材料科学基础课件目录导论超导材料：具有一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。四.材料性能金属材料：导电性，高的塑性和韧性，可作导体陶瓷材料：高硬度，较脆，可作绝缘体高分子材料:弹性模量，强度，塑性都很低，多数不导电五.内部结构划分层次：原子结构、结合键、原子的排列方式和显微组织六.内部结构决定性能举例：金属键材料内部有大量移动电子，使金属具有良好导电性。变形时金属键不会破坏，使金属具有良好塑性。金属键结合的原子排列紧密，晶体结构简单，金属密度高。共价键结合的材料，电子受束缚不能自由运动，通常不导电。共价键结合力很强，变形时要破坏局部键的结合，故材料硬而脆。原子排列不紧密，晶体结构复杂，故共价键晶体陶瓷密度低。七.材料科学定义：研究各种材料的结构、制备加工工艺与性能之间关系的学科。八.材料科学研究的内容：材料结构的基础知识、晶体结构、晶体缺陷、材料的相结构及相图、材料的凝固、材料中的原子扩散、热处理、工程材料概论等主要内容。第一章材料结构的基本知识第一节原子结构（1）主量子数n：决定原子中电子能量以及与核的平均距离，即电子所处的量子壳层。（n=1、2、3、4…）（2）次量子数l：也称为轨道角量子数，给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚壳层）。l=0、1、2、3…，这些亚壳层习惯上以s、p、d、f表示。（3）磁量子数m：给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。它基本上确定了轨道的空间取向。m=0、±1、±2、±3…。（4）自旋量子数（全名为自旋角动量量子数）ms：反映电子不同的自旋方向，ms=+1/2，-1/2。5.电子分布服原从理：(1)最低能量原理：原子总是优先占据能量低的轨道，使系统处于最低的能量状态。(2)泡利不相容原理：一个原子中不可能存在有四个量子数完全相同的两个电子。(3)Hund规则：在同一亚层中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋的方向相同。当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的，整个原子的能量最低。二.元素周期表14三.结论第二节原子结合键二.一次键高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下可以自由运动，即呈现离子导电性。2.共价键（1）通过共用电子对形成稳定结构（2）共价键键合的基本特点是核外电子云达到最大的重叠，形成“共用电子对”，有确定的方位，且配位数较小。（3）共价键在亚金属（碳、硅、锡、锗等）、聚合物和无机非金属材料中均占有重要地位。共价键晶体中各个键之间都有确定的方位，配位数比较小。共价键的结合极为牢固，故共价晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。共价形成的材料一般是绝缘体，其导电性能差。3.金属键（1）金属中的自由电子和金属正离子相互作用所构成键合称为金属键，例如Na、Mg、Al等。（2）金属键的基本特点是电子的共有化。（3）金属键既无饱和性又无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子相结合，并趋于形成低能量的密堆结构。当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时，不至于使金属键破坏，这就使金属具有良好延展性，并且，由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电和导热性能。三.二次键4.氢键氢键是一种特殊的分子间作用力，本质上与范德瓦耳斯键一样，它是由氢原子同时与两个电负性很大而原子半径较小的原子（O，F，N等）相结合而产生的具有比一般次价键大的键力。也是靠原子（或分子、原子团）的偶极吸引力结合起来的，只是氢键中氢原子起了关键作用。质上是一个裸露的质子，对另一个电负性值较大的原子Y表现出较强的吸引力，这样，氢原子便在两个电负性很强的原子（或原子团）之间形成一个桥梁，把二者结合。起来，成为氢键。所以氢键可以表达为：X-H—Y。氢与X原子（或原子团）为离子键结合，与Y之间为氢键结合，通过氢键将X、Y结合起来，X与Y可以相同或不同。氢键具有饱和性和方向性，氢键在高分子材料中特别重要。（3）混合键对于某一具体材料而言，似乎只具有单一的结合键，如金属应为金属键，ⅣA族元素应为共价键，电负性不同的元素应结合成离子键。然而，实际材料中单一结合键的情况并不是很多，大部分材料的内部原子结合键往往是各种键的混合。陶瓷化合物中出现离子键和共价键混合的情况很常见，通常金属正离子与非金属离子所组成的化合物不是纯粹的离子化合物，它们的性质不能仅用离子键理解。化合物中离子键的比例取决于组成元素中电负性差。电负性差相差越大，则离子键比例越高。鲍林推荐以下公式来确定化合物AB中离子结合键的相对值：另一种混合键表现为两种类型的键独立纯在例如一些气体分子以共价键结合，而分子凝聚则依靠范德瓦力。聚合物和许多有机材料的长链分子内部是共价键结合，链与链之间则