引产生的化学结合力。
第一章 工程材料类型及金属的晶体结构
1.1. 3 原子间键合 四、分子键：分子偶极间吸引力产生的化学结合力。
第一章 工程材料类型及金属的晶体结构
1. 1.3 原子间键合 五、氢键：氢原子因正负电子中心偏移产生的静电吸引
形成的化学结合力。
氢原子中唯一的电子被其它原子所共有（共价键结合），裸露 原子核 将与近邻分子的负端相互吸引——氢桥
► 缺点：目前性能高的价贵。
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1. 1. 3 原子间键合 一、离子键：正离子与负离子静电吸引产生的化
学结合力
第一章 工程材料类型及金属的晶体结构
1. 1. 3 原子间键合 二、共价键：原子间共用电子对产生的化学结合力
第一章 工程材料类型及金属的晶体结构
1.1. 3 原子间键合 三、金属键：金属正离子与“自由电子气”静电吸
第一章
工程材料类型及金属的晶体结构
第一章 工程材料类型及金属的晶体结构
主要内容
1.1 工程材料类型 1.2 晶体的概念
1.2.1 短程有序与长程有序 1.2.2 晶体结构的基本概念和类型 1.2.3 同素异构 1.3 晶体缺陷
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1.1 工程材料类型 工程材料是指具有一定性能，在特定条件下，能够承
1.2.晶体概念 1.2.1．短程有序与长程有序 短程有序：
第一章 工程材料类型及金属的晶体结构
1.2.晶体概念 1.2.2 晶体结构的基本概念和类型
｛晶
固态物质
体
组成晶体的原子或离子、分子呈规则、周期性 重复排列的固体；例如：水晶、天然水晶石
非晶体 组成非晶体的原子或离子、分子呈无规则排列
的固体。例如：松香、石蜡和玻璃
思考题：实际晶体结构和布 拉菲”空间点阵有何区别？
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1.2.2 晶体结构的基本概念和类型 5.常见的金属晶格类型 工业上使用的金属虽然有几十种，但除少数金 属具有复杂的晶体结构外，大多数金属均具有比较 简单的晶体结构。最常见的晶体结构只有三种，即 体心立方 （bcc） 面心立方 （fcc） 密排六方 （hcp） 前两种属于立方晶系，后一种属于六方晶系。
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1. 1.3 原子间键合 六、工程材料的键性 金属材料：金属键（绝大部分） 共价键（亚金属） 陶瓷材料：离子键、共价键 高分子材料：共价键、分子键
第一章 工程材料类型及金属的晶体结构
1.2.晶体概念 1.2.1．短程有序与长程有序 短程有序：原子在分子范围内按一定规律排列，而分
1.1 工程材料类型 ⑵ 按成分分类----四大类材料
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1.1.2 材料特征（characteristic）
（1）金属材料（metals） ► 优点：兼有良好力学性能（较高强度、刚度、塑性、韧性）及某 些理化性能（良好导电、导热性等）和较好的工艺性，价格便宜或适 中。大量用作结构材料，部分用作功能材料。 ► 缺点：地球上资源有限；高温及特殊环境中不能胜任。
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1.2.2 晶体结构的基本概念和类型 1．晶格（点阵）
为了便于研究晶体中原 子排列的情况，通常用一个 小钢球代替一个原子，并把 不停振动的原子当作在它平 衡位置上静止不动，这样金 属晶体结构就可用许多小钢 球互相紧密接触的堆砌模型 来表示（刚球模型）。
第一章 工程材料类型及金属的晶体结构
1.2.2 晶体结构的基本概念和类型 1．晶格（点阵）
• 进一步简化原子堆砌模型：可将一个 钢球原子视为一几何质点，用平行几 何线条在三维空间通过原子中心使其 相互连起来，这样就构成了一个几何 格架。
这种几何空间 置称为结点或阵点。
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担某种功能，被用来制取零件和元件的材料。 1.1.1 分类 ⑴ 按使用功能分类：
• 结构材料（structural material） 实现运动、传递运动，承担力、负荷为主（机械工程等）。
• 功能材料（functional material） 理化功能为主，力性为辅（导电材料、磁盘、光纤等）。
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子之间则随机无规律的连接在一起，这种结合方式称 为短程有序。多数以共价键、范德华键结合的材料往 往是短程有序。
SiO2一个Si原子与4个O原子 结合，而SiO2单元体间则随 机连接。
长程有序：原子在整个材料内部都按一定规律排列， 则称为长程有序。原子长程有序，即构成了整个晶体。
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1.1.2 材料特征 （3）高分子材料（高聚物，Polymer）
► 优点：较高弹性、耐磨性、绝缘性、抗腐蚀性、重量 轻，加工性好，原料丰富。
► 缺点：强度低；不耐高温（≤300℃）；易老化易燃。 （4）复合材料（Composites两种或多种材料复合而成）
► 优点：具有单一材料所不具备的优异性能；可按需要 进行人为设计、制造。
1.2.2 晶体结构的基本概念和类型 2. 晶胞 晶胞是晶格中能代表原子排列的最小几何单元体，它 是一个简单的多面体结构。G:\VIDEO\晶胞.AVI
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1.2.2 晶体结构的基本概念和类型 3．晶格常数 为研究晶胞的形状与大小， 通常用晶胞的三个棱边长度a、 b、c和棱边夹角α、β、γ六 个参数表示，棱边长度a、b、 c称为晶格常数，以nm（纳米） 为单位，1nm =10-9 m，以前用 Å度量，1Å=0.1nm。
（2）陶瓷材料（无机非金属材料，金属与非金属的化合物如 Al2O3、SiC）。
► 优点：优良理化性能（耐蚀、光、电、热学性能，绝缘性能等） 及极好的耐高温特性，且原料来源广泛。主要用在特殊场合（特殊陶 瓷）及日常（传统陶瓷）。 ► 缺点：性脆、难加工，可靠性差。
第一章 工程材料类型及金属的晶体结构
图1-1 晶格常数示意图
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1.2.2 晶体结构的基本概念和类型 4．晶胞类型 晶胞一共有14种类型，分属于7个晶系。 实际晶体结构都可抽象的归属于14种晶胞中的一种，并
用其描述其原子排列规律。14种晶胞类型是由布拉菲 （Bravais）于1848年根据“每个阵点周围具有相同环 境”的要求，利用数学方法推算出来的，而且只能有14 种，因此也称为“布拉菲”空间点阵。