2.2.2电子化合物.ppt

虽然纯金属在工业上获得了一定的应用，但由于其性能的局限性，不能满足各种使用场合的要求。 以强度为例，纯金属的强度一般都很低，如铁的拉伸强度约为200 MN/m2，而铝还不到100 MN/m2，显然都不适合用作结构材料； 如何改变和提高金属材料的性能？实践证明，合金化是最主要的途径。因此，目前应用的金属材料绝大多数是合金。 几个基本概念： 合金：一种金属元素与另一种或几种其它元素（金属或非金属），通过熔炼或其它方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质。 与纯金属比，合金的力学性能高得多且种类多。 组元：组成合金独立的、最基本的单元。 组元包括 二元合金：由两个组元组成的合金。 由给定组元可以配制成一系列成分不同的合金，这些合金组成一个合金系统，称为合金系，两个组元组成的为二元系，三个组元组成的为三元系，更多组元组成的称为多元系。 2.1.2 固溶体的分类 （1）按溶质质点在溶剂晶格中的位置来划分： a、置换固溶体：溶质原子取代溶剂原子的位置，但整个结构仍然是溶剂的晶体结构。 b、间隙固溶体：溶质原子位于溶剂原子的间隙位置中。形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径较小的非金属元素，如C、N、B等，而溶剂元素一般是过渡族元素。形成间隙固溶体的一般规律为r质/r剂0.59。 （2）按溶质在溶剂中的溶解度分类 a、有限固溶体：在一定的条件下，溶质在固溶体中存在一极限浓度，如超过此浓度则有其它相形成。 b、无限固溶体：溶质可以任意比例溶入到溶剂中，最高可达100%。（只能是置换固溶体） 形成无限固溶体的几个必要条件： 溶质和溶剂的原子尺寸差极小（在周期表中位置相邻）；溶质与溶剂的晶体结构类型相同；溶质和溶剂的负电性相近；只有一价元素或（在计算电子浓度时当作0价）过渡族金属元素，才有可能与一价金属元素（溶剂）形成无限固溶体。 （3）根据各组元分布的规律性划分 a 、有序固溶体：溶质原子在固溶体中有规律的分布。（只能是置换固溶体） b、无序固溶体：溶质原子在固溶体中无规律的分布。 当同类原子间的结合能小于异类原子间的结合能时，溶质原子会呈部分有序分布；此时若溶质原子达到一定的原子分数时，则会呈完全有序分布，即形成有序固溶体。可见有序固溶体有确定的化学成分，可用化学式表示。 当有序固溶体加热至某一临界温度时，将转变为无序固溶体；而缓慢冷却至这一温度时，又可转变为有序固溶体。这一转变过程称为有序化，临界转变温度称为有序化温度。 2.2.4 金属化合物的特性 共性：极高的硬度、较高的熔点，脆性大。因为除金属键外，还含有较多的离子键及共价键的成分。故绝大多数的工程材料将金属化合物作为强化合金的第二相。 弥散强化：金属化合物硬而脆，当其以极小的粒子均匀分布在固溶体基体上时，使合金的强度、硬度提高，而塑性、韧性降低不多的现象。 弥散强化是提高金属材料机械性能的重要途径之一。 2.5.2.2 结构单元的键接方式和构型 a: 均聚物结构单元键接顺序 结构单元在链中的连接方式和顺序决定于单体及合成反应的性质。缩聚反应的产物变化较少，结构较规整；加聚反应则不然，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原子或原子团（取代基），故有三种不同的键接方式（以聚氯乙烯为例），结构的规整程度也不同： 大分子链的空间构型是指大分子链中原子或原子团在空间的排列方式，即链结构。分子链的取代（侧）基R全部分布在主链的一侧，称为全同立构；取代基R相间地分布在主链的两侧，称为间同立构；取代基R无规则地分布在主链的两侧，称为无规立构。 分子链的空间构型对高分子材料的性能有显著影响。成分相同的聚合物，全同立构和间同立构者容易结晶，具有较好性能，其硬度、相对密度、软化温度及熔点都较高；而无规立构者不易结晶，性能较差，易软化。 线型和支化型分子链构成的聚合物统称线型聚合物，具有高弹性和热塑性，即可通过加热和冷却的方法重复的软化（或熔化）和硬化（或固化），故又称为热塑性聚合物；体型分子链构成的聚合物称为体型聚合物，具有较高的强度和热固性，即加热加压成形固化后，不能再加热熔化或软化，故又称为热固性聚合物。 2.5.2.4 大分子链的构象 高分子材料结构单元是通过共价键重复连接形成线型大分子。共价键的特点是键能大，原子间距离短，两键间夹角基本一定。碳-碳单键可以绕轴旋转，一个高分子链中有许多单键，每个单键都能内旋转，因此，高分子在空间的形态具有无穷多个；通常并不伸直的，而是卷曲起来使分子采取各种形态，称之为无规线团