a 晶态
b 非晶态
二氧化硅结构示意图
晶体具有明显、固定的熔点，伴有体积与性 能的突变。非晶体没有固定的熔点。
如：Tm(Fe)=1538℃, Tm(Cu)=1083℃
晶体有各向异性， 非晶体则各向同性。 各向异性：不同方向上的性能有差异。
3、晶体与非晶体的相互转化性
玻璃
金属
长时间保温
极快速凝固
“晶态玻璃”
不象玻璃板，金属玻璃不透明，不发脆，它们罕见的原子
结构使它们有着特殊的机械特性及磁力特性。普通金属由于晶 格缺陷而容易变形或弯曲导致永久性地变形。相比之下，金属 玻璃在变形后更容易弹回到初始形状。没有结晶缺陷使得金属 玻璃成为卓有成效的磁性材料。
2000年9月20日，在北京钢铁研究总院的非晶带材生产线上 成功地喷出了宽220mm、表面质量良好的非晶带材，它标志着 我国在该材料的研制和生产上达到国际先进水平。
• 二、金属键
在金属晶体中，金属原子失去价 电子后成为正离子， 所有价电 子成为自由电子并为整个原子集 团所公有， 所有自由电子围绕 所有原子核运动，形成电子云或 电子气。金属正离子沉浸在电子 云中，并依靠与自由电子之间的 静电作用结合起来，这种结合方 式称为金属键。
金属键没有方向性和饱和性。
结合键
1.1 金 属
• 一、金属原子的结构特点
金属原子最外层电子少，一般1-2个，最多不超 过3个。外层电子与原子核的结合力弱，容易脱离 原子核的束缚而变成自由电子，此时原子变为正离 子。因此金属元素常称为正电性元素。
过渡族金属元素（钛、钒、铬、锰、铁、钴、 镍等）的原子不仅容易丢失最外层的电子，还容易 丢失次外层1~2个电子。
1.2 金属的晶体结构
一、晶体的特性
1、晶体的概念
原子（离子、分子等）在三维空间有规则地周概念：原子（离子、分子等）在三维空 间无规则排列的物质。 ——玻璃、多数高分子材料等。
晶体：金刚石、NaCl等。
非晶体：蜂蜡、玻璃等。
二、晶体结构与空间点阵 1、晶体结构模型的建立
（1） 假设：原子为固定不动的刚球，每个原 子具有相同的环境。
（2）将原子、离子等抽象为几何点（阵点），建 立空间点阵、晶格的概念。
空间点阵
晶格
空间点阵：几何质点(原子)在空间排列的阵列。
晶 格：用假想的线连接各原子中心所构成的描述 原子排列方式的空间格架。
d0为原子的平衡距离， 此时吸引力与排斥 力相等，任何对平 衡位置的偏离，都 会立刻受到一个力 的作用，促使其回 到平衡位置。
结合能EAB（键能） 是排斥能和吸引能 的代数和。当原子 移至平衡距离d0时， 原子能量最低，最 稳定。
双原子作用模型说明： 1、当吸引力与排斥力相等时原子处于平衡位置。 2、当原子在平衡距离时，原子的能量最低、最稳定。 3、常见金属中的原子总是自发的趋于紧密排列，以保持最 稳定的状态。 4、所有的离子和原子都在各自的平衡位置上以平衡位置为 中心作微弱的热振动。温度越高热振动的振幅越大。
“金属玻璃”
非晶态新材料的发展：光、电、磁、耐蚀性、 高强度等方面的高性能。
金属玻璃是使金属熔体在瞬间冷凝，以致金属原子还处在
杂乱无章的状态，来不及排列整齐就被“冻结”。它兼有金属 和玻璃的优点，又克服了各自的弊病。金属玻璃具有一定的韧 性和刚性，强度高于钢，硬度超过高硬工具钢，断裂强度也比 一般的金属材料高得多。由于避免了晶间腐蚀，有着良好的化 学稳定性；还有良好的磁学性质。金属玻璃可用以制造高压容 器、火箭等关键部位的零部件。非晶态软磁材料还可以制造录 音、录像的磁头、磁带。人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不 烂”的“玻璃之王”。美国、西欧称之为“21世纪的材料”。
晶体的刚球模型
金属特性的金属键理论解释
金属特性的金属键理论解释
（4）金属键没有方向 性和饱和性，当金属 的两部分发生相对位 移时，金属正离子始 终被包围在电子云中， 结合键不会遭到破坏， 这样金属就能经受变 形而不断裂，使其具 有良好的塑性变形能 力。
•三、结合力与结合能
双原子作用模型 固态金属中两个原子之间的相互作用力包括：正离子与周 电子间的吸引力，正离子与正离子之间以电子与电子之间的 相互排斥力，吸引力力图使两个原子拉近，而排斥力却力图 使两个子分开。
共价键
碳的价电子是4个，得失电子的机会近似。 原子之间不产生电子的转移，相邻原子以 共用价电子形成稳定的电子满壳层，这种 由共用价电子对产生的结合键称为共价键 。
共价键结合力大，具有方向性， 故共价键材料强度高，硬度高， 脆性大，具有很好的绝缘性。
金刚石、单质硅、SiC等属 于共价键。
金属的一些特性，如具有良好的导电性、导热 性、塑性（延展性），具有金属光泽、不透明、 正的电阻温度系数等都与金属键有关。
液体
——固态物体按原子(离子、分子等)是否规则 排列分为两种：晶态、非晶态。
——晶态是热力学稳定的状态，而非晶态是热 力学不稳定的状态。理论上固态物体均应形成 晶态，但当动力学条件不具备时，就可能转变 为非晶态。
2、晶体与非晶体的区别 晶体中原子等质点是规则排列的， 非晶体中原子等质点无规则堆积在一起的。
第1章 金属的晶体结构
1.1 金属 1.2 金属的晶体结构 1.3 实际金属的晶体结构
本章重点与难点
• ①金属键；建立金属原子的结构模型 。 • ②建立晶格和晶胞的概念；最常见的晶体结构：
体心立方结构、面心立方结构、密排六方结构； 立方晶系的晶向指数和晶面指数。 • ③晶体中存在的缺陷：点缺陷、线缺陷（位错）、 面缺陷。
组成物质整体的质点(原子、分 子或离子)间的相互作用力。
原子间相互作用时，其吸引和排斥情况 的不同，从而形成了不同类型的结合键
离子键
结合键
共价键 金属键
离子键
当两种电负性相差大的原子(如碱金属元素 以与Na卤Cl族晶元体素为的例原，子离)子相晶互体靠中近，时正，负其离中子正间电有 很性强元的素吸钠引失力去，电故子离成子为晶正体离材子料，硬负度电高性，元强度 大素静，电氯脆引获性力得大结电，合子导在成电一为性起负差形离。成子离，子正键负。离子依靠