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1、重点与难点1.描述原子中电子的空间位置和能量的四个量子数；*2. 核外电子排布遵循 的原则;*3. 元素性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之间的关系； *4. 原子间结合键分类及其特点；5. 高分子链的近程和远程结构。 重要概念与名词主量子数n,轨道角动量量子数l,磁量子数m,自旋角动量量子数s； 能量最低原理，Pauli不相容原理，Hund规则；元素,元素周期表,周期,族； 结合键，金属键，离子键，共价键，范德华力，氢键； 高分子链，近程结构，结构单元，线性、支化、交联和三维网络分子结构； 无规、交替、嵌段和接枝共聚物； 全同立构、间同立构、无规立构，顺式、反式构型； 远程结构、数均
2、、重均相对分子质量，聚合度；热塑性、热固性塑料。由于高分子材料的相对分子质量可高达几十万甚至上百万，所包含的结 构单元可能不止一种，每一种结构单元又具有不同构型，而且结构单元之间可能 有不同键接方式与序列，故高分子的结构相当复杂。高分子结构包括高分子键结构和聚集态结构两方面。键结构又分近程结构和 远程结构。近程结构属于化学结构，又称一次结构，是指大分子链中原子的类型 和排列，结构单元的键接顺序、支化、交联以及取代基在空间的排布规律等。远 程结构又称二次结构，是指高分子的大小与形态，键的柔顺性及分子在各种环境 中所采取的构象。第二章概要重点与难点I. 选取晶胞的原则； 2.7个晶系， 14种布拉
3、菲空间点阵的特征；3. 晶向指数与晶面指数的标注；4. 晶面间距的确定与计算；5. 晶体的对称元素与32种点阵；6.极射投影与Wulff网；7. 三种典型金属晶体结构的晶体学特点；8. 晶体中的原子堆垛方式和间隙；9. 固溶体的分类及其结构特点；10. 影响固溶体固溶度的因素；II. 超结构的类型和影响有序化的因素；12. 中间相的分类及其结构特点；13.离子晶体的结构规则；14. NaCl型、AB型和硅酸盐晶体结构特点；15. 金刚石型共价晶体结构特点；16. 聚合物晶态结构模型，晶体形态及其 结构特点；17. 非晶态结构及其性能与晶体结构的区别。重要概念与名词晶体，非晶体； 晶体结构，空间
4、点阵，阵点，晶胞，7个晶系，14种布拉菲点阵； 宏观对称元素，微观对称元素，点群，空间群； 极射投影，极点，吴氏网，标准投影；晶向指数，晶面指数，晶向族，晶面族，晶带轴，共价面，晶面间距； 面心立方，体心立方，密排立方，多晶型性，同素异构体；点阵常数，晶胞原子数，配位数，致密度，四面体间隙，八面体间隙； 合金，相，固溶体，中间相，短程有序参数a,长程有序参数S； 置换固溶体，间隙固溶体，有限固溶体，无限固溶体，无序固溶体，有序固 溶体；正常价化合物，电子化合物，电子浓度，间隙相，间隙化合物，拓扑密堆相； 离子晶体，NaCl型结构，闪锌矿型结构，纤锌矿型结构，硅酸盐SiO44四 面体；共价晶体，
5、金刚石结构；聚集态结构，球晶，缨状微束模型，折叠链模型，伸直链模型； 玻璃，玻璃化转变温度U V W与u v t w之间的互换关系：U = u-i7 V =v-t, W = yv 1 1晶带定律：如+ +加=0立方晶系晶面间距计算公式:六方晶系晶面间距计算公式:电子浓度计算公式:物质通常有三种聚集状态：气态、液态和固态。而按照原子（或分子）排列的规 律性又可将固态物质分为两大类，晶体和非晶体。晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列；而非晶体的原子则是无规 则排列的。原子排列在决定固态材料的组织和性能中起着极重要的作用。金属、 陶瓷和高分子的一系列特性都和其原子的排列密切相关。一种物质是否以
6、晶体或以非晶体形式出现，还需视外部环境条件和加工制备 方法而定，晶态与非晶态往往是可以互相转化的。固态物质可分为晶体和非晶体两大类。晶体的性能是与内部结构密切相关的。 为了便于了解晶体结构，首先引入一个空间点阵的概念。根据每个阵点的周 围环境相同和六个点阵参数间的相互关系，可将晶体分为7个晶系，14种布拉 菲点阵。晶胞是能反映点阵对称性、具有代表性的基本单元（最小平行六面体）， 其不同方向的晶向和晶面可用密勒指数加以标注，并可采用极射投影方法来分析 晶面和晶向的相对位向关系。在晶体结构中，最常见的是面心立方（fee）、体心立方（bee）和密排六方（hep） 三种典型结构，其中fee和hep系密
7、排结构，具有最高的致密度和配位数。这三 种典型结构的晶胞分别含有4、2、6个原子。利用刚球模型可以算出晶体结构中 的间隙，以及点阵常数与原子半径之间的关系。金属晶体的结合键是金属键，故往往构成具有高度对称性的简单晶体结构，如 fee、bee和hep等。但是，工业上广泛使用的金属材料绝大多数是合金。由于 合金元素的加入，使形成的合金相结构变得复杂。合金组元之间的相互作用及其 所形成的合金相的性质主要是由它们各自的电化学因素、原子尺寸因素和电子浓 度三个因素控制的。合金相基本上可分为固溶体和中间相两大类。 固溶体保持溶剂的晶体结构类型。根据溶质在固溶体点阵中的位置可分为置换固 溶体和间隙固溶体；按
8、固溶度则分为有限固溶体和无限固溶体；而按溶质在固溶 体中的排布则分为无序固溶体和有序固溶体；若按溶剂分类则有第一类固溶体和 第二类固溶体之分。中间相的晶体结构不同于其组元的结构，它通常可用化合物 的化学分子式表示。中间相根据其主导影响因素可分为正常价化合物，电子化合 物，间隙相与间隙化合物，拓扑密堆相等。离子晶体是以正负离子为结合单元的，其结合键为离子键。Pauling在实验基础 上，用离子键理论，归纳总结出离子晶体的如下结构规则：负离子配位多面体规 则、电价规则、负离子多面体共用顶、棱和面的规则，不同种类正离子配位多面 体间连接规则和节约规则等。它们在分析、理解晶体结构时简单明瞭，突出了结
9、构特点。典型的离子晶体结构是NaCl型，自然界有几百种化合物都属于此种结构。它属 于立方晶系，Fm3m空间群，可以看成分别由Na+和CL-构成两个fee结构相互在 棱边上穿插而成。在无机非金属材料中，硅酸盐晶体结构尤其复杂，有孤岛状、组群状、链状、层 状和骨架状结构等。但它们有一个共同特点，即均具有SiO44-四面体，并遵循 由此导出的硅酸盐结构定律。共价晶体是以共价键结合。共价晶体的共同特点是配位数服从8-N法则（N为原 子的价电子数）。最典型的共价晶体结构是金刚石结构。它属于复杂的fee结构，可视为两个fee 晶胞沿体对角线相对位移1/4距离穿插而成。聚合物晶态结构是其聚集态结构（三次结构
10、）中的一大类。由于大分子结构的缘 故，聚合物的结晶是分子结晶，一个大分子可以贯穿若干个晶胞，结晶速度慢且 存在结晶不完整性。聚合物的晶态多种多样，主要由单晶、片晶、球晶、树枝状晶、孪晶和串晶等。 由于聚合物的晶态结构相当复杂，可用缨状微束模型、折叠链模型、伸直链模型、 串晶或球晶结构模型以及Hosemann模型来加以描述。固态物质中除各种晶体外，另一大类称为非晶体。由于非晶态物质内的原子排列 在三维空间不具有长程有序和周期性，故决定了它在性质上是各向同性的，且没 有固定的熔点（对玻璃而言，存在一个玻璃转变温度）。但是应注意固态物质虽 有晶体和非晶体之分，然在一定条件下，两者是可以相互转换的。第
11、三章概要在实际晶体中，由于原子（或离子、分子）的热运动，以及晶体的形成条件、 冷热加工过程和其他辐射、杂质等因素的影响，实际晶体中原子的排列不可能那 样规则、完整，常存在各种偏离理想结构的情况，即晶体缺陷。晶体缺陷对晶体 的性能，特别是对那些结构敏感的性能，如屈服强度、断裂强度、塑性、电阻率、 磁导率等有很大的影响。另外晶体缺陷还与扩散、相变、塑性变形、再结晶、氧 化、烧结等有着密切关系。因此，研究晶体缺陷具有重要的理论与实际意义。 理想的完整晶体是不存在的。在实际晶体中，总存在着偏离理想结构的区域 - 晶体缺陷，这在高分子材料中，尤其严重。按其几何特征，晶体缺陷分为点缺陷、 线缺陷和面缺陷三
12、大类。点缺陷包括空位、间隙原子、杂质或溶质原子等。点缺陷通常是由于原子的热运 动并存在能量起伏而导致的。在一定温度下，点缺陷处于不断产生和复合的过程 中。当这两个过程达到平衡时，此时的点缺陷浓度就是该温度下的平衡浓度。它 根据热力学理论求得：河 I比上丿另外晶体中的点缺陷还可通过高温淬火、冷变形以及高能 粒子的辐照效应等形成。此时晶体点缺陷浓度往往超过其平衡浓度，称为过饱和 点缺陷。晶体的线缺陷表现为各种类型的位错。位错的概念是在研究晶体滑移过 程时提出的。它相当于滑移面上已滑移区和未滑移区的交界线。位错按几何特征 分为刃型位错和螺型位错两大类。但实际晶体中大量存在的是混合位错。柏氏矢 量b是
13、一个反映位错周围点阵畸变总积累的重要物理量。该矢量的方向表示位错 的性质与位错的取向，即位错运动导致晶体滑移的方向；该矢量的模丨b丨表示了畸变的程度，称为位错的强度，而且lb丨。一根位错线具有唯一的柏氏矢量，这是柏氏矢量的守恒性所决定的。柏氏矢量不仅决定位错的 组态及其运动方向，而且对位错的一系列属性，如位错的应力场、应变能，位错 的受力状态，位错增殖与交互作用，位错反应等都有很大影响。对刃型位错，运 动方式有滑移和攀移两种，而对螺型位错，则只能滑移，但由于其滑移面不是唯 一的，故可进行交滑移或双交滑移。位错的组态，分布及密度大小对材料性能影 响很大。材料塑性变形就是大量位错运动的结果。位错理
14、论可用来解释材料的屈 服现象、加工硬化和弥散强化机制。晶界、亚晶界、相界、层错等属于晶体的面 缺陷。根据界面两侧晶粒的位向差，晶界分为小角度晶界和大角度晶界。小角度 晶界又可分为倾斜晶界、扭转晶界等，它们的结构可用相应的位错模型来描述。 多晶材料中大量存在的是大角度晶界。大角度晶界的结构较复杂，其中原子排列 不规则，不能用位错模型来描述。有人提出用重合位置点阵模型来描述，但它 仅适用特殊位向，尚不能解释两晶粒处于任意位向差的晶界结构。多相合金中同一相中的界面也是晶界和亚晶界，不同相之间的界面是相界。相界 的结构有共格、半共格和非共格三类，单相合金或多相合金中的层错和孪晶界都 是共格界。共格界面
15、的界面能最低重点与难点1. 点缺陷的形成与平衡浓度；2. 柏氏矢量的确定，物理意义及守恒性；3. 位错的基本类型和特征；4. 分析归纳位错运动的两种基本形式：滑移和 攀移的特点；5. 分析运动位错的交割及其所形成的扭折或割阶不同情况；6. 比较螺型位错与刃型位错二者应力场畸变能的异同点； 7. 作用于位错的 组态力、位错的线张力、外加切应力、位错附近原子实际所受的力、以及位 错间的交互作用力相互之间的关系与区别；8. 位错的增值机制；9. 堆垛层错与不全位错；10. 位错反应的条件；11. Thompson四面体；12.扩展位错的生成、宽度和运动；13. 小角度和大角度晶界模型；14. 晶界能
16、与晶界特性；15. 孪晶界与相界。重要概念与名词点缺陷，线缺陷，面缺陷； 空位，间隙原子，肖脱基空位，弗兰克尔空位； 点缺陷的平衡浓度，热平衡点缺陷，过饱和点缺陷，色心，电荷缺陷； 刃型位错，螺型位错，混合位错，全位错，不全位错；柏氏回路，柏氏矢量，柏氏矢量的物理意义，柏氏矢量的守恒性； 位错的滑移，位错的交滑移，位错的攀移，位错的交割，割阶，扭折； 位错的应力场，位错的应变能，线张力，滑移力，攀移力； 位错密度，位错增殖，弗兰克-瑞德位错源，L-C位错，位错塞积； 堆垛层错，肖克莱不全位错，弗兰克不全位错； 位错反应，几何条件，能量条件； 可动位错，固定位错，汤普森四面体； 扩展位错，层错能，扩展位错的宽度，扩展位错束集，扩展位错交滑移； 晶界，亚晶界，小角度晶界，对称倾斜晶界，不对称倾斜晶界，扭转晶界;
