)构成。
◆
§1.1 原子结构
一、原子的电子排列
电子运动的轨道由四个量子数决定：主量子数n（电子 层）、轨道量子数l（电子亚壳层）、磁量子数m（轨道数）、 自旋角动量量子数ms（自旋方向）。
第一章 材料结构的基本知识
材料的分类
按使用性能分： 结构材料： （强度、塑性、韧性等 力学性能） 功能材料： （电、磁、光、热等 物理性能） 按组成分： 金属材料 (metals) 陶瓷材料 (ceramics)
高分子材料 (polymers)
复合材料 (composites)
材料科学与工程的四个要素 材料使用 性 能 performa nce
3.共价键(covalent bond)
二、二次键（物理键、次价键）
靠原子之间的偶极吸引结合而成 1.范德华键
二、二次键（物理键、次价键）
靠原子之间的偶极吸引结合而成 1.范德华键
特点： 键力低于一次键， 没有方向性、饱和性
2.氢键
2.氢键 特点： (1)结合力比范德华键强 (2)表达式：X-H…Y (3)有饱和性、方向性 对高分子材料重要
五、结合键与性能
1.物理性能
2.力学性能 ①弹性模量E（模型图1-9） ②强度 ③塑性
三大类材料的结合键类型及性能特点
物理性能 材料 类别 结合键 类型 熔点 密 度 导电性 导热性 力学性能 弹 性 模 量 高 陶瓷 材料 离子键 共价键 大多在 2000℃ 以上 金属 材料 高分 子 材料 金属键 共价键 离子键 共价键 范 氢 键 键 较低 最 低 较高 高 较 低 良好的 绝缘性 绝缘体 良好的 导电 性能 良好的 绝缘 性能 良好的 绝热性 绝热体 良好的 导热 性能 良好的 绝热 性能 高 高 差 脆 性 大 较 高 较 高 较 高 大多数为晶体， 少数 为晶体与非晶体的 混合物 强 度 塑 性 晶体或非晶体
举例： 河南第一工具厂生产的W4Mo3Cr4VSi钻头 同一批材料，同一种工艺，但因钻头大小结 构不同，最终使用性能不同。
产品设计因素对使用性能的影响
材料科学与工程的四个要素
组织结构是核心，性能是 材料研究工作的落脚点
● ● ● ● ●
原子结构（atomic structure)
原子间的结合键( interatomic bonding)
Cl和Na离子在引力和斥力作用下，相互保持r0 的距离，即F ＝0，能量E为最小的位臵。每一个Cl（或Na）离子与其近邻 的Na（或Cl）离子均保持这种最低的能量关系，从而形成 NaCl特有的晶体结构。许多陶瓷材料主要是离子键结合。离 子键的结合能比较高，所以陶瓷材料的熔点也较高。
图
Cl和Na离子保持r0 的距离
§1.1
原子结构
一、原子的电子排列
核外电子的分布与四个量子数有关，且服从两个基本 原理： 1.Pauli不相容原理(Pauli principle) ：一个原子中 不可能存在四个量子数完全相同的两个电子。 2.能量最低原理：电子总是优先占据能量低的轨道，使 系统处于最低能量状态。
§1.1 原子结构
Cl与Na形成离子键
一种材料由两种原子组成， 且一种是金属，另一种是 非金属时容易形成离子键 的结合(如左图)。由NaCl 离子键的形成可以归纳出 离子键特点如下： 1.金属原子放弃一个外 层电子，非金属原子得到 此电子使外层填满，结果 双双变得稳定。 2.金属原子失去电子带 正电荷，非金属原子得到 电子带负电荷，双双均成 为离子。 3. 离子键的大小在离子 周围各个方向上都是相同 的，所以，它没有方向性
3.相：合金中结构相同、成分和性能均一、并以界 面相互分开的均匀组成部分。 单相合金：如：单相不锈钢（A）、单相黄铜 双相合金：如：双相不锈钢（A+F）、双相黄铜 单相组织：具有单一相的组织。纯铁、纯铝 多相组织：具有两种或两种以上的相的组织。
1Cr18Ni9Ti 王水浸蚀， 800× 1050℃固溶处理，基体为奥氏体，部分晶粒呈孪晶
三大类材料的结合键类型及性能特点
晶体
较 低
较 低
较 差
大多数为非晶体， 少 数为晶体与非晶体 的混合物
§1.3 原子的排列方式
一、晶体与非晶体
金属及合金、绝大部分陶瓷、少数高分子材料 是晶体 多数高分子材料、玻璃及结构复杂材料 是非晶体 区别： ⑴原子（分子）是否规则排列 ⑵有无固定熔点 ⑶是否各向异性
§1.3 原子的排列方式 一、晶体与非晶体
凝固与结晶
§1.3 原子的排列方式 一、晶体与非晶体
凝固与结晶
§1.3 原子的排列方式 一、晶体与非晶体
凝固与结晶
钢锭中的树枝状晶体
凝固与结晶
Ni-Ta-Mn-Cr合金的树枝状界面
§1.3 原子的排列方式
一、晶体与非Leabharlann Baidu体 二、原子排列的研究方法
2.合金：指两种或两种以上的金属或金属与非金属 经熔炼、烧结或用其它方法组合而成的具有金属特 性的物质。如：铜镍合金、碳钢、合金钢、铸铁
组元：组成合金的最基本的、独立的物质。 如：Cu-Ni合金，Fe-FeS合金 二元合金：如：Fe-C二元系合金 三元合金：如：Fe-C-Cr三元系合金 多元合金
特点： 结合力较强，电子共有化, 没有方向性和饱和性。 金属晶体的特性： (1) 良好的导电、导热性； (2) 正的电阻温度系数； (3) 不透明，具有金属光泽； (4) 具有较高的强度和良好的塑性 (5) 金属之间的溶解性(固溶能力)
2.离子键(ionic bond)
特点： 结合力较强，有饱和性， 无方向性 离子晶体的特性： (1)硬度、熔点高，强度大 (2)脆性大 (3)良好的绝缘体 (4)典型离子晶体无色透明， 如透明Al2O3高温观察窗口
制备合成 /加工工艺 processing 成分/组织结构 composition /structure
材料固有性能 properties
材料的固有性能： 物理性能：电、磁、光、热 化学性能：耐腐蚀性能、抗氧化性能 力学性能：强度、硬度、塑性、韧性 材料的使用性能： 指材料在服役条件下所表现出来的特性， 它是材料的固有性能与服役条件、产品设计 及加工融合在一起所决定的因素。
原子的排列方式(atomic arrangement) 晶体材料的组织( structure of crystal materials) 材料的稳态与亚稳态结构(stable and metastable state)
“结构”含义丰富，大致分四个层次：原子结构、 原子结合键、材料中原子的排列方式、晶体材料的显 微组织。 §1.1 原子结构 物质的组成 物质是由无数微粒（分子、原子、 离子）按一定方式聚集而成的集合体。
四、结合键的本质及原子间距
原子的结合能E0(binding energies)—平衡距离下 的作用能,相当于把两个 原子完全分开所需的功 结合能，又称结合键能， 其值越大，原子结合愈 稳定，熔点亦越高。 （见表1.1）
五、结合键与性能
1.物理性能 ①熔点：高低反映了材料的稳定性程度。 ②导热、导电性： ③密度：与结合键类型有关。 ◆大多数金属具有较高的密度: ①较高的相对原子质量; ②金属键没有方向性和饱和性, 达到密排结构. ◆陶瓷达不到密排结构,密度较低: ①共价键有饱和性; ②离子键要满足正负离子间电荷平衡要求. ◆高分子材料密度最低: ①二次键结合,分子链堆垛不紧密②组成原子质量小.
其中最重要的是主量子数n，是确定电子离核远近和能 级高低的主要参数。 在同一壳层上的电子又根据轨道量子数l的不同,分成若 干能量水平不同的亚壳层,习惯上用s、p、d、f表示,反映了 轨道的形状,能量水平依次升高。磁量子数m 确定了轨道的 空间取向，s、p、d、f依次有1、3、5、7种空间取向。自旋 量子数ms表示在每个状态下可存在自旋方向相反的两个电子。 s、p、d、f 可容纳最大电子数分别为2、6、10、14， 各壳层能容纳的电子总数分别为2、8、18、32。即2n2
按结合力强弱分为一次键和二次键两类
一次键(primary interatomic bonds):又称化学键或 主价键，键力由弱到强依次是：
金属键→离子键→共价键 二次键(secondary bonding):又称物理键或次价键， 主要有范德华键和氢键两种。
一、一次键（化学键、主价键）
1.金属键(metallic bond)