晶體結(jié)構(gòu)課件精品課件

1、關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)第一張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月主要內(nèi)容21 化學鍵的再研究22 典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)23 合金相的晶體結(jié)構(gòu)第二章 晶體結(jié)構(gòu)(Crystal structure) 第二張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)構(gòu)組織原子結(jié)構(gòu)原子的空間排列 顯微組織 2-1 化學鍵的再研究第三張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月晶粒的大小、合金相的種類、數(shù)量和分布等參數(shù) 。 原子結(jié)構(gòu)原子的空間排列 顯微組織 結(jié)構(gòu)組織第四張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月原子結(jié)構(gòu)原子的空間排列 顯微組織 原子核外電子的排布方式顯著影響材料的電、磁、光和熱性能，還影響到原子彼此結(jié)合的方式，從

2、而決定材料的類型 結(jié)構(gòu)組織第五張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月晶態(tài)和非晶態(tài)。晶體結(jié)構(gòu)顯著影響材料的力學性能。 原子結(jié)構(gòu)原子的空間排列 顯微組織 結(jié)構(gòu)組織第六張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月當原子靠近到一定程度時，原子間會產(chǎn)生較強的作用力。結(jié)合力1、一次鍵和二次鍵外層電子作用形式穩(wěn)定的八電子排布結(jié)構(gòu) 接受或釋放額外電子 共有電子 第七張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月共有價電子電子云鍵無方向性和飽和性性能特點： 良好的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性； 正的電阻溫度系數(shù)； 良好的強度及塑性； 特有的金屬光澤。金屬鍵離子鍵共價鍵一次鍵第八張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月金屬鍵離

3、子鍵共價鍵得失價電子正負離子 高熔點、高硬度、低塑良好的電絕緣體等一次鍵第九張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月金屬鍵離子鍵共價鍵共有電子對鍵有飽和性 高熔點、高硬度、低塑性電絕緣體等一次鍵第十張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月范德瓦爾鍵 二次鍵形成：一個分子的正電荷部位與另一分子的負電荷部位間以微弱靜電引力相引而結(jié)合在一起稱為分子鍵。 特性：分子晶體因其結(jié)合鍵能很低，所以其熔點很低，硬度也低。但其絕緣性良好。第十一張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月問題：金屬原子為什么趨于規(guī)則排列？金屬單質(zhì)第十二張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)合力與結(jié)合能以雙原子模型為例（N

4、aCl）吸引力：正離子與負離子（電子云）間靜電引力， 長程力排斥力：正離子間，電子間的作用力， 短程力結(jié)合力吸引力排斥力;結(jié)合能吸引能排斥能2、鍵能曲線第十三張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月式中：Zi為化合價；q為一個電子的電荷；e0 為真空介電常數(shù)；x為離子間的距離。 K和m都是常數(shù)，m2（常見的實驗值為m=12）引力斥力離子間的平衡距離第十四張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)合力與結(jié)合能x0就是原子之間中心到中心的平均距離，因此也叫做鍵長。 第十五張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月原子間的鍵能曲線第十六張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月如果以x時勢能為零

5、處作為能量的零點，在吸引力作用下，兩個原子逐漸移近，引力愈來愈強，系統(tǒng)對外界做功，為負值吸引能排斥能總的能量第十七張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月對應(yīng)U-x曲線上的最小值是兩個原子間的平衡距離。當xx0時，吸力大于斥力；當xx0時，吸力小于斥力；在x=x0處，吸力和斥力平衡?？梢娨獙⒃酉嗷ラg拉開或壓縮 都需要做功，都會引起能量的升高。U稱為原子間的結(jié)合能或鍵能，它相當于把原子完全拆散所需要的功。由于它在能量曲線上總處于最低點，所以也稱原子間的能阱或勢阱。阱越深即位能越低，表示結(jié)合能越大。第十八張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2、鍵的類型對材料性能的影響 不同金屬 作用力曲

6、線、作用能曲線的曲率、勢阱深度不同堿金屬鈉、鉀、鋰等，曲線在E點附近較平緩，勢阱小，說明原子間作用力弱或結(jié)合能小。銅、銀、金等則正相反，說明結(jié)合力強、結(jié)合能大。前一類金屬原子在平衡時，它的內(nèi)電子層實際上并沒有相接觸，或者說，正離子間還有相當大的間隔，原子易壓縮，剛度小，稱之為開放型金屬；后一類金屬則不然，原子處于平衡時，其內(nèi)電子層已有相當?shù)闹丿B，原子很不易壓縮，剛度大，稱為封閉型金屬。封閉型金屬往往比開放型金屬的彈性模量大，熱膨脹系數(shù)小，熔點高，比熱大，強度也高。第十九張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月鍵能、鍵長U可以解釋為將相距無限遠的兩個離子或原子集合在一起時系統(tǒng)所作的功，或等同于

7、將原子完全地相互分開所需向系統(tǒng)提供的能量。因此，在x0處U（x）的大小，即能量勢阱的深度，就是鍵的固有強度，即鍵能的度量，平衡間距x0對應(yīng)于鍵長 從鍵-能曲線上能夠直接獲取一些重要的宏觀材料性能，特別是可以估算鍵能、平均鍵長、彈性模量和熱膨脹系數(shù)等。第二十張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月彈性模量 E考慮原子系統(tǒng)對外載荷的響應(yīng)。鍵-力曲線在平衡位置附近時近似于直線，在x0處曲線的斜率:就是將原子從其平衡位置移開時所需力的度量。數(shù)學上，在x0附近，位移dx與力成正比:式中，是幾何因子，E為材料特性，稱為楊氏模量或稱彈性模量第二十一張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月鍵-能曲線在x0

8、處的曲率也正比于彈性模量:值得注意的是，曲率半徑越小，剛度越高，這種關(guān)系的物理解釋為:能量勢阱的兩壁越陡，將原子從平衡位置移動所需的能量越大第二十二張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（a） 虛線穿過等能量線段的中點，表明平均間距隨能量（溫度）增加而增大（b） 兩種材料的鍵能曲線，比較它們不同的線膨脹系數(shù)鍵能曲線與線膨脹系數(shù)的關(guān)系線膨脹系數(shù)ath是與鍵-能曲線密切相關(guān)的另一個宏觀特性。隨著溫度的升高，原子獲得能量，能夠“移升”到能量勢阱的側(cè)壁。第二十三張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月圖a表明在相應(yīng)于能量E*的溫度下，有兩個相同E*的x值。如果假定原子在這兩個位置之間振動，那么，中間點就表示平均間距。畫出一系列等能量線段，連接其中點，我們看到平均原子間距隨溫度升高而增大。在一定的溫度范圍內(nèi)，可以用線性方程表示這種關(guān)系：式中，xe為溫度T時的平衡間距，x0為參考溫度T0時的平衡間距，ath為線膨脹系數(shù) 第二十四張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月隨著鍵-能