材料结构基本知识分析.ppt

第一章材料结构的基本知识 ◆ 第一节原子结构 ◆ 第二节原子结合键 ◆ 第三节原子排列方式 第四节晶体材料的组织 第五节材料的稳态结构与亚稳态结构 概述 不同的材料具有不同的性能,同 一材料经过加工也会有不同的性能, 这些都归结与内部的结构不同。 结构大致可分为四个层次:原子 结构、原子结合键、材料中原子的排 列以及晶体材料的显微组织。 第一节原子结构 、原子的电子排列 原子—可看成是原子核及分布在核 周围的电子组成。 原子核—中子和质子组成,核的体 积很小,集中了原子的绝大部 分质量 电子—绕着原子核在一定的轨道 上旋转质量虽可忽略,但电子 的分部却是原子结构中最重要 的问题,它不仅决定单个原子 的行为,也对工程材料内部原 子的结合及某些性能起着决定 性作用 电子运动的轨道: 由四个量子数决定,分别是主量子数 次量子数、磁量子数及自旋量子数。 主量子数—决定电子离核远近和能量高 低的主要参数。 次量子数—量子轨道并不一定总是球形 的,次量子数反映了轨道的形状,各轨道 在原子核周围的角度分布不同。它也影响 轨道的能级,按S、P、d、f依次升高。 磁量子数—确定了轨道的空间取向, 以m表示。没有外磁场时,处于同一亚 壳层而空间取向不同的电子具有相同 的能量,但在外加磁场下,不同空间 取向轨道的能量会略有所差别。 自旋量子数m=+12,-1/2,表示 在每个状态下可以存在自旋方向相反 的两个电子。 主量子数次量子数磁量子数考虑自旋各壳层 壳层序号亚壳层状规第的状量子数后总电子 态 态数目的状态数目 2(=2×12) 25 2 2 3 3d 1131351357 22626 8(=2×22 18(=2×3 10 2 32(=2×4 10 14 原子核外电子的分部与四个量子 有关,且服从下述两个基本原理: (1)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。 (2)最低能量原理电子总是优先占 据能量低的轨道,使系统处于最低的能 二、元素周期表及性能的周期性变化 原子周期律—早在1869年,俄国化 学家已发现了元素性质是按原子相对 质量的增加而程周期性的变化。这正 是由于原子核外电子的排列是随原子 序数的增加呈周期性变化。 族—周期表上竖的各列。同一族元 素具有相同的外壳层电子数,同一族 素具有非常相似的化学性能 总结 各个元素所表现的行为或性质一定 会呈现同样的周期性变化,因为原子结 构从根本上决定了原子间的结合键,从 而影响元素的性质。