材料 第一章 材料科学概述.ppt

材料科学基础 1、原子结构 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 二、离子键（Ionic bonding) 多数盐类、碱类和金属氧化物 四、范德华力（Van der waals bonding) ※高分子链（High polymer Chain) 近程结构（short-range Structure) 一、结构单元的化学组成（the Chemistry of mer unito) 1.碳链高分子 聚乙烯 3.元素有机高分子 硅橡胶 主链中不含C原子，而由Si、 B 、P 、Al、 Ti 、As等元素与O组成，其侧链则有机基团，故兼有无机高分子和有机高分子的特性，既有很高耐热和耐寒性，又具有较高弹性和可塑性，如硅橡胶 二、高分子链结构单元的键合方式（bonding tape） 1.均聚物结构单元键接顺序 单烯类单体中 除乙烯分子是完全对称的，其结构单元在分子链中的键接方法只有一种外，其它单体因有不对称取代，故有三种不同的键接方式（以氯乙烯为例）： 2.共聚物的序列结构（Copolymers） 按结构单元在分子链内排列方式的不同分为 四、高分子链的构型（Molecular configurations） 链的构型系指分子中原子在空间的几何排列，稳定的，欲改变之须通过化学键断裂才行 远程结构（Long-range Structure) 一、高分子的大小（Molecular Size） 高分子的相对分子质量M不是均一的，具有多分散性 平均相对分子质量 二、高分子的形状（Molecular shape） 主链以共价键联结，有一定键长 d和键角θ，每个单键都能内旋转（Chain twisting）故高分子在空间形态有mn-1( m为每个单键内旋转可取的位置数，n为单键数目) 统计学角度高分子链取 伸直（straight）构象几率极小，呈卷曲（zigzag）构象几率极大 高分子链的总链长 均方根 3.固体结构（Solid Structure） ※??1晶体学基础 （Basis Fundamentals of crystallography） 晶体结构的基本特征： 原子（或分子、离子）在三维 空间呈周期性重复排列（periodic repeated array） ，即存在长程有序（long-range order） 性能上两大特点： 固定的熔点（melting point）, 各向异性（anisotropy） 简单正交 oP 1 旋转轴 旋转对称轴是通过中心的一条假想直线，当晶体围绕这一直线旋转一定角度后．可以使晶体相同酌部分重复出现。旋转时能使晶体重复出现的最小角度，称为基转角；旋转360。时，晶体上相等的部分以相同位置出现的次数称为轴次，称该对称轴为 n次旋转轴。 由于晶体的三维周期性，实际晶体上可以存在的旋转轴只有5种(1，2，3，4，6次)。5次和高于6次的旋转轴都不存在，此定律为晶体的对称定律。 镜面 镜面是一个假想的平面，通过晶体中心，能将晶体分成彼此镜像反映的二个相等部分。镜面相应的对称操作是对此平面的反映。 反轴 反轴是一种复合的对称元素，其辅助的几何元素是通过晶体中心的假想直线和晶 体的中心一定点。其对称操作是晶体围绕此直线进行n次旋转后，对中心定点进行倒反，记 为1n简略符号为了。虽然可能存在的反轴有5种(i，i，j，i，；) 相当于存在镜面 通常用 表示对称性联系的一组晶面，它们称为等效晶面族 点缺陷的名称 无机非金属材料中最重要也是最基本的结构缺陷是点缺陷。根据点缺陷相对于理想晶格位置的偏差状态，点缺陷具有不同的名称： 填隙原子（或离子）：指原子（或离子）进入正常格点位置之间的间隙位置，成为填隙原子（离子）； 空位：正常结点位置出现的原子或离子空缺； 杂质原子（离子）：晶体组分以外的原子进入晶格中，即为杂质。杂质原子可以取代晶体中正常格点位置上的原子（离子），称为置换原子（离子）；也可进入正常格点位置之间的间隙位置，成为填隙的杂质原子（离子）。 热缺陷的定义 当晶体的温度高于绝对零度时，晶格内原子吸收能量，在其平衡位置附近热振动。温度越高，热振动幅度加大，原子的平均动能随之增加。热振