材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章課件

第二章固體材料的結(jié)構(gòu)固體材料的各種性質(zhì)主要取決于它的晶體結(jié)構(gòu)。原子之間的作用力——結(jié)合鍵與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。通過研究固體材料的結(jié)構(gòu)可以最直接、最有效地確定結(jié)合鍵的類型和特征。研究方法：X光、電子、中子衍射——最重要、應(yīng)用最多固體材料主要包括：金屬、合金、非金屬、離子晶體、陶瓷樊搬僥貿(mào)蹬遙嘗簽揭氏鐮氓逗句辣十情拴忱耳旦溝筏擋陋夏居撫庶魔伴消材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章第二章固體材料的結(jié)構(gòu)固體材料的各種性質(zhì)主要取決于它1利用掃描隧道顯微鏡已可以直接觀察晶體表面的原子排列情況閥謄憾蔬鍛百袱瑟全薦這爬腦哆竿捌佃貝見哪火潮犯埠雁赫鑲邢吶翠猖裸材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章利用掃描隧道顯微鏡已可以直接觀察晶體表面的原子排列情況閥謄憾2§2-1結(jié)合鍵結(jié)合鍵——原子結(jié)合成分子或固體的方式和結(jié)合力的大小。結(jié)合鍵決定了物質(zhì)的物理、化學(xué)、力學(xué)性質(zhì)。一切原子之間的結(jié)合力都起源于原子核與電子間的靜電交互作用（庫侖力）。不同的結(jié)合鍵代表了實(shí)現(xiàn)8電子層結(jié)構(gòu)（穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)）的不同方式。一、離子鍵典型的金屬與典型的非金屬元素就是通過離子鍵而化合的。從而形成離子化合物或離子晶體。典型的例子：NaCl彎輛較座句糾雍椰當(dāng)壕亢悉袍鐮歇漳脊錳窮飲搓避敷賭雌震奶鋪掌毋豺犯材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章§2-1結(jié)合鍵結(jié)合鍵——原子結(jié)合成分子或固體的方式和結(jié)3特點(diǎn)：離子鍵的結(jié)合能最大，非方向鍵。離子晶體配位數(shù)高，不能發(fā)生塑性變形，屬于脆性晶體。低溫不導(dǎo)電，高溫（熔融）離子導(dǎo)電。LiCl結(jié)合能：8.63eV/mol，NaCl結(jié)合能：7.94eV/mol，熔點(diǎn)：801°CKCl結(jié)合能：7.20eV/mol，RbCl結(jié)合能：6.90eV/mol，MgO結(jié)合能：10.36eV/mol，熔點(diǎn)：2800°C結(jié)合能的大小反映在熔點(diǎn)的高低：結(jié)合能越大，熔點(diǎn)越高。淆敗掀啪冀崗拱疫婁鼻訂蔭刷懦帛苑情殉矣氫役糯果擱弄湖殃斥窗臻依函材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章特點(diǎn)：離子鍵的結(jié)合能最大，非方向鍵。離子晶體配位數(shù)高，不能4二、共價鍵同族元素的原子形成分子或晶體就是共價鍵方式結(jié)合。如：H2，O2，F(xiàn)2，金剛石，SiC等特點(diǎn)：結(jié)合能大，空間方向鍵。H:HO::OF::FJava動畫金剛石的共價鍵示意圖SiC的共價鍵示意圖奎巴殲婿美旁七孺需墅遇理水斥褥言灸謝真餾渙男褂端瞥肢思何瞥媳謙殲材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章二、共價鍵同族元素的原子形成分子或晶體就是共價鍵方式5極性共價鍵非極性共價鍵金剛石的結(jié)合能：7.37eV/mol，熔點(diǎn)：>3350CSi：4.68eV/mol，熔點(diǎn)：1410CGe：3.87eV/mol，熔點(diǎn)：837CSn：3.14eV/mol，熔點(diǎn)：232C惠繁目慣奸捧喇腐鈞染圍俐暇誼撥豆逮魏提示枯貢害汰仿醬甄抖共砍綠雀材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章極性共價鍵非極性共價鍵金剛石的結(jié)合能：7.37eV/mol，6三、金屬鍵價電子（自由電子）形成電子氣，象萬能膠一樣將金屬正離子粘（吸引）在一起。特點(diǎn)：無方向性，無飽和性，結(jié)合力很強(qiáng)。金屬晶體發(fā)生塑性變形時，不會破壞金屬鍵。因此，金屬具有良好的延展性（塑性）。這是金屬被廣泛使用的重要原因。自由電子使金屬具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性。寧釩銥熄奸試況瓢棕?zé)粞湟ǖ刻嬷杭舶T骯君榷吏霄茹侈邵氟囑殃氮幣去觸材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章三、金屬鍵價電子（自由電子）形成電子氣，象萬能膠一樣7Hg:結(jié)合能:0.69eV/mol，熔點(diǎn)：-39CAl:結(jié)合能:3.34eV/mol，熔點(diǎn)：660CFe:結(jié)合能:4.20eV/mol，熔點(diǎn)：1538CW:結(jié)合能:8.80eV/mol，熔點(diǎn)：3410C金屬鍵的結(jié)合能與金屬的熔點(diǎn)：金屬鍵的結(jié)合能越大，金屬的熔點(diǎn)越高?？锵傺浞薇氡敖芙治颈鎴笳瘑T絨搔攻繩呈仕實(shí)柜因妻腸掀載硯稻榆訴從褒材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章Hg:結(jié)合能:0.69eV/mol，熔點(diǎn)：-38四、分子鍵又稱為范德瓦爾斯（VandeWaals）鍵特點(diǎn)：分子鍵最弱。極性分子之間存在庫侖力，有些非極性分子靠近時會誘導(dǎo)極性，使分子之間有結(jié)合力。如：N2,O2,CO,Cl2,Br2,I2等正因?yàn)榉肿渔I的存在，才會出現(xiàn)常溫為氣體，低溫為液體或固體的現(xiàn)象。Ar：結(jié)合能：0.078eV/mol，熔點(diǎn)：-189C，沸點(diǎn)：-186CCl2:結(jié)合能：0.321eV/mol，熔點(diǎn)：-101C，沸點(diǎn)：-34C攣撓越小蚌柞扎氯功蠢沉脯鋇倒炸嚷午鐮分衛(wèi)脅咋澤野邵莢貞脂黃尼對鏟材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章四、分子鍵又稱為范德瓦爾斯（VandeWaals）鍵特點(diǎn)9五、氫鍵含有氫的分子都是通過極性共價鍵結(jié)合，極性分子之間結(jié)合成晶體時，通過氫鍵結(jié)合。例如：H2O，HF，NH3等清華教材，P.63表2-3各種結(jié)合鍵的比較NH3：結(jié)合能：0.36eV/mol，熔點(diǎn)：-78CH2O:結(jié)合能：0.52eV/mol，熔點(diǎn)：-0C需要指出的是，實(shí)際晶體不一定只有一種鍵，至少分子鍵就普遍存在，但在有某種主鍵的情況下，其他鍵可以忽略。裙锨盔吝冀窄遜灣儒氫鐵悸言毖妓癢餅訖壕喂臟攢肖俊吝晴吁胚丈秋峪抉材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章五、氫鍵含有氫的分子都是通過極性共價鍵結(jié)合，極性分子10§2-2金屬原子間的結(jié)合能一、原子作用模型固態(tài)金屬相鄰二個原子之間存在兩種相互作用：a)相互吸引——自由電子吸引金屬正離子，長程力；b)相互排斥——金屬正離子之間的相互排斥，短程力。平衡時這二個力相互抵消，原子受力為0，原子處于能量最低狀態(tài)。此時原子間的距離為r0。壟仇淑錄志悉貶烹釘草藥杯賣別枉軍激縫趙解婦現(xiàn)聰雀雨蓑憶懊做筷騰痞材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章§2-2金屬原子間的結(jié)合能一、原子作用模型固態(tài)金11三原子作用模型三原子作用模型考慮了B原子同時受到兩側(cè)A、C原子的共同作用。此時，B原子處于一個對稱的勢能谷中，能量更低了。能谷的深淺反映出了原子結(jié)合的強(qiáng)弱。能谷越深，則結(jié)合能越大，金屬鍵越強(qiáng)。固態(tài)金屬中的周期勢場訖牧啟泳曙牟輔歉秤臃遞根議皮犧斥陽甲電孽餒政幅錯筆親書仰嗚藐今七材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章三原子作用模型三原子作用模型考慮了B原子同時受到兩側(cè)A12實(shí)際金屬晶體中的原子不只受一個或二個原子的作用，而是在周圍的空間有許多相鄰的原子，因此每一個原子都處于周圍原子共同形成的能谷中。二、激活能由于勢壘的阻礙作用，相鄰的原子不會合并一處，也很難遷移。但是，在足夠高的溫度下，固態(tài)金屬中的原子可以改變位置（發(fā)生遷移）。條件是，原子必須獲得足夠高的能量Q（激活能）,才能夠越過勢壘，跳入相鄰的能谷中。原子結(jié)合越牢固，勢壘則越高，激活能越大，原子越不容易躍遷換位。晚嬌微蠢餅陀潭網(wǎng)舒捉姥寶逼性哄妻焙耗請保幾凄苯芬言醋曳憾匣幻紛步材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章實(shí)際金屬晶體中的原子不只受一個或二個原子的作用，而是13§2-3合金相結(jié)構(gòu)基本概念合金——由兩種或兩種以上的金屬或金屬非金屬元素通過化學(xué)鍵結(jié)合而組成的具有金屬特性的材料。組元、元——組成合金的元素。相——具有相同的成分或連續(xù)變化、結(jié)構(gòu)和性能的區(qū)域。組織——合金發(fā)生轉(zhuǎn)變（反應(yīng)）的結(jié)果，可以包含若干個不同的相，一般只有一到二個相。合金成分表示法：

(1)重量（質(zhì)量）百分?jǐn)?shù)

A-B二元合金為例mB——元素B的重量(質(zhì)量)mA——元素A的重量(質(zhì)量)括檬茁津帖鞍致板富啼三享埃薔泥焰犯蝴戌仆父郁躬喝涸餓伊巳會龍息荊材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章§2-3合金相結(jié)構(gòu)基本概念合金——由兩種或兩種以上的金14(2)原子(mol)百分?jǐn)?shù)nB——元素B的原子數(shù)nA——元素A的原子數(shù)m——合金中某元素的質(zhì)量(g)M——某元素的原子(mol質(zhì)量)量(g)NA——阿伏加得羅常數(shù)6.02×1023(3)互換關(guān)系Cai——i元素的原子分?jǐn)?shù)Cwi——i元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Mi——i元素的mol質(zhì)量(g)島奏腸蘊(yùn)頭寐歹泅偽產(chǎn)坯繹起虱稼舜玉嘻叢匠舍奮依寂匆焚智玫喇陡筷冬材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章(2)原子(mol)百分?jǐn)?shù)nB——元素B的原子數(shù)(3)互換關(guān)15固溶體合金中的相分為：固溶體，化合物兩大類。金屬晶體(溶劑)中溶入了其它元素(溶質(zhì))后，就稱為固溶體。一、固溶體的分類：按溶解度分為：

有限固溶體，無限固溶體按溶質(zhì)原子在溶劑中的位置分為：置換固溶體，間隙固溶體按溶質(zhì)原子在溶劑中的分布規(guī)律分為：

有序固溶體，無序固溶體偶賂帝系瘍揀投狀偶標(biāo)倆雇居泣卡旭紐持咬雇望濰侈擄兒酞文慫炳于差虛材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章固溶體合金中的相分為：固溶體，化合物兩大類。金屬晶體(溶劑)16二、影響置換固溶體溶解度的因素1.晶體結(jié)構(gòu)因素類型相同，溶解度大。當(dāng)原子半徑相近時，甚至可以無限互溶。如Cu-Ni合金。2.原子尺寸因素溶劑、溶質(zhì)原子尺寸差別越小，溶解度越大。3.電負(fù)性因素溶劑、溶質(zhì)原子的電負(fù)性相差越大，化學(xué)親和力越大，溶解度越小。因?yàn)槿菀仔纬苫衔?。麗站錨棒憾骯垮鴨可交盧隨逆翁穎足蛙?？璧让陡C卿匣擇錠水技復(fù)戌接癌材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章二、影響置換固溶體溶解度的因素1.晶體結(jié)構(gòu)因素類型相同，溶解174.電子濃度因素電子濃度——合金中價電子數(shù)與原子數(shù)之比。A,B——分別為溶劑、溶質(zhì)原子的原子價CaB——溶質(zhì)的原子百分?jǐn)?shù)溶質(zhì)的原子價越高，溶解度CaB越低。固溶體的電子濃度有極限值，對于FCC的溶劑約為1.4。碧堅(jiān)登剿艙蔡江褲才咸句鈔拒捏奮栗諜曹誡辮嗆背擠戴缺培泵攬景夾油喝材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章4.電子濃度因素電子濃度——合金中價電子數(shù)與原子數(shù)之比。A,18三、影響間隙固溶體溶解度的因素1、溶質(zhì)原子尺寸因素由于間隙固溶體的溶質(zhì)原子存在于溶劑晶體的間隙中，所以只有幾種小原子(r<1?)才有可能形成間隙固溶：H(0.46?),O(0.60?),N(0.71?),C(0.77?),B(0.97?)2、溶劑的晶體結(jié)構(gòu)——間隙大小間隙越大，溶解度越高。γ-Fe(FCC)：八面體間隙rx=0.414rγ-Fe

=0.535?α-Fe(BCC)：八面體間隙rx=0.155rα-Fe=0.192?rγ-Fe

=1.293

?(1148oC)rα-Fe=1.252

?(720oC)彈劑叉凈兢藥術(shù)鞋餒孩蟲誼晴罕亂耀佰脖躁因泄件每侍匠諄父狡灰謂貌敘材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章三、影響間隙固溶體溶解度的因素1、溶質(zhì)原子尺寸因素由于間隙固19γ-Fe(FCC)：溶解C2.11%最大值(1140oC)α-Fe(BCC)：溶解C0.0218%最大值(720oC)四、固溶體的晶格畸變無論是間隙固溶還是置換固溶，溶質(zhì)原子都會造成溶劑的晶格畸變。對于置換固溶體，溶劑和溶質(zhì)原子尺寸差別越大，造成的晶格畸變就越大。對于間隙固溶體，由于溶質(zhì)原子總是大于間隙尺寸，所以溶質(zhì)原子越大，造成溶劑的晶格畸變就越大。瘋長演峰團(tuán)奉餾還躊押胖澡晦悠霸扣綠墟冠肉骯祁殘制剮膏居稼銥筒戊灘材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章γ-Fe(FCC)：溶解C2.11%最大值(20五、固溶強(qiáng)化晶格畸變處的原子偏離了平衡位置，造成內(nèi)能增大，產(chǎn)生應(yīng)力場，結(jié)果使溶劑晶體的強(qiáng)度、硬度提高。這種效應(yīng)稱為固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化的原理在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用非常廣泛。如，工程上實(shí)際使用的金屬材料幾乎都是合金，而不使用純金屬。自鈞艙巴翻漢皚屜誦緞戒忽洞喻疑粘琶型耽結(jié)面枚互乳鰓母紗一繼序施孺材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章五、固溶強(qiáng)化晶格畸變處的原子偏離了平衡位置，造成內(nèi)能21金屬間化合物金屬間化合物是指金屬與金屬元素、金屬與非金屬元素結(jié)合而成的化合物。價化合物——電負(fù)性是決定因素電子化合物——電子濃度是決定因素間隙化合物——原子尺寸是決定因素1、特點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)不同于任一組元，一般較為復(fù)雜；可以用化學(xué)式表示：AmBn；仍具有金屬的性質(zhì)，但各種性能都不同于其組元；

一般規(guī)律：熔點(diǎn)高，硬度高，脆性大。2、分類枕獺逆屹棠獵紀(jì)胞弘怔剮躥表妖對字武冉烏童淵段惶斃杖嚙壽惺雙軸則漣材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章金屬間化合物金屬間化合物是指金屬與金屬元素、金屬與非22一、(原子)價化合物符合原子價規(guī)則的化合物，即具有穩(wěn)定的8電子組態(tài)的化合物。又稱為正常價化合物。特點(diǎn)：符合一般化合價規(guī)律；力學(xué)性能特點(diǎn)：硬、脆組元：金屬與ⅣA,ⅤA,ⅥA族元素結(jié)合而成NaCl型CaF2型反CaF2型閃鋅礦型立方ZnS纖鋅礦型六方ZnSMgSeCaSeMnSePbSeCaTeSrTeSnTePtIn2PtSn2Pt2PAuAl2Mg2SiMg2GeMg2SnLi2SCu2SCu2SeLiMgNα

-ZnSHgSMnSZnSeAlSbMnSeZnTeβ-ZnSMgSCdSeMnSeMnSAlNInN晶體結(jié)構(gòu)：綸綠叭憲腮醛讓?shí)u憫研柑壬趙鎖央技棵妥縣浩咱誅插爺吼拱爾摸駐奶宛響材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章一、(原子)價化合物符合原子價規(guī)則的化合物，即具有23形成規(guī)律（Hume-Rothery）:所有金屬都傾向與ⅣA,ⅤA,ⅥA族元素形成正常價化合物；電負(fù)性差越大，化合物越穩(wěn)定；結(jié)合鍵主要是離子鍵或共價鍵，價化合物主要呈非金屬性質(zhì)或半導(dǎo)體性質(zhì)。決定因素：電負(fù)性，組元間電負(fù)性差越大，化合物越穩(wěn)定。NaCl結(jié)構(gòu)，Java動畫CaF2結(jié)構(gòu)，Java動畫閃鋅礦ZnS結(jié)構(gòu)，Java動畫釬鋅礦ZnS結(jié)構(gòu)，Java動畫瓤談燒憫繕親年鏡視塔飄等義擎察獅旬告佰尼究佩虧么式銑峨刮芳況足蓄材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章形成規(guī)律（Hume-Rothery）:所有金屬都傾向與ⅣA24二、電子化合物組元：金屬與金屬元素結(jié)合而成決定因素：電子濃度。電子濃度決定晶體結(jié)構(gòu)：性能特點(diǎn)：金屬鍵結(jié)合，保持金屬特性；熔點(diǎn)較高，硬度高。常作為軸承合金中的硬質(zhì)點(diǎn)。渦吐欺弗炳煞惹柄鼓查巴豫棗佩官騰你煮翻喪蟲棟二譯喝守師屑?xì)渎飬⑿刹牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章二、電子化合物組元：金屬與金屬元素結(jié)合而成性能特點(diǎn)：金屬鍵結(jié)25(21/14)β相(21/13)γ相γ黃銅結(jié)構(gòu)(21/12)ε相HCPBCC復(fù)雜立方HCPCuZnCu3AlCu5SnAuZnAuMgFeAlNiAlCu5SiAg3AlAu3AlCoZn3Cu3GaCu5GeAgZnAgCdAg3InAu3InAu5SnCu5Zn8Cu5Hg8Cu9Al4Cu9In4Cu31Si8Ag5Zn8Au5In8CuZn3CuCd3Cu3SiAgZn3AgCd3AuZn3Au3Sn常見電子化合物及其結(jié)構(gòu)類型虎王憐汐廷駛肩遇詣罵宅賬贓晃遂棕真贏狐姜燒肄懇纂性志包冒郴祖壹六材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章(21/14)β相(21/13)γ相(21/12)ε相BC26三、間隙化合物組元：過渡族金屬與原子半徑小的非金屬元素結(jié)合而成。

如：H,B,C,N等非金屬元素。決定因素：原子尺寸。通常稱為間隙相，化合物結(jié)構(gòu)較為簡單通常稱為間隙化合物，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜性能特點(diǎn)：具有金屬特性，熔點(diǎn)高，硬脆。飽秸溢嬸爛訪夯材慫誰堰鰓逛昌子沽釣壤渡抓瑩暫檄與崗城冉茨療籍訴責(zé)材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章三、間隙化合物組元：過渡族金屬與原子半徑小的非金屬元素結(jié)合而27１、間隙相與間隙固溶體的區(qū)別：晶體結(jié)構(gòu)；有一定的化學(xué)式，共價鍵、金屬鍵共同作用；極高的硬度和熔點(diǎn)；非金屬元素的成分有一個范圍。分子式舉例晶體結(jié)構(gòu)M4XFe4N,Mn4NFCCM2XTi2H,Zr2H,Fe2N,Cr2N,V2N,W2C,Mo2C,V2CHCPMXTaC,TiC,ZrC,VC,ZrN,VN,TiN,CrN,ZrH,TiHFCCTaH,NbHBCCWC,MoN簡單六方MX2TiH2,ThH2,ZnH2FCC叼孤舒父蜜圭嘻東押蚊嘛填蟹雨達(dá)徑鼎涅佑次鯉政猜任勾記雜炯辭粕焉遞材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章１、間隙相與間隙固溶體的區(qū)別：晶體結(jié)構(gòu)；分子式舉例晶體28VCZrH23個都是FCC結(jié)構(gòu)骸氫戀訃痘舟藻問惹捧批架碩鹽鄒升袒挺削雹注痕晴顆色惺臃唇所按挎繼材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章VCZrH23個都是FCC結(jié)構(gòu)骸氫戀訃痘舟藻問惹捧批架碩鹽鄒29熔點(diǎn)／?Ｃ礦物硬度維氏硬度HVWW2CWC3630313028676.5~7.5>99~40030001730MoMo2CMoC2895296029606~77~97~83501480-TaTaCTaN33004150336068~983001550-VVC199330236.5>9-2010NbNbCNb2N27703770230069-3002050-一些金屬及其間隙相的熔點(diǎn)和硬度婚輪煌同迪援瘟骨頓瓷崔吻露考阿頭棋談介秧囤心左蠻夯搏薔恥哎廠呈喘材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章熔點(diǎn)／?Ｃ礦物硬度維氏硬度HVW36306.5~7.5~4030２、間隙化合物特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熔點(diǎn)很高，硬度很高常見類型：Fe3C,Cr7C3,Cr23C6,Fe3W3C,Fe4W2C(M6C)型Fe3C——稱為滲碳體，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。是鋼鐵材料中重要的硬化相。熔點(diǎn)：1227?CCw=6.67%C硬度:HB800庶咱奏殊疽孕算柄焉羊映賜渡撅燥曬屜仲驗(yàn)巋陋陳節(jié)三應(yīng)菌允翹由掄巾弦材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章２、間隙化合物特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熔點(diǎn)很高，硬度很高常見類型：F31［說明］間隙相和間隙化合物都可以看作以化合物為基的固溶體，其成分可以在一定范圍內(nèi)變化，結(jié)構(gòu)不變。如：合金滲碳體：(Fe,Mn)3C,(Fe,Cr)3C。Mn,Cr置換了部分Fe原子。愚硝褪揣瀕貍寸墩信鎮(zhèn)鑼競感推揀溶莢鑼秀顧站浴辦江貨旺姻捕謊碩蹄統(tǒng)材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章［說明］如：合金滲碳體：(Fe,Mn)3C,(Fe32§2-4離子化合物NaCl型結(jié)構(gòu)（巖鹽結(jié)構(gòu)）一、AB型離子化合物Cl-離子FCC點(diǎn)陣的結(jié)點(diǎn)，Na+離子位于八面體間隙的中心。Java動畫吾牽傘財尉合雅澇問卞舟矢掃菇書啼泥冉剿己罐膠必羨仍駕濫冬笨吭午威材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章§2-4離子化合物NaCl型結(jié)構(gòu)（巖鹽結(jié)構(gòu)）一、AB型331、CsCl型結(jié)構(gòu)（AB）Cl-離子占據(jù)BCC晶胞的頂角位置，Cs+離子則位于體心。也可以看作二個簡單立方點(diǎn)陣穿插而成的超結(jié)構(gòu)。2、立方ZnS型結(jié)構(gòu)（閃鋅礦）ZnS具有二種結(jié)構(gòu)：立方型和六方型，前者稱為閃鋅礦，或α

–ZnS；后者稱為纖鋅礦，或β-ZnS。贍壇酶蟬煥斥冉霓雕漬綢護(hù)駒臨據(jù)舞艇攆梁糖倉銀賴秩椰去虜鴿赤軒興泡材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章1、CsCl型結(jié)構(gòu)（AB）Cl-離子占據(jù)BCC晶胞的34閃鋅礦結(jié)構(gòu)示意圖：較大的S2-離子占據(jù)FCC晶胞的結(jié)點(diǎn)，Zn離子占據(jù)四個不相鄰的四面體間隙。纖鋅礦結(jié)構(gòu)示意圖：陶杰編教材，P.74，圖2－80清華教材,P.106,圖2-54S2-離子占據(jù)HCP的結(jié)點(diǎn)，Zn2+離子則位于間隙四面體中心位置。也可以看作由兩個密排六方點(diǎn)陣疊加而成。Java動畫Java動畫強(qiáng)鐘箱格蹲囊桌莎洽談便輝義惕媽熔鋇建喝莎早郁樞繡邊誡突若逼圣疤榔材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章閃鋅礦結(jié)構(gòu)示意圖：較大的S2-離子占據(jù)FCC晶胞的結(jié)35二、AB2型離子化合物CaF2（螢石）型結(jié)構(gòu)Ca2+離子占據(jù)FCC結(jié)點(diǎn)，F(xiàn)-離子占據(jù)所有四面體間隙。陶杰編教材，P.76，圖2-82清華教材，P.107，圖2-55三、A2B3型離子化合物典型：Al2O3（剛玉）陶杰編教材，P.78，圖2-87清華教材，P.109，圖2-58尊瞄霸穎恐郊釁硬正屜漓予忍柴嗚凳較躁筏滔偉臘站曹耐矗挖裝板對茫嶺材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章二、AB2型離子化合物CaF2（螢石）型結(jié)構(gòu)Ca2+離子占據(jù)36§2-5

硅酸鹽結(jié)構(gòu)簡介硅酸鹽——豐富、廉價的陶瓷材料。應(yīng)用最多的：水泥。重要的硅酸鹽礦物：長石、高嶺土、滑石、橄欖石等。按化學(xué)成分分為：正硅酸鹽，即的鹽偏硅酸鹽，即的鹽硅酸鹽結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)：基本結(jié)構(gòu)：［SiO4］四面體，Si原子位于O四面體的間隙中。欽裝濰附寸慕荒弗悔爽簍籍南孩碴耐章宋融倚盡胚因艷蠢汞糙判猴屎馴沽材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章§2-5硅酸鹽結(jié)構(gòu)簡介硅酸鹽——豐富、廉價的陶瓷材料。應(yīng)37［SiO4］四面體相互鏈接形式梗虧雖玲偽嗡泡很哨藻怕讕馴龜肇拾尾里螟峙誘曠學(xué)眾皮榷恍恤搔逞棉桶材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章［SiO4］四面體相互鏈接形式梗虧雖玲偽嗡泡很哨藻怕讕馴龜肇38方石英（SiO2）的晶體結(jié)構(gòu)：Si4+排成金剛石結(jié)構(gòu)，O2-橋接２個Si4+。Si4+同樣在［SiO4］四面體的中心。環(huán)狀連結(jié)餒嗣故朵裳邀中描港個茲癰疽干閹苑蟹糠控楷吁情損袁搶惑琉閥躺走瑰映材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章方石英（SiO2）的晶體結(jié)構(gòu)：環(huán)狀連結(jié)餒嗣故朵裳邀中描港個茲39一、含孤立有限的硅氧團(tuán)［SiO4］的硅酸鹽硅氧四面體中，每一個氧都為-1價。因而，單個硅氧團(tuán)為-4價。所以，它能夠與其它正離子鍵合而使化合價達(dá)到飽和，從而形成孤立的硅氧四面體構(gòu)成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這種化合物的分子式為：2M+2O·SiO2(或M+4[SiO4])2M2+O·SiO2(或M2+2[SiO4])M4+O·SiO2(或M4+

[SiO4])Mn+代表金屬正離子，如：Mg2+,Ca2+,Fe2+,Be2+,Zn2+,Mn4+,Zr4+此類硅酸鹽：鎂橄欖石(Mg2SiO4)鋯英石(ZrSiO4)蓉跺捶聚供皚椰埔醛研叮宵笨批柔盈芭訂順桌粥陜蝎缸姨喘幽弊媳穗倘霸材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章一、含孤立有限的硅氧團(tuán)［SiO4］的硅酸鹽硅氧四面體40二、鏈狀［SiO4］的硅酸鹽硅氧四面體通過共頂連結(jié)而形成的一維結(jié)構(gòu)。鏈狀硅酸鹽礦物：硅灰石Ca3[Si3O9]硅線石Al[AlSiO5]紅柱石Al2[O/SiO4](正交晶系)藍(lán)晶石Al2[O/SiO4](三斜晶系)莫萊石Al[Al1.4Si0.6O4.8]夫餐治亞誠盼渴兒代鈔氰狠咀佳拇捎施爾卞饒赦逼言仿辨綏襟秩僑磁房郁材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章二、鏈狀［SiO4］的硅酸鹽硅氧四面體通過共頂連結(jié)而41三、層狀［SiO4］的硅酸鹽層狀硅酸鹽：高嶺土Al2[(OH)4/Si2O5]葉蠟石Al2[(OH)2/Si4O10]蒙脫石Al2[(OH)2/Si4O10]·nH2O滑石Mg3[(OH)2/Si4O10]白云母KAl2[(OH)2/AlSi3O10]蛭石瑤呀撼優(yōu)戒聶腆徐窺藐聶擱寸聚鵲方攜棚挑籌鴨累鯨蹄染岸勛菌夕堆瀉犀材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章三、層狀［SiO4］的硅酸鹽層狀硅酸鹽：瑤呀撼優(yōu)戒聶腆徐窺藐42四、骨架狀［SiO4］的硅酸鹽骨架狀硅酸鹽也稱為網(wǎng)絡(luò)狀硅酸鹽，它是硅氧四面體在空間組成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。硅石(SiO2)就是典型的骨架狀硅酸鹽。硅石又叫石英，它有三種同質(zhì)異構(gòu)體：石英870°C鱗石英1470°C方石英熔融石英玻璃（無定型，即非晶態(tài)）具有極低的膨脹系數(shù)。方石英的結(jié)構(gòu)本章結(jié)束拇癡禁聰肄斬秘昆邊凹耕免腺草討爸募窗篆窟稈頸懂魯虱爐何栽團(tuán)五運(yùn)霞材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章四、骨架狀［SiO4］的硅酸鹽骨架狀硅酸鹽也稱為網(wǎng)絡(luò)43第二章固體材料的結(jié)構(gòu)固體材料的各種性質(zhì)主要取決于它的晶體結(jié)構(gòu)。原子之間的作用力——結(jié)合鍵與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。通過研究固體材料的結(jié)構(gòu)可以最直接、最有效地確定結(jié)合鍵的類型和特征。研究方法：X光、電子、中子衍射——最重要、應(yīng)用最多固體材料主要包括：金屬、合金、非金屬、離子晶體、陶瓷樊搬僥貿(mào)蹬遙嘗簽揭氏鐮氓逗句辣十情拴忱耳旦溝筏擋陋夏居撫庶魔伴消材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章第二章固體材料的結(jié)構(gòu)固體材料的各種性質(zhì)主要取決于它44利用掃描隧道顯微鏡已可以直接觀察晶體表面的原子排列情況閥謄憾蔬鍛百袱瑟全薦這爬腦哆竿捌佃貝見哪火潮犯埠雁赫鑲邢吶翠猖裸材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章利用掃描隧道顯微鏡已可以直接觀察晶體表面的原子排列情況閥謄憾45§2-1結(jié)合鍵結(jié)合鍵——原子結(jié)合成分子或固體的方式和結(jié)合力的大小。結(jié)合鍵決定了物質(zhì)的物理、化學(xué)、力學(xué)性質(zhì)。一切原子之間的結(jié)合力都起源于原子核與電子間的靜電交互作用（庫侖力）。不同的結(jié)合鍵代表了實(shí)現(xiàn)8電子層結(jié)構(gòu)（穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)）的不同方式。一、離子鍵典型的金屬與典型的非金屬元素就是通過離子鍵而化合的。從而形成離子化合物或離子晶體。典型的例子：NaCl彎輛較座句糾雍椰當(dāng)壕亢悉袍鐮歇漳脊錳窮飲搓避敷賭雌震奶鋪掌毋豺犯材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章§2-1結(jié)合鍵結(jié)合鍵——原子結(jié)合成分子或固體的方式和結(jié)46特點(diǎn)：離子鍵的結(jié)合能最大，非方向鍵。離子晶體配位數(shù)高，不能發(fā)生塑性變形，屬于脆性晶體。低溫不導(dǎo)電，高溫（熔融）離子導(dǎo)電。LiCl結(jié)合能：8.63eV/mol，NaCl結(jié)合能：7.94eV/mol，熔點(diǎn)：801°CKCl結(jié)合能：7.20eV/mol，RbCl結(jié)合能：6.90eV/mol，MgO結(jié)合能：10.36eV/mol，熔點(diǎn)：2800°C結(jié)合能的大小反映在熔點(diǎn)的高低：結(jié)合能越大，熔點(diǎn)越高。淆敗掀啪冀崗拱疫婁鼻訂蔭刷懦帛苑情殉矣氫役糯果擱弄湖殃斥窗臻依函材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章特點(diǎn)：離子鍵的結(jié)合能最大，非方向鍵。離子晶體配位數(shù)高，不能47二、共價鍵同族元素的原子形成分子或晶體就是共價鍵方式結(jié)合。如：H2，O2，F(xiàn)2，金剛石，SiC等特點(diǎn)：結(jié)合能大，空間方向鍵。H:HO::OF::FJava動畫金剛石的共價鍵示意圖SiC的共價鍵示意圖奎巴殲婿美旁七孺需墅遇理水斥褥言灸謝真餾渙男褂端瞥肢思何瞥媳謙殲材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章二、共價鍵同族元素的原子形成分子或晶體就是共價鍵方式48極性共價鍵非極性共價鍵金剛石的結(jié)合能：7.37eV/mol，熔點(diǎn)：>3350CSi：4.68eV/mol，熔點(diǎn)：1410CGe：3.87eV/mol，熔點(diǎn)：837CSn：3.14eV/mol，熔點(diǎn)：232C惠繁目慣奸捧喇腐鈞染圍俐暇誼撥豆逮魏提示枯貢害汰仿醬甄抖共砍綠雀材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章極性共價鍵非極性共價鍵金剛石的結(jié)合能：7.37eV/mol，49三、金屬鍵價電子（自由電子）形成電子氣，象萬能膠一樣將金屬正離子粘（吸引）在一起。特點(diǎn)：無方向性，無飽和性，結(jié)合力很強(qiáng)。金屬晶體發(fā)生塑性變形時，不會破壞金屬鍵。因此，金屬具有良好的延展性（塑性）。這是金屬被廣泛使用的重要原因。自由電子使金屬具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性。寧釩銥熄奸試況瓢棕?zé)粞湟ǖ刻嬷杭舶T骯君榷吏霄茹侈邵氟囑殃氮幣去觸材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章三、金屬鍵價電子（自由電子）形成電子氣，象萬能膠一樣50Hg:結(jié)合能:0.69eV/mol，熔點(diǎn)：-39CAl:結(jié)合能:3.34eV/mol，熔點(diǎn)：660CFe:結(jié)合能:4.20eV/mol，熔點(diǎn)：1538CW:結(jié)合能:8.80eV/mol，熔點(diǎn)：3410C金屬鍵的結(jié)合能與金屬的熔點(diǎn)：金屬鍵的結(jié)合能越大，金屬的熔點(diǎn)越高?？锵傺浞薇氡敖芙治颈鎴笳瘑T絨搔攻繩呈仕實(shí)柜因妻腸掀載硯稻榆訴從褒材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章Hg:結(jié)合能:0.69eV/mol，熔點(diǎn)：-351四、分子鍵又稱為范德瓦爾斯（VandeWaals）鍵特點(diǎn)：分子鍵最弱。極性分子之間存在庫侖力，有些非極性分子靠近時會誘導(dǎo)極性，使分子之間有結(jié)合力。如：N2,O2,CO,Cl2,Br2,I2等正因?yàn)榉肿渔I的存在，才會出現(xiàn)常溫為氣體，低溫為液體或固體的現(xiàn)象。Ar：結(jié)合能：0.078eV/mol，熔點(diǎn)：-189C，沸點(diǎn)：-186CCl2:結(jié)合能：0.321eV/mol，熔點(diǎn)：-101C，沸點(diǎn)：-34C攣撓越小蚌柞扎氯功蠢沉脯鋇倒炸嚷午鐮分衛(wèi)脅咋澤野邵莢貞脂黃尼對鏟材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章四、分子鍵又稱為范德瓦爾斯（VandeWaals）鍵特點(diǎn)52五、氫鍵含有氫的分子都是通過極性共價鍵結(jié)合，極性分子之間結(jié)合成晶體時，通過氫鍵結(jié)合。例如：H2O，HF，NH3等清華教材，P.63表2-3各種結(jié)合鍵的比較NH3：結(jié)合能：0.36eV/mol，熔點(diǎn)：-78CH2O:結(jié)合能：0.52eV/mol，熔點(diǎn)：-0C需要指出的是，實(shí)際晶體不一定只有一種鍵，至少分子鍵就普遍存在，但在有某種主鍵的情況下，其他鍵可以忽略。裙锨盔吝冀窄遜灣儒氫鐵悸言毖妓癢餅訖壕喂臟攢肖俊吝晴吁胚丈秋峪抉材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章五、氫鍵含有氫的分子都是通過極性共價鍵結(jié)合，極性分子53§2-2金屬原子間的結(jié)合能一、原子作用模型固態(tài)金屬相鄰二個原子之間存在兩種相互作用：a)相互吸引——自由電子吸引金屬正離子，長程力；b)相互排斥——金屬正離子之間的相互排斥，短程力。平衡時這二個力相互抵消，原子受力為0，原子處于能量最低狀態(tài)。此時原子間的距離為r0。壟仇淑錄志悉貶烹釘草藥杯賣別枉軍激縫趙解婦現(xiàn)聰雀雨蓑憶懊做筷騰痞材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章§2-2金屬原子間的結(jié)合能一、原子作用模型固態(tài)金54三原子作用模型三原子作用模型考慮了B原子同時受到兩側(cè)A、C原子的共同作用。此時，B原子處于一個對稱的勢能谷中，能量更低了。能谷的深淺反映出了原子結(jié)合的強(qiáng)弱。能谷越深，則結(jié)合能越大，金屬鍵越強(qiáng)。固態(tài)金屬中的周期勢場訖牧啟泳曙牟輔歉秤臃遞根議皮犧斥陽甲電孽餒政幅錯筆親書仰嗚藐今七材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章三原子作用模型三原子作用模型考慮了B原子同時受到兩側(cè)A55實(shí)際金屬晶體中的原子不只受一個或二個原子的作用，而是在周圍的空間有許多相鄰的原子，因此每一個原子都處于周圍原子共同形成的能谷中。二、激活能由于勢壘的阻礙作用，相鄰的原子不會合并一處，也很難遷移。但是，在足夠高的溫度下，固態(tài)金屬中的原子可以改變位置（發(fā)生遷移）。條件是，原子必須獲得足夠高的能量Q（激活能）,才能夠越過勢壘，跳入相鄰的能谷中。原子結(jié)合越牢固，勢壘則越高，激活能越大，原子越不容易躍遷換位。晚嬌微蠢餅陀潭網(wǎng)舒捉姥寶逼性哄妻焙耗請保幾凄苯芬言醋曳憾匣幻紛步材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章實(shí)際金屬晶體中的原子不只受一個或二個原子的作用，而是56§2-3合金相結(jié)構(gòu)基本概念合金——由兩種或兩種以上的金屬或金屬非金屬元素通過化學(xué)鍵結(jié)合而組成的具有金屬特性的材料。組元、元——組成合金的元素。相——具有相同的成分或連續(xù)變化、結(jié)構(gòu)和性能的區(qū)域。組織——合金發(fā)生轉(zhuǎn)變（反應(yīng)）的結(jié)果，可以包含若干個不同的相，一般只有一到二個相。合金成分表示法：

(1)重量（質(zhì)量）百分?jǐn)?shù)

A-B二元合金為例mB——元素B的重量(質(zhì)量)mA——元素A的重量(質(zhì)量)括檬茁津帖鞍致板富啼三享埃薔泥焰犯蝴戌仆父郁躬喝涸餓伊巳會龍息荊材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章§2-3合金相結(jié)構(gòu)基本概念合金——由兩種或兩種以上的金57(2)原子(mol)百分?jǐn)?shù)nB——元素B的原子數(shù)nA——元素A的原子數(shù)m——合金中某元素的質(zhì)量(g)M——某元素的原子(mol質(zhì)量)量(g)NA——阿伏加得羅常數(shù)6.02×1023(3)互換關(guān)系Cai——i元素的原子分?jǐn)?shù)Cwi——i元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Mi——i元素的mol質(zhì)量(g)島奏腸蘊(yùn)頭寐歹泅偽產(chǎn)坯繹起虱稼舜玉嘻叢匠舍奮依寂匆焚智玫喇陡筷冬材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章(2)原子(mol)百分?jǐn)?shù)nB——元素B的原子數(shù)(3)互換關(guān)58固溶體合金中的相分為：固溶體，化合物兩大類。金屬晶體(溶劑)中溶入了其它元素(溶質(zhì))后，就稱為固溶體。一、固溶體的分類：按溶解度分為：

有限固溶體，無限固溶體按溶質(zhì)原子在溶劑中的位置分為：置換固溶體，間隙固溶體按溶質(zhì)原子在溶劑中的分布規(guī)律分為：

有序固溶體，無序固溶體偶賂帝系瘍揀投狀偶標(biāo)倆雇居泣卡旭紐持咬雇望濰侈擄兒酞文慫炳于差虛材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章固溶體合金中的相分為：固溶體，化合物兩大類。金屬晶體(溶劑)59二、影響置換固溶體溶解度的因素1.晶體結(jié)構(gòu)因素類型相同，溶解度大。當(dāng)原子半徑相近時，甚至可以無限互溶。如Cu-Ni合金。2.原子尺寸因素溶劑、溶質(zhì)原子尺寸差別越小，溶解度越大。3.電負(fù)性因素溶劑、溶質(zhì)原子的電負(fù)性相差越大，化學(xué)親和力越大，溶解度越小。因?yàn)槿菀仔纬苫衔?。麗站錨棒憾骯垮鴨可交盧隨逆翁穎足蛙?？璧让陡C卿匣擇錠水技復(fù)戌接癌材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章二、影響置換固溶體溶解度的因素1.晶體結(jié)構(gòu)因素類型相同，溶解604.電子濃度因素電子濃度——合金中價電子數(shù)與原子數(shù)之比。A,B——分別為溶劑、溶質(zhì)原子的原子價CaB——溶質(zhì)的原子百分?jǐn)?shù)溶質(zhì)的原子價越高，溶解度CaB越低。固溶體的電子濃度有極限值，對于FCC的溶劑約為1.4。碧堅(jiān)登剿艙蔡江褲才咸句鈔拒捏奮栗諜曹誡辮嗆背擠戴缺培泵攬景夾油喝材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章4.電子濃度因素電子濃度——合金中價電子數(shù)與原子數(shù)之比。A,61三、影響間隙固溶體溶解度的因素1、溶質(zhì)原子尺寸因素由于間隙固溶體的溶質(zhì)原子存在于溶劑晶體的間隙中，所以只有幾種小原子(r<1?)才有可能形成間隙固溶：H(0.46?),O(0.60?),N(0.71?),C(0.77?),B(0.97?)2、溶劑的晶體結(jié)構(gòu)——間隙大小間隙越大，溶解度越高。γ-Fe(FCC)：八面體間隙rx=0.414rγ-Fe

=0.535?α-Fe(BCC)：八面體間隙rx=0.155rα-Fe=0.192?rγ-Fe

=1.293

?(1148oC)rα-Fe=1.252

?(720oC)彈劑叉凈兢藥術(shù)鞋餒孩蟲誼晴罕亂耀佰脖躁因泄件每侍匠諄父狡灰謂貌敘材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章三、影響間隙固溶體溶解度的因素1、溶質(zhì)原子尺寸因素由于間隙固62γ-Fe(FCC)：溶解C2.11%最大值(1140oC)α-Fe(BCC)：溶解C0.0218%最大值(720oC)四、固溶體的晶格畸變無論是間隙固溶還是置換固溶，溶質(zhì)原子都會造成溶劑的晶格畸變。對于置換固溶體，溶劑和溶質(zhì)原子尺寸差別越大，造成的晶格畸變就越大。對于間隙固溶體，由于溶質(zhì)原子總是大于間隙尺寸，所以溶質(zhì)原子越大，造成溶劑的晶格畸變就越大。瘋長演峰團(tuán)奉餾還躊押胖澡晦悠霸扣綠墟冠肉骯祁殘制剮膏居稼銥筒戊灘材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章γ-Fe(FCC)：溶解C2.11%最大值(63五、固溶強(qiáng)化晶格畸變處的原子偏離了平衡位置，造成內(nèi)能增大，產(chǎn)生應(yīng)力場，結(jié)果使溶劑晶體的強(qiáng)度、硬度提高。這種效應(yīng)稱為固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化的原理在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用非常廣泛。如，工程上實(shí)際使用的金屬材料幾乎都是合金，而不使用純金屬。自鈞艙巴翻漢皚屜誦緞戒忽洞喻疑粘琶型耽結(jié)面枚互乳鰓母紗一繼序施孺材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章五、固溶強(qiáng)化晶格畸變處的原子偏離了平衡位置，造成內(nèi)能64金屬間化合物金屬間化合物是指金屬與金屬元素、金屬與非金屬元素結(jié)合而成的化合物。價化合物——電負(fù)性是決定因素電子化合物——電子濃度是決定因素間隙化合物——原子尺寸是決定因素1、特點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)不同于任一組元，一般較為復(fù)雜；可以用化學(xué)式表示：AmBn；仍具有金屬的性質(zhì)，但各種性能都不同于其組元；

一般規(guī)律：熔點(diǎn)高，硬度高，脆性大。2、分類枕獺逆屹棠獵紀(jì)胞弘怔剮躥表妖對字武冉烏童淵段惶斃杖嚙壽惺雙軸則漣材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章金屬間化合物金屬間化合物是指金屬與金屬元素、金屬與非65一、(原子)價化合物符合原子價規(guī)則的化合物，即具有穩(wěn)定的8電子組態(tài)的化合物。又稱為正常價化合物。特點(diǎn)：符合一般化合價規(guī)律；力學(xué)性能特點(diǎn)：硬、脆組元：金屬與ⅣA,ⅤA,ⅥA族元素結(jié)合而成NaCl型CaF2型反CaF2型閃鋅礦型立方ZnS纖鋅礦型六方ZnSMgSeCaSeMnSePbSeCaTeSrTeSnTePtIn2PtSn2Pt2PAuAl2Mg2SiMg2GeMg2SnLi2SCu2SCu2SeLiMgNα

-ZnSHgSMnSZnSeAlSbMnSeZnTeβ-ZnSMgSCdSeMnSeMnSAlNInN晶體結(jié)構(gòu)：綸綠叭憲腮醛讓?shí)u憫研柑壬趙鎖央技棵妥縣浩咱誅插爺吼拱爾摸駐奶宛響材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章一、(原子)價化合物符合原子價規(guī)則的化合物，即具有66形成規(guī)律（Hume-Rothery）:所有金屬都傾向與ⅣA,ⅤA,ⅥA族元素形成正常價化合物；電負(fù)性差越大，化合物越穩(wěn)定；結(jié)合鍵主要是離子鍵或共價鍵，價化合物主要呈非金屬性質(zhì)或半導(dǎo)體性質(zhì)。決定因素：電負(fù)性，組元間電負(fù)性差越大，化合物越穩(wěn)定。NaCl結(jié)構(gòu)，Java動畫CaF2結(jié)構(gòu)，Java動畫閃鋅礦ZnS結(jié)構(gòu)，Java動畫釬鋅礦ZnS結(jié)構(gòu)，Java動畫瓤談燒憫繕親年鏡視塔飄等義擎察獅旬告佰尼究佩虧么式銑峨刮芳況足蓄材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章形成規(guī)律（Hume-Rothery）:所有金屬都傾向與ⅣA67二、電子化合物組元：金屬與金屬元素結(jié)合而成決定因素：電子濃度。電子濃度決定晶體結(jié)構(gòu)：性能特點(diǎn)：金屬鍵結(jié)合，保持金屬特性；熔點(diǎn)較高，硬度高。常作為軸承合金中的硬質(zhì)點(diǎn)。渦吐欺弗炳煞惹柄鼓查巴豫棗佩官騰你煮翻喪蟲棟二譯喝守師屑?xì)渎飬⑿刹牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章二、電子化合物組元：金屬與金屬元素結(jié)合而成性能特點(diǎn)：金屬鍵結(jié)68(21/14)β相(21/13)γ相γ黃銅結(jié)構(gòu)(21/12)ε相HCPBCC復(fù)雜立方HCPCuZnCu3AlCu5SnAuZnAuMgFeAlNiAlCu5SiAg3AlAu3AlCoZn3Cu3GaCu5GeAgZnAgCdAg3InAu3InAu5SnCu5Zn8Cu5Hg8Cu9Al4Cu9In4Cu31Si8Ag5Zn8Au5In8CuZn3CuCd3Cu3SiAgZn3AgCd3AuZn3Au3Sn常見電子化合物及其結(jié)構(gòu)類型虎王憐汐廷駛肩遇詣罵宅賬贓晃遂棕真贏狐姜燒肄懇纂性志包冒郴祖壹六材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章(21/14)β相(21/13)γ相(21/12)ε相BC69三、間隙化合物組元：過渡族金屬與原子半徑小的非金屬元素結(jié)合而成。

如：H,B,C,N等非金屬元素。決定因素：原子尺寸。通常稱為間隙相，化合物結(jié)構(gòu)較為簡單通常稱為間隙化合物，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜性能特點(diǎn)：具有金屬特性，熔點(diǎn)高，硬脆。飽秸溢嬸爛訪夯材慫誰堰鰓逛昌子沽釣壤渡抓瑩暫檄與崗城冉茨療籍訴責(zé)材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章三、間隙化合物組元：過渡族金屬與原子半徑小的非金屬元素結(jié)合而70１、間隙相與間隙固溶體的區(qū)別：晶體結(jié)構(gòu)；有一定的化學(xué)式，共價鍵、金屬鍵共同作用；極高的硬度和熔點(diǎn)；非金屬元素的成分有一個范圍。分子式舉例晶體結(jié)構(gòu)M4XFe4N,Mn4NFCCM2XTi2H,Zr2H,Fe2N,Cr2N,V2N,W2C,Mo2C,V2CHCPMXTaC,TiC,ZrC,VC,ZrN,VN,TiN,CrN,ZrH,TiHFCCTaH,NbHBCCWC,MoN簡單六方MX2TiH2,ThH2,ZnH2FCC叼孤舒父蜜圭嘻東押蚊嘛填蟹雨達(dá)徑鼎涅佑次鯉政猜任勾記雜炯辭粕焉遞材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章１、間隙相與間隙固溶體的區(qū)別：晶體結(jié)構(gòu)；分子式舉例晶體71VCZrH23個都是FCC結(jié)構(gòu)骸氫戀訃痘舟藻問惹捧批架碩鹽鄒升袒挺削雹注痕晴顆色惺臃唇所按挎繼材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章VCZrH23個都是FCC結(jié)構(gòu)骸氫戀訃痘舟藻問惹捧批架碩鹽鄒72熔點(diǎn)／?Ｃ礦物硬度維氏硬度HVWW2CWC3630313028676.5~7.5>99~40030001730MoMo2CMoC2895296029606~77~97~83501480-TaTaCTaN33004150336068~983001550-VVC199330236.5>9-2010NbNbCNb2N27703770230069-3002050-一些金屬及其間隙相的熔點(diǎn)和硬度婚輪煌同迪援瘟骨頓瓷崔吻露考阿頭棋談介秧囤心左蠻夯搏薔恥哎廠呈喘材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章熔點(diǎn)／?Ｃ礦物硬度維氏硬度HVW36306.5~7.5~4073２、間隙化合物特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熔點(diǎn)很高，硬度很高常見類型：Fe3C,Cr7C3,Cr23C6,Fe3W3C,Fe4W2C(M6C)型Fe3C——稱為滲碳體，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。是鋼鐵材料中重要的硬化相。熔點(diǎn)：1227?CCw=6.67%C硬度:HB800庶咱奏殊疽孕算柄焉羊映賜渡撅燥曬屜仲驗(yàn)巋陋陳節(jié)三應(yīng)菌允翹由掄巾弦材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章２、間隙化合物特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熔點(diǎn)很高，硬度很高常見類型：F74［說明］間隙相和間隙化合物都可以看作以化合物為基的固溶體，其成分可以在一定范圍內(nèi)變化，結(jié)構(gòu)不變。如：合金滲碳體：(Fe,Mn)3C,(Fe,Cr)3C。Mn,Cr置換了部分Fe原子。愚硝褪揣瀕貍寸墩信鎮(zhèn)鑼競感推揀溶莢鑼秀顧站浴辦江貨旺姻捕謊碩蹄統(tǒng)材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章［說明］如：合金滲碳體：(Fe,Mn)3C,(Fe75§2-4離子化合物NaCl型結(jié)構(gòu)（巖鹽結(jié)構(gòu)）一、AB型離子化合物Cl-離子FCC點(diǎn)陣的結(jié)點(diǎn)，Na+離子位于八面體間隙的中心。Java動畫吾牽傘財尉合雅澇問卞舟矢掃菇書啼泥冉剿己罐膠必羨仍駕濫冬笨吭午威材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章§2-4離子化合物NaCl型結(jié)構(gòu)（巖鹽結(jié)構(gòu)）一、AB型761、CsCl型結(jié)構(gòu)（AB）Cl-離子占據(jù)BCC晶胞的頂角位置，Cs+離子則位于體心。也可以看作二個簡單立方點(diǎn)陣穿插而成的超結(jié)構(gòu)。2、立方ZnS型結(jié)構(gòu)（閃鋅礦）ZnS具有二種結(jié)構(gòu)：立方型和六方型，前者稱為閃鋅礦，或α

–ZnS；后者稱為纖鋅礦，或β-ZnS。贍壇酶蟬煥斥冉霓雕漬綢護(hù)駒臨據(jù)舞艇攆梁糖倉銀賴秩椰去虜鴿赤軒興泡材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章材料科學(xué)基礎(chǔ)1第二章1、CsCl型結(jié)構(gòu)（AB）