材料第三讲.ppt

作业;第二章 材料的组成与结构;一、材料中的化学键合作用 (1) 金属键 (2) 离子键 (3) 共价键 (4) 氢键 (5) 分子键; 为什么化学组成相同（C）的石墨与金刚石有完全不同的性质？ 材料中原子和离子的排列显著影响材料的性质。 ;1、晶体结构 是指原子或原子团、离子或分子按一定规律呈周期性地排列构成的物质。(三维空间有序) ;2、非晶态结构 是指原子、原子团或分子呈无序排列的固体。 近程有序、长程无序(20nm)。 玻璃、橡胶、塑料等都是非晶态固体;例如：Si钢—Fe78%、Si10%, B12%, 作为铁芯，磁性材料;;视频1：非晶态材料（3:29) 材料科学和工程的前沿技术之一 局限性：不稳定. 视频2：电网节能新方向—非晶合金变压器(1:0) ;国家“十二五”科技发展规划(-2015年）中提出的大力培育和发展战略性新兴产业（七个）： 1、节能环保； 2、新一代信息技术； 3???生物产业； 4、高端装备制造； 5、新能源：积极发展新的可再生能源、智能电网和储能系统等关键技术、装备及系统。 6、新材料：大力发展新型功能与智能材料、先进结构与复合材料、纳米材料、新型电子功能材料、高温合金材料等关键基础材料。 7、新能源汽车;新材料要开发新的应用领域：非晶合金在能源的节能领域找到大显身手的机会。 新能源领域充满了挑战与机遇，希望同学们不要错过机会对全球经济发展极其重要的一些领域进行一些较深入的了解，并将它们有机的联系起来。;;三、晶体结构;材料的SEM图; 在晶体结构中，原子或离子总是以某种方式与周围的原子或离子相互结合。 配位数：每个原子或离子周围与它直接相邻的原子或异号离子的数目称为该原子或离子的配位数。 晶胞： 在晶格中取出一个能代表原子在空间的排列规则的最小基本单位，称为晶胞。 晶格是由无数大小、形状和方向相同的晶胞在空间重复排列而成的。 晶格常数：晶胞的大小和形状常以晶胞的棱边长度a、b、c及棱面夹角α、β、γ来表示。棱边的长度a、b、c称为晶格常数，其大小常以?(埃)为单位。;晶体—点阵---晶格 ---晶胞 晶格常数;2、晶体的七大晶系： ;;;;(5)单斜晶系：a≠b≠c, α=γ=90?，β≠90? (6)三斜晶系：a≠b≠c, α≠γ≠β≠90?； (7)六方晶系：a=b≠c, α=β=90?，γ=120?;;典型的晶格结构 2;典型的晶格结构 3;典型的晶格结构 3;典型晶格结构4;黄铜矿结晶结构;四、 微观结构的不完整性 –缺陷;缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小，它是在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构正常排列的一种缺陷。 点缺陷可分为热力学平衡缺陷和杂质缺陷。;(1). 热缺陷: 热缺陷亦称为本征缺陷，是指由热起伏的原因所产生的空位或间隙质点（原子或离子）。 类型:弗兰克尔缺陷（Frenkel defect）和肖脱基缺陷（Schottky defect） 热缺陷浓度与温度的关系:温度升高时，热缺陷浓度增加。;热缺陷产生示意图;A 弗兰克尔缺陷 离开平衡位置的原子（离子)，挤入点阵的间隙位置，而在晶体中同时形成数目相等的空位和间隙原子。 B 肖特基缺陷 离开平衡位置的原子（离子), 迁移到其他空位或晶体界面、表面。;（2）杂质缺陷: 亦称为组成缺陷，是由外加杂质所产生的缺陷。 类型： 间隙原子：位于晶体点阵间隙的原子。 置换原子：位于晶体点阵位置的异类原子。;从位置上看，它可以进入结点位置，也可以进入间隙位置 ;1-大的置换原子;刃位错;1934年提出位错的概念;螺位错;位错的滑移和晶体变形;3. 面缺陷 面缺陷是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷，即缺陷尺寸在二维方向上延伸，在第三维方向上很小。如晶界、表面结构等。;五、晶体的类型（化学键来分） 1、离子键晶体 离子键作用的正、负离子在晶格点阵上排列； 熔点、硬度较高；硬而脆； 不导电、在水溶液中溶解导电，熔融导电； 盐、金属氧化物； 由离子半径、离子电荷、离子电子层决定； 晶格类型很多 ;A. 氯化铯（CsCl）型 立方-体心立方;B. 岩盐（NaCl）型 立方-简单立方体;晶胞：4个Na+离子、4个Cl-离子； N=4 配位数：6 称为：6：6配位 NaF、AgBr、BaO;C. 闪锌矿（ZnS)型 面心立方的八条对角线上相间排列4个离子 ;D. 萤石（CaF2）型 面心立方结构的Ca2+ 离子8个对角线上各有 一个F-离子。 ;离子半径与配位数： 正、负离子尽可能紧密地