第一讲绪论晶体结合能VIP免费

第一章绪论主讲人：张骞材料科学基础绪论材料科学基础课程的教学内容主要介绍材料科学中的共性规律，即材料的组成-形成（工艺）条件-结构-性能-材料用途之间相互关系及制约规律。内容主要包括：材料种类、晶体结构、缺陷化学、非晶体结构、材料的表面与界面、相图、扩散、相变、固相反应及烧结等基础知识。材料按化学组成（或基本组成）分类根据材料的性能分类材料按服役的领域来分类材料按结晶状态分类材料按材料的尺寸分类材料分类材料按化学组成（或基本组成）分类金属材料无机非金属材料高分子材料（聚合物）复合材料根据材料的性能分类根据材料在外场作用下其性质或性能对外场的响应不同，材料可分为结构材料和功能材料。结构材料是指具有抵抗外场作用而保持自己的形状、结构不变的优良力学性能（强度和韧性等），用于结构目的的材料。这种材料通常用来制造工具、机械、车辆和修建房屋、桥梁、铁路等。是人们熟悉的机械制造材料、建筑材料，包括结构钢、工具钢、铸铁、普通陶瓷、耐火材料、工程塑料等传统的结构材料（一般结构材料）以及高温合金、结构陶瓷等高级结构材料。功能材料是具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学和生物学功能及其相互转化的功能，被用于非结构目的的高技术材料。材料按服役的领域来分类根据材料服役的技术领域可分为信息材料、航空航天材料、能源材料、生物医用材料等。材料按结晶状态分类单晶材料是由一个比较完整的晶粒构成的材料，如单晶纤维、单晶硅；多晶材料是由许多晶粒组成的材料，其性能与晶粒大小、晶界的性质有密切的关系。非晶态材料是由原子或分子排列无明显规律的固体材料，如玻璃、高分子材料。按材料的尺寸分类材料按材料的尺寸可分为零维材料、一维材料、二维材料、三维材料。按物理性质可分为：导电材料、绝缘材料、半导体材料、磁性材料、透光材料、高强度材料、高温材料、超硬材料等。按物理效应分为：压电材料、热电材料、铁电材料、非线性光学材料、磁光材料、电光材料、声光材料、激光材料等。按用途分为：电子材料、电工材料、光学材料、感光材料、耐酸材料、研磨材料、耐火材料、建筑材料、结构材料、包装材料等。材料组成-结构-性质-工艺过程之间的关系材料科学与工程的四个基本要素：合成与加工、组成与结构、性质、使用性能。探索这四个要素之间的关系(如图)，覆盖从基础学科到工程的全部内容。四个要素之间的密切关系确定了材料科学与工程这一领域，确定了材料科学基础课程的教学线索。材料组成-结构-性质-工艺过程之间关系示意图合成与制备过程使用性能性质组成与结构（化学）（工程）（物理学）材料的性质是指材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应，主要决定于材料的组成与结构。使用性能是材料在使用状态下表现的行为，它与材料设计、工程环境密切相关。实用性能包括可靠性、耐用性、寿命预测及延寿措施等。合成与制备过程包括传统的冶炼、铸锭、制粉、压力加工、焊接等，也包括新发展的真空溅射、气相沉积等新工艺，使人工合成材料如超晶格、薄膜材料成为可能。第二章晶体结构——结合力与结合能晶体中质点间的结合力1.晶体中键的类型2.晶体中键的表征3.晶体中离子键、共价键比例的估算晶体中键的类型晶体中的原子之所以能结合在一起，是因为它们之间存在着结合力和结合能。按照结合力性质的不同，分为化学键（主价键或强键力）和物理键（次价键力或弱键力）。化学键包括离子键，共价键和金属键。物理键包括范德华键和氢键。离子键的特点及典型的离子晶体的性质离子键是正负离子依靠静电库仑力而产生的键合，离子键的特点是没有方向性和饱和性，质点之间主要依靠静电库仑力而结合的晶体称为离子晶体。典型的离子晶体是元素周期表中第I族碱金属和第VII族卤族元素结合成的晶体。如NaCl，CsCl等。共价键的特点及典型的原子晶体的性质共价键是原子之间通过共用电子对或通过电子云重叠而产生的键合，共价键的特点是具有方向性和饱和性。靠共价键结合的晶体称为共价晶体或原子晶体。元素周期表中的第IV族元素C，Si，Ge，Sn等的晶体是典型的共价晶...