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1、资料科学根底资料科学根底TheFundamentals(Elements,Principles)ofMaterialsScienceAnIntroductiontoMaterialsScience主讲 蔡 珣 戎咏华 沈耀实验 孟二扣 李晓玲 202.120.6./fms前言Introductionl资料(Materials)是国民经济的物质根底。l广义的资料包括人们的思想认识之外的一切物质(substance)l资料无处不在，无处不有我国资料的历史进程(Historicalperspective)l漫长而又曲折的历程：漫长而又曲折的历程：石斧湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑中国古代铁器的金相组织
2、湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄古代科技名著：古代科技名著：古代科技名著：古代科技名著：“ “考工考工考工考工记记先秦、先秦、先秦、先秦、“ “梦溪笔梦溪笔梦溪笔梦溪笔谈谈宋代沈宋代沈宋代沈宋代沈 括、括、括、括、“ “天工开物明代宋天工开物明代宋天工开物明代宋天工开物明代宋应应星星星星l明代后：封建统治、帝国主义侵略束缚了资料的开展明代后：封建统治、帝国主义侵略束缚了资料的开展 停滞形状停滞形状l解放后：资料科学遭到注重和开展，被列为现代技术三大支柱之一。解放后：资料科学遭到注重和开展，被列为现代技术三大支柱之一。l 一整套资料体系一整套资料体系 门类全齐门类全齐 数量数量 质量质量l 钢铁突破两
3、亿七千万吨钢铁突破两亿七千万吨 世界第一世界第一l 原子弹、氢弹、人造卫星、火箭原子弹、氢弹、人造卫星、火箭长征三号运征三号运载火箭在火箭在发射架上的射架上的图片片宝宝钢高炉高炉资料分类(ClassificationofMaterials)资料科学根底是研讨资料的成分、组织构造与性能之间关系资料科学根底是研讨资料的成分、组织构造与性能之间关系资料的微观构造资料的微观构造Microstructure of Microstructure of MaterialsMaterials 决议资料性质最为本质的决议资料性质最为本质的内在要素：组成资料各元素原内在要素：组成资料各元素原子构造，原子间相互作用
4、，相子构造，原子间相互作用，相互结合，原子或分子在空间的互结合，原子或分子在空间的陈列，运动规律，以及原子集陈列，运动规律，以及原子集合体的形貌特征合体的形貌特征 第一章原子构造和键合第一章原子构造和键合第一章原子构造和键合第一章原子构造和键合AtomicStructureandInteratomicAtomicStructureandInteratomicBondingBonding物质(Substance)是由原子atom组成在资料科学中，最为关怀原子的电子构造原子的电子构造原子间键合本质决议资料分类：金属 陶瓷 高分子 资料性能：物 化 力学11原子构造原子构造 Atomic Struc
5、ture Atomic Structure 一、物质的组成Substance Construction物质由无数微粒Particles聚集而成分子Molecule：单独存在 保管物质化学特性 dH2O=0.2nm M(H2)为2 Mprotein为百万原子Atom： 化学变化中最小微粒二、原子的构造二、原子的构造l18791879年年 J.J Thomson J.J Thomson 发现电子发现电子electron),electron),提示了原子内部提示了原子内部l19111911年年 E.Rutherford E.Rutherford提出原子构造有核模型提出原子构造有核模型l1913191
6、3年年 N.Bohr N.Bohr将将 lBohr atomic modelBohr atomic modell l描画原子中一个电子的空间和能量，可描画原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数用四个量子数quantum numbersquantum numbers表示表示l核外电子的排布electron configuration)规律三、元素周期表periodicTableoftheElements)l元素元素Element：具有一样核电荷的同一类原子：具有一样核电荷的同一类原子总称，共总称，共116种，核电荷数是划分元素的根据种，核电荷数是划分元素的根据l同位素同位素Isotope：具
7、有一样的质子数和不同中子：具有一样的质子数和不同中子数的同一元素的原子数的同一元素的原子ll元素有两种存在形状：游离态和化合态元素有两种存在形状：游离态和化合态FreeState&CombinedForm)l7个横行个横行 Horizontalrows)周期周期 period 按原子序数按原子序数 AtomicNumber)递递增的增的顺顺序从左至右序从左至右陈陈列列l18个个纵纵行行 column 16族族 Group ，7个主族、个主族、7个副族、个副族、1个个族、族、1个零族个零族 InertGases 最外最外层层的的电电子数一子数一样样，按，按电电子壳子壳层层数数递递增的增的顺顺序从
8、上而下序从上而下陈陈列。列。l原子序数核原子序数核电电荷数荷数周期序数周期序数电电子壳子壳层层数数l主族序数最主族序数最外外层层电电子子数数零族元素最外零族元素最外层电层电子数子数为为8 氦氦为为2 l价价电电子数子数 Valenceelectron l22原子原子间的的键合合 ( Bonding type with other atom) ( Bonding type with other atom)l一、金属键一、金属键Metallic bondingMetallic bonding典型金属原子构造：最外层电子数很少，即价电子典型金属原子构造：最外层电子数很少，即价电子valence el
9、ectronvalence electron极易极易 挣脱原子核之束缚而成为自在电子挣脱原子核之束缚而成为自在电子Free electronFree electron，构成电子云，构成电子云electron cloudelectron cloud金属中自在电子与金属正离子之间构成键合称为金属键金属中自在电子与金属正离子之间构成键合称为金属键l特点：电子共有化，既无饱和性又无方向性，构成低能量密堆构造特点：电子共有化，既无饱和性又无方向性，构成低能量密堆构造l性质：良好导电、导热性能，延展性好性质：良好导电、导热性能，延展性好二、离子键Ionic bonding) 多数盐类、碱类和金属氧化物l
10、特点：以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间陈列，l 且无方向性，无饱和性l 性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体 三、共价键covalent bonding 亚金属C、Si、Sn、 Ge，聚合物和无机非金属资料本质：由二个或多个电负性差不大的原子间经过共用电子对而成 l特点：饱和性 配位数较小 ，方向性s电子除外l性质：熔点高、质硬脆、导电才干差l 本质： 金属原子 带正电的正离子Cation l 非金属原子 带负电的负离子anion el四、范德华力Van der waals bonding)l包括：静电力(electrostatic)、诱导力(induction)和色散力(dis
11、persive force)l属物理键 ，系次价键，不如化学键强大，但能很大程度改动资料性质 l五、氢键Hydrogen bondingl 极性分子键 存在于HF、H2O、NH3中 ，在高分子中占重要位置，l 氢 原子中独一的电子被其它原子所共有共价键结合，裸露原子核l 将与近邻分子的负端相互吸引氢桥l 介于化学键与物理键之间，具有饱和性l33高分子高分子链High polymer Chain)High polymer Chain)l近程构造short-range Structure)l一、构造单元的化学组成the Chemistry of mer units)l1.碳链高分子 聚乙烯l主链以
12、C原子间共价键相结合 加聚反响制得l如 聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，聚甲基丙稀酸甲酯，聚丙烯l2.杂链高分子涤纶l主链除C原子外还有其它原子如O、N 、S等，并以共价键联接，缩聚反响而得，如聚对苯二甲酸乙二脂涤纶聚酯聚胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酚等l3.元素有机高分子 硅橡胶 l l主链中不含C原子，而由Si、 B 、P 、Al、 Ti 、As等元素与O组成，其侧链那么有机基团，故兼有无机高分子和有机高分子的特性，既有很高耐热和耐寒性，又具有较高弹性和可塑性，如硅橡胶l4.无机高分子二硫化硅l聚二氯氮化磷l主链既不含C原子，也不含有机基团，而完全由其它元素所组成，这类元素的成链才干较弱，故聚合物分子
13、量不高，并易水解二、高分子链构造单元的键合方式二、高分子链构造单元的键合方式bondingtapebondingtapel1.均聚物构造单元键接顺序l 单烯类单体中 除乙烯分子是完全对称的，其构造单元在分子链中的键接方法只需一种外，其它单体因有不对称取代，故有三种不同的键接方式以氯乙烯为例：头头尾尾头尾双烯类高聚物中，那么更复杂，除有上述三种，还依双键开启位置而不同 l2.共聚物的序列构造Copolymersl 按构造单元在分子链内陈列方式的不同分为三、高分子链的构造structure不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦受热固化便不能改动外形热固性thermosetting 四、高分子链的构型四、
14、高分子链的构型Molecular Molecular configurationsconfigurationsl链的构型系指分子中原子在空间的几何陈列，稳定的，欲改动之须经过化学键断裂才行l旋光异构体stereoisomerisml由烯烴单体合成的高聚物 在其构造单元中有一不对称C原子，故存在两种旋光异构单元 ，有三种陈列方式几何异构Geometrical isomerism 双烯类单体定向聚合时，可得到有规立构聚合物。但由于含有双键，且双键不能旋转，从而每一双就能够有 顺式 反式 两种异构体之分，对于大分子链而言就有称为几何异构二甲基丁二烯 二甲基丁二烯 远程构造远程构造Long-range
15、 Structure)Long-range Structure)l一、高分子的大小Molecular Sizel高分子的相对分子质量M不是均一的，具有多分散性l平均相对分子质量l高分子链中反复单元数目称为聚合度不仅影响高分子溶液和熔体的流变性质，对加工和运用也有很大影响 。数均相对分子量每链节的质量对力学性能起决议作用，l二、高分子的外形Molecular shapel主链以共价键结合，有一定键长 d和键角，每个单键都能内旋转Chain twisting故高分子在空间形状有mn-1( m为每个单键内旋转可取的位置数，n为单键数目)l统计学角度高分子链取 伸直straight构象几率极小，呈卷曲
16、zigzag构象几率极大l高分子链的总链长 l均方根三、影响高分子链柔性的主要要素themaininfluencingfactorsonthemolecularflexibility高分子链能改动其构象的性质称为柔性Flexibility习题l第一章l1.原子核外电子的空间位置和能量，应从哪几方面来进展l描画？核外电子的排布应遵照哪些规律？l2.用原子构造的知识，阐明元素周期表里的“周期和“族l是按什么划分的？对于同周期和同主族元素而言，元素l的金属性和非金属性是怎样递变的？Ag和Au的电子构造l类似，他以为何者较稳定？为什么？l3.知某元素原子序数为32，根据原子的电子构造知识，l试指出它属
17、于哪个周期，哪一族，是什么元素。l4.原子间的结合键共有几种？其特点如何？l5.铬的原子序数为24，它共有四种同位素：4.31的Cr原l子含有26个中子，83.76含有28个中子，且2.38含有l30个中子，试求铬的原子量l6.铂的原子序数为78，它在5d电子亚层中只需9个电子，l并且在5f电子亚层中没有电子，试从原子构造来决l定出Pt的价数。l7.右以下图绘出三类资料金属、离子晶体和以范德l瓦尔键结合的资料之能量间隔曲线，试指出它们l代表何种资料。l8.简述高分子链构造包括近程构造和远程构造热l塑性和热周期性树脂的特点。E第二章 固体构造Solid Structure金的AFM 照片l1晶体
18、学根底lBasis Fundamentals of crystallography l晶体构造的根本特征：原子或分子、离子在三维空间l 呈周期性反复陈列periodic repeated array ，l 即存在长程有序long-range orderl性能上两大特点： 固定的熔点melting point,l 各向异性anisotropy一、晶体的空间点阵Space lattice1. 空间点阵的概念将晶体中原子或原子团笼统为纯几何点阵点 lattice point，即可得到一个由无数几何点在三维空间陈列成规那么的阵列空间点阵space lattice特征：每个阵点在空间分布必需具有完全一样
19、的周围环境(surrounding)2晶胞Unite cells 代表性的根本单元最小平行六面体small repeat entities选取晶胞的原那么： )选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性；平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多；在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。 简单晶胞初级晶胞：只需在平行六面体每个顶角上有一阵点复杂晶胞： 除在顶角外，在体心、面心或底心上有阵点 3.晶系与布拉菲点阵CrystalSystemandBravaisLattice七个晶系，14个布拉菲点阵晶系布拉菲点阵晶系布拉菲点阵三斜Triclinicabc ，
20、单斜 Monoclinicabc， =90正交Orthorhombicabc，=90 简单三斜简单单斜底心单斜简单正交底心正交体心正交面心正交六方 Hexagonala1=a2a3c，=90 ， =120菱方 Rhombohedrala=b=c, =90 四方正方Tetragonala=bc, =90 立方 Cubica=b=c， =90 简单六方简单菱方简单四方体心四方简单立方体心立方面心立方底心单斜简单三斜简单单斜底心正交简单正交面心正交体心正交简单菱方简单六方简单四方体心四方简单立方体心立方面心立方4. 4. 晶体构造与空间点阵晶体构造与空间点阵 二、晶向指数和晶面指数Miller In
21、dices of Crystallographic Direction and Planes1阵点坐标晶向族：具有等同性能的晶向归并而成； x,y,z,(x1,x2,x3)二点连线的晶向指数：x2-x1,y2-y1,z2-z1 *指数看特征，正负看走向 求法：1 确定坐标系2 过坐标原点，作直线与待求晶向平行；3 在该直线上任取一点，并确定该点的坐标x，y，z， 假设某一坐标值为负，那么在其上加一负号。4 将此值化成最小整数u，v，w并加以方括号u v w即是。代表一组相互平行，方向一致的晶向2. 晶向指数Orientation index晶面族h k l中的晶面数：ah k l三个数不等，且
22、都0，那么此晶面族中有 bh k l有两个数字相等 且都0，那么有， 如1 1 2c) h k l三个数相等，那么有，dh k l 有一个为0，应除以2，那么有 有二个为0，应除以22，那么有 求法：求法：1 1 在所求晶面外取晶胞的某一在所求晶面外取晶胞的某一顶点点为原点原点o o，三棱，三棱边为三坐三坐标轴x x，y y，z z2 2 以棱以棱边长a a为单位，量出待定晶面在三个坐位，量出待定晶面在三个坐标轴上的截距。上的截距。 假假设某一截距某一截距为负，那么在其上加一，那么在其上加一负号。号。3 3 取截距之倒数，并化取截距之倒数，并化为最小整数最小整数h h，k k，l l并加以并加
23、以圆括号括号h k lh k l即是。即是。 代表一代表一组相互平行的晶面；指数一相互平行的晶面；指数一样符号相反晶面相互平行符号相反晶面相互平行晶面族晶面族hklhkl：晶体学等价的晶面：晶体学等价的晶面总合。合。 3.晶面指数Indices of Crystallographic Plane4.六方晶系指数Indices of hexagonal crystal system orhexagonal indices 三坐标系四轴坐标系a1，a2，ca1，a2，a3，c1201201205.晶带Crystal zone 一切相交于某一晶向直线或平行于此直线的晶面构成一个“晶带 crystal
24、 zone 此直线称为晶带轴crystal zone axis，一切的这些晶面都称为共带面。 晶带轴n v w与该晶带的晶面h k l之间存在以下关系 hu kv lw0 晶带定律 凡满足此关系的晶面都属于以h k l为晶带轴的晶带6晶面间距Interplanar crystal spacing两相邻平行晶面间的垂直间隔晶面间距，用dhkl表示从原点作h k l晶面的法线，那么法线被最近的h k l面所交截的间隔即是 上述公式仅适用于简单晶胞,对于复杂晶胞那么要思索附加面的影响 fact 当hkl不为全奇、偶数时，有附加面： 通常低指数的晶面间距较大，而高指数的晶面间距那么较小bcc当hkl奇
25、数时，有附加面：六方晶系 立方晶系：点群point group晶体中一切点对称元素的集合根据晶体外形对称性，共有32种点群空间群space group晶体中原子组合一切能够方式根据宏观、微观对称元素在三维空间的组合，能够存在230种空间群分属于32种点群 三、晶体的对称性 crystalline symmetry symmetrization of crystals假设干个一样部分 假想的几何要素，变换 重合复原对称性晶体的根本性质 对称性元素symmetry elements 四、极射投影 Stereographic projection 极射投影原理principle 参考球，极点、极射面
26、、大图、基图 Wulff网wullf net经线、 纬线、2等分沿赤道线 沿基圆读数 只需两极点位于吴氏经线或赤道上才干正确度量晶面、晶向间夹角规范投影：以某个晶面/投影面作出极射投影图。 001l五、倒易点五、倒易点阵Reciprocallatticel布拉格方程：布拉格方程：n=2dsinl寻求求一一种种新新的的点点阵笼统，使使其其每每一一阵点点对应着着实践践点点阵中中的的一一定定晶晶面面，而而且且既既能能反反映映该晶面的取向，又能反映其晶面晶面的取向，又能反映其晶面间距。距。l晶晶体体点点阵正正点点阵三三个个基基矢矢a、b、c与与其其相相应的的倒倒易易点点阵的的基基矢矢a*、b*、c*之
27、之间的的关关系系如如下：下：la*,b*,c*与与a,b,c的的关系表示图关系表示图 习习 题题l1.标出出面心立方晶胞中111面上各点的坐标，l(320)、(112)面及110、011、112、211方向l2.计算立方晶系包括简单立方、面心立方、体心立方ld345和六方晶系d1122的晶面间距l3.作出立方晶系111晶面族的一切晶面l4.为什么密排六方构造属于简单六方点阵？画出1012、(2111)面l和1120、2111方向l5.正交点阵中画出以001为晶带轴的一切晶面2 2 金属的晶体构造金属的晶体构造Crystal Structure of MetalsCrystal Structur
28、e of Metals 体心立方点阵面心立方点阵密排六方点阵表2.5三种典型金属构造的晶体学特点 晶胞中的原子数Number of atoms in unit cell 点阵常数lattice parametera，c原子半径atomic radius R配位数coordination number N 致密度Efficiency of space filling 轴比axial ratio c/a 堆垛Stacking密 排 构 造 close-packed crystal structure最密排面(close-packed plane of atoms)fcc 1 1 1 ABCABCA
29、BChcp0 0 0 1 ABABABAB间隙Interstice四、八面体间隙fcc，hcp 间隙为正多面体，且八面体和四面体间隙相互独立bcc 间隙不是正多面体，四面体间隙包含于八面体间隙之中tetrahedraloctahedralinterstice图图2.32面心立方构造中的间隙面心立方构造中的间隙图图2.33体心立方构造中的间隙体心立方构造中的间隙图图2.34密排六方构造中的间隙密排六方构造中的间隙多晶型转变allotropic transformation同素异构转变l一一.固溶体固溶体Solidsolutionl固溶体：溶质原子固溶体：溶质原子(soluteatom)溶入基体溶
30、入基体(matrix)中所构成的均匀中所构成的均匀l结晶相。晶体构造坚持基体金属结晶相。晶体构造坚持基体金属的构造的构造ll置换固溶体置换固溶体Substitutionalsolidsolution间隙固溶体间隙固溶体Interstitialsolidsolution按溶质原子位置分按溶质原子位置分固溶体固溶体 3 3 合金的相构造合金的相构造 Phase constitution of Phase constitution of AlloysAlloys固溶体固溶体SolidSolution中间相中间相Intermidiatephase合金相(Phase)有序有序ordered无序无序dis
31、ordered按原子陈列次序按原子陈列次序第一类固溶体第一类固溶体primarysolidsolution第二类固溶体第二类固溶体secondarysolidsolution按溶剂按溶剂solvent类别分类别分无限无限completesolubility有限有限limited按固溶度按固溶度solidsolubility分分l1.置置换固溶体固溶体Substitutionalsolidsolutionl溶溶质原子置原子置换了部分的溶了部分的溶剂原子原子l影响溶解度的要素：影响溶解度的要素：l)组元的晶体构造元的晶体构造crystalstructureofcomponentsl晶体构造一晶体构
32、造一样是是组元之元之间构成无限固溶构成无限固溶体的必要条件体的必要条件l原子尺寸要素原子尺寸要素thesizefactoreffectlr1415才有能才有能够构成溶解度构成溶解度较大大甚至无限固溶的固溶体甚至无限固溶的固溶体l化学化学亲和力和力电负性要素性要素theelectrochemicaleffectl在不构成化合物的条件下，在不构成化合物的条件下，电负性差性差值增大，溶解度增大增大，溶解度增大l在构成化合物的条件下，在构成化合物的条件下，电负性差性差值增增大，溶解度减小大，溶解度减小l电子子浓度原子价要素度原子价要素therelativevalencyeffectl合金中各合金中各组
33、元的价元的价电子子总和和e与与组元元的原子数的原子数总和和a之比之比V V、v v分别为溶剂、溶质原子价分别为溶剂、溶质原子价NbMoRhPd56910溶剂溶剂溶质元素的溶解度溶质元素的溶解度 Zn二价二价 Ga三价三价 Ge四价四价 As五价五价Cu3820127Ag4220127极限电子浓度临界电子浓度与溶剂晶体点阵类型有关极限电子浓度临界电子浓度与溶剂晶体点阵类型有关对一价溶剂而言对一价溶剂而言fcc:1.36;bcc:1.48;hcp:1.75平均族数过渡族元素：以原子中相当于惰性气体的满平均族数过渡族元素：以原子中相当于惰性气体的满壳层以外的全部电子数壳层以外的全部电子数spd)来计
34、算：来计算：CriticalelectronconcentrationAveragegroupnumber溶溶质质原子分布于溶原子分布于溶剂剂晶格晶格间间隙而构成的固溶体隙而构成的固溶体间间隙固溶体隙固溶体溶溶质质原子原子 R0.1nm 如：如：HBCNO0.0460.0970.0770.0710.060溶溶剂剂元素大多元素大多为过为过渡族元素渡族元素有限固溶体有限固溶体溶解度与溶溶解度与溶剂剂元素的晶格元素的晶格类类型型亲亲密相关密相关C在在-Fe bcc 0.0218wt%-Fe(fcc)2.11wt%2.2.间隙固溶体间隙固溶体间隙固溶体间隙固溶体Interstitialsolidsol
35、utionInterstitialsolidsolution原子偏聚原子偏聚atomsegregation短程有序短程有序shortrangeorder固溶体的微观不均匀性固溶体的微观不均匀性短程有序参数短程有序参数B原子周围出现原子周围出现A原子的几率原子的几率完全有序完全有序短程有序短程有序B偏聚偏聚A原子的原子百分数原子的原子百分数B周围出现周围出现A原子的几率与其它原子相等原子的几率与其它原子相等B周围出现周围出现A原子的几率大于其它原子原子的几率大于其它原子倾向于以异类原子为邻倾向于以异类原子为邻B周围出现周围出现A原子的几率小于其它原子原子的几率小于其它原子倾向于以同类原子为邻倾向
36、于以同类原子为邻3.3.有序固溶体有序固溶体OrderedsolidsolutionOrderedsolidsolution长程有序固溶体程有序固溶体Long Range OrderLong Range Order超构造超构造 superlattice, superstructuresuperlattice, superstructure超构造的构造超构造的构造类型型fccCuAu型型385以下构成以下构成CuAu型型385410以下构成以下构成b bcc Fe-Al CuZnc ) hcp Mg-CdCu3Au 型型 390有序化有序化长程有序参数长程有序参数或PA(或或B 原子正确位置上出
37、原子正确位置上出现现A B 原子几率原子几率完全有序完全有序时P1S1最大最大值完全无序完全无序时PXAS101.温度升高，原子温度升高，原子热热运运动动提高，提高，S降低降低2.冷却速度冷却速度Tc以上温度快速冷却以上温度快速冷却无序无序3.合金成分合金成分例：例：对对CuAu合金合金Cu:Au3:1或或1:1时时完全有序完全有序有序化影响因数有序化影响因数4.固溶体的性固溶体的性质Propertiesofthesolidsolution点点阵畸畸变点点阵常数常数间隙原隙原子子固溶固溶强化化HV，物理化学性能物理化学性能电极极电位位有序化影响有序化影响HV磁性磁性中间相：两组元中间相：两组元
38、A A和和B B组成合金时，除了构成以组成合金时，除了构成以A A为为基或以基或以B B为基的固溶体外，还可以构成晶体构造与为基的固溶体外，还可以构成晶体构造与A A、B B两组元均不一样的新相。由于它们在二元相图的两组元均不一样的新相。由于它们在二元相图的位置是位于中间，故通常把这些相称为中间相。位置是位于中间，故通常把这些相称为中间相。金属化合物金属化合物metallicCompounds)金属间化合物金属间化合物IntermetallicCompounds)二二 中间相中间相 Intermediate Phase Intermediate Phase中间相的特征：具有不同于组元的晶体构造
39、中间相的特征：具有不同于组元的晶体构造可用化学分子式表示可用化学分子式表示但并不一定符合化合价规律但并不一定符合化合价规律原子间的结合方式：原子间的结合方式：(金属键其他键混合，具有金属性金属键其他键混合，具有金属性中间相的构成和晶体构造的影响要素中间相的构成和晶体构造的影响要素电负性电负性电子浓度电子浓度原子尺寸原子尺寸1.正常价化合物正常价化合物electrochemicalcompoundsM、族元素族元素按化学上的正常原子价按化学上的正常原子价规律构成律构成成分可用分子式来表示：成分可用分子式来表示：Mg2Pb，Mg2Sn，Mg2Ge，Mg2Si如如CuZn,Fe3C负电性差愈大，化合
40、物愈稳定，愈趋于离子键结合负电性差愈大，化合物愈稳定，愈趋于离子键结合负电性差愈小，化合物愈不稳定，愈趋于金属键结合负电性差愈小，化合物愈不稳定，愈趋于金属键结合A2B或或AB2A3B2类型型ABNaCl 或或 ZnS 构造构造反反 CaF2 或或 CaF2 构构造造反反 M2O3 型构造型构造2.电子化合物电子化合物electroncompoundsHumeRotteryBBAA对应于同类分子式的离子化合物构造对应于同类分子式的离子化合物构造特点：凡具有一样电子浓度，那么相特点：凡具有一样电子浓度，那么相的的晶体构造类型一样晶体构造类型一样e/a 电子化合物电子化合物 不符合化合价规律，但也
41、可用分子式表示不符合化合价规律，但也可用分子式表示原子间结合以金属键为主，具有明显的金属性原子间结合以金属键为主，具有明显的金属性3.原子尺寸要素化合物 Size factor Compounds(1)间隙相和间隙化合物间隙相和间隙化合物InterstitialPhaseandCompounds过渡族金属渡族金属C、H、N、O、Br0.1nma)间隙相间隙相 Interstitial Phase简单晶体构造简单晶体构造fcc，hcp非金属原子进入四面体间隙非金属原子进入四面体间隙非金属原子进入八面体间隙非金属原子进入八面体间隙非金属原子填满密堆构造非金属原子填满密堆构造(fcc和和hcp)八面
42、体间隙八面体间隙非金属原子填满密堆构造非金属原子填满密堆构造(fcc和和hcp)四面体间隙四面体间隙在在fcc中非金属原子占据一个八面体间隙中非金属原子占据一个八面体间隙在在hcp中非金属原子占据一半八面体间隙中非金属原子占据一半八面体间隙未填未填满满b间隙化合物间隙化合物 Interstitial Compounds复杂的晶体构造复杂的晶体构造M3C：如：如Fe3C渗碳体渗碳体Cementite 每个晶胞原子数每个晶胞原子数16个个12个个 Fe , 4个个C FeFe呈金属呈金属键， FeC即有金属即有金属键也有离子也有离子键M7C3：如：如 Cr7C3 M23C6：如：如 Cr23C6
43、M6C：如：如 Fe3W3C ，Fe4W2C 属正交晶系属正交晶系a4.524b5.089c6.743(2)拓扑密堆相拓扑密堆相Topologicalclose-packedphase由两种大小不同的原子所构成的一由两种大小不同的原子所构成的一类中中间相，其相，其中大小原子中大小原子经过适当的配合构成空适当的配合构成空间利用率和配位利用率和配位数很高的复数很高的复杂构造，具有拓扑学特点。构造，具有拓扑学特点。a构造特点构造特点大小原子的适当配合，由四面体大小原子的适当配合，由四面体间隙隙组成的晶体成的晶体点点阵，配位数可以达，配位数可以达12、14、15及及16配位多面体：把晶体点配位多面体：
44、把晶体点阵中一个原子周中一个原子周围最近最近邻原子的中心彼此用原子的中心彼此用直直线衔接起来所构成的多面体接起来所构成的多面体特点：凸出的面，呈三角形；每个特点：凸出的面，呈三角形；每个顶角至角至少少衔接五个三角形接五个三角形20面体，面体，30棱边棱边24面体，面体，36棱边棱边26面体，面体，39棱边棱边28面体，面体，42棱边棱边原子密堆原子密堆层TCP相可以看作由两种相可以看作由两种陈列不列不同的原子同的原子层相相间地地组成密集成密集层状构造。主状构造。主层系由三角形、四系由三角形、四边形、六形、六边形形组成起来的网状成起来的网状构造。系由原子半径构造。系由原子半径较小小组元元构成的密
45、堆构成的密堆层；次；次层那么由那么由较大原子大原子组成并分布于主成并分布于主层的大的大空隙中由小原子空隙中由小原子组成三成三维配配位多面体的中心位置位多面体的中心位置网格构造可用如下符号表示：网格构造可用如下符号表示：36，63，3636，32434典型分子式典型分子式AB2实际上原子半径比实际上原子半径比且一定晶体构造对应着一定的电子浓度。对高度合金且一定晶体构造对应着一定的电子浓度。对高度合金化不锈耐热钢、铁基高温合金和化不锈耐热钢、铁基高温合金和Ni基高温合金中均有基高温合金中均有发现，呈针状析出于基体，对性能通常不利。但在发现，呈针状析出于基体，对性能通常不利。但在Mg合金中它是重要的
46、强化相。合金中它是重要的强化相。b TCP相相举举例例 Lavers相相 LavesPhase MgCu2,MgZn2,MgNi2复杂立方复杂立方复杂六方复杂六方复杂六方复杂六方如如相相Sigma PhaseSigma Phase 存在于存在于过渡族金属元素渡族金属元素组成的合金中，其分子式成的合金中，其分子式为ABAB或或AxByAxBy。复。复杂四方构造四方构造c/a=0.52)c/a=0.52)，每个晶胞有，每个晶胞有3030个原子个原子在在NiNi基高温合金，基高温合金，NiCrNiCr不不锈钢、耐、耐热钢中均有中均有发现，呈片，呈片状，硬而脆，使塑性状，硬而脆，使塑性恶化化习题：1.
47、归纳总结三种典型的金属晶体构造的晶体学特性三种典型的金属晶体构造的晶体学特性2.试证明理想密排六方构造的明理想密排六方构造的轴比比c/a=1.6333.试导出出fcc和和bcc的八面体的八面体间隙和四面体隙和四面体间隙大小隙大小计算式算式4.Cu具有具有fcc构造，其密度构造，其密度为8.9103Kg/m3。相。相对原原子子质量量为63.546，求，求铜的原子半径。的原子半径。5.a按晶体的按晶体的刚球模型，假球模型，假设球的直径不球的直径不变，当，当Fe从从fcc转变为bcc时，计算其体算其体积膨膨胀多少？多少？b经x射射线衍射衍射测定，在定，在912时Fe的的a0.2892nm，Fe的的a
48、0.3633nm，计算从算从Fe转变为Fe时，其体，其体积膨膨胀为多少？与多少？与a相比，相比，阐明其差明其差别缘由。由。6.根据下表所给之值，确定哪一种金属可以作为溶质与根据下表所给之值，确定哪一种金属可以作为溶质与Ti构成溶解度较大的固溶体：构成溶解度较大的固溶体：Tihcpa=0.295nmBehcp0.228Alfcc0.404Vbcc0.304Crbcc0.2887.Cu-Zn及及CuSn组成固溶体最多可含多少百分比的组成固溶体最多可含多少百分比的Zn或或Sn？假设？假设Cu中已溶入中已溶入10Znat，最多还可以，最多还可以固固溶多少溶多少Sn？8.试对比分析间隙固溶体与间隙相构成
49、条件的异同。构造试对比分析间隙固溶体与间隙相构成条件的异同。构造与性能的特点。与性能的特点。这类晶体是以正离子这类晶体是以正离子cation)、负离子、负离子(anions)为结合单元，即依托正、为结合单元，即依托正、负负离子之间的库仑作用结合。例如离子之间的库仑作用结合。例如NaCl晶体晶体Na、Cl为单元结合成的。为单元结合成的。陶瓷资料陶瓷资料(Ceramics)的晶体构造，大多属离子晶体，部分那么为共价晶体。的晶体构造，大多属离子晶体，部分那么为共价晶体。离子键没有方向性和饱和性离子键没有方向性和饱和性离子晶体的配位数也较高离子晶体的配位数也较高典型构造有四种：典型构造有四种：AB、A
50、B2、A2B3、AB2O4 4. 4.离子晶体构造离子晶体构造 Ionic Crystal Ionic CrystalIA族碱金属元素族碱金属元素Li、Na、K、Rb、CsA卤族金属元素族金属元素F、Cl、Br、I元素周期表元素周期表典型的离子晶体典型的离子晶体1.Pauling第一规那么负离子配位多面体规那么第一规那么负离子配位多面体规那么在离子晶体中，正离子在离子晶体中，正离子cations的周围构成一个负的周围构成一个负离子离子anions)配位多面体，正负离子间的平衡间隔配位多面体，正负离子间的平衡间隔取决于离子半径之和，而正离子的配位数那么取决于取决于离子半径之和，而正离子的配位数那
51、么取决于正负离子的半径比。正负离子的半径比。r+/r-00.1550.1550.2550.2550.4140.4140.7320.73211配位数配位数2346812外形外形哑铃状哑铃状三角形三角形四面体四面体八八面体面体立方体立方体立方八面体立方八面体2.Pauling第二规那么电价规那么第二规那么电价规那么离子晶体的构造规那么Pauling运用离子键实际，在实验根底上总结了如下规那么负离子电价正离子静电强度配位数正离子电荷3.Pauling第三规那么负离子多面体共用顶、棱和面规那第三规那么负离子多面体共用顶、棱和面规那么么在一个配位构造中，共用棱特别是共用面的存在，构在一个配位构造中，共用
52、棱特别是共用面的存在，构造稳定性降低。对电价高，配位数低的正离子，此效应尤造稳定性降低。对电价高，配位数低的正离子，此效应尤为显著为显著共用一个顶点共用棱共用面四面体两四面体中心间隔为10.580.33八面体两八面体中心间隔为10.710.584.Pauling第四规那么不同种类正离子多面体间衔接规第四规那么不同种类正离子多面体间衔接规那么那么在含多种正负离子的离子晶体中，电价高、配位数低在含多种正负离子的离子晶体中，电价高、配位数低的正离子配位多面体间，尽量互不结合的正离子配位多面体间，尽量互不结合5.Pauling第五规那么节约规那么第五规那么节约规那么同一晶体同种正离子与同种负离子的结合
53、方式应最大同一晶体同种正离子与同种负离子的结合方式应最大限制的趋于一致限制的趋于一致一、一、NaClSodiumChloride型构造型构造RockSaltstructure由由Na和和Cl各自组成的两个各自组成的两个fcc叠加而成的：叠加而成的：其中一个不动，而另一个其中一个不动，而另一个fcc的一切阵点都相对于的一切阵点都相对于第一个点阵平移一个点阵矢量：第一个点阵平移一个点阵矢量：每个每个Na被被6个个Cl所包围，反之亦然，即所包围，反之亦然，即配位数为配位数为6。每个原胞中只含一个。每个原胞中只含一个NaCl分子。分子。属于这类构造的还有属于这类构造的还有KCl、LiF、PbS；氧化物
54、：氧化物：MgO、CaO、BaO、CdO、MnO、FeO、CoO、NiO；氮化物：氮化物：TiN、NaN、ScN、CrN、ZrN；碳化物：碳化物：TiC等。等。二、二、荧石石CaF2型构造型构造 FluoriteCrystalStructure属属fcc晶格晶格a=0.545nm，Ca2+处在立方体的在立方体的顶角角和各面心位置，构成和各面心位置，构成fcc构造，构造，F-填充了全部的四面体空隙，填充了全部的四面体空隙，构成了构成了FCa4四面体。假四面体。假设F作作简单立方堆立方堆积，Ca2+填于半数的立方体空隙中，那么构成填于半数的立方体空隙中，那么构成CaF8立方体。立方体。Ca2+配位
55、数配位数为8，立方体之，立方体之间共棱共棱衔接。即接。即Ca2+构成一构成一套完好的面心立方格子；套完好的面心立方格子；F-构成了两套构成了两套fcc格子，它格子，它们在在体体对角角线1/4和和3/4处相互交叉而成。属相互交叉而成。属CaF2型构造的化合型构造的化合物有物有ThO2、CeO2、UO2等，等，ZrO2可以看成是扭曲的可以看成是扭曲的CaF2型构造。型构造。三、三、氯化化铯型构造型构造CesiumChlorideStructureCs+和和Cl各各自自组成成简单立立方方，套套配配而而成成的的复复式式简单立立方方点点阵，而而不不是是体体心心立立方方点点阵。在在CsCl构构造造的的一一
56、个个晶晶胞胞中中只只包包含含一一个个基基元元一一个个CsCl分分子子，故故其其晶胞即晶胞即为原胞，属于原胞，属于CsCl型构造的型构造的还有有TlBr,TlI等。等。四四 、-Al2O3(-Al2O3(刚刚玉玉) )型构造型构造 属属三三方方晶晶系系( (菱菱方方) )，O-O-处处于于密密排排六六方方构构造造的的结结点点上上，而而Al+Al+那那么么位位于于八八面面体体空空隙隙中中，只只填填满满空空隙隙的的2/32/3，因因此此，每每三三个个相相邻邻的的八八面面体体空空隙隙，有有一一个个是是空空着着的的。还还要要求求铝铝离离子子之之间间的的间间距距最最大大。每每一一个个Al+Al+被被6 6
57、个个OO所所包包围围，而每一个，而每一个O-O-同同时时被四个被四个铝铝氧八面体氧八面体AlO6AlO6所共有，配位数所共有，配位数6 6：4 4。 属于属于刚刚玉型构造的化合物有玉型构造的化合物有-Fe2O3-Fe2O3、-Cr2O3-Cr2O3、-Ga2O3-Ga2O3。 图：-Al2O3的构造(a)晶体构造(b)密堆积模型离离子子晶晶体体依依托托较强的的静静电库仑力力而而结合合，故故构构造造甚甚为稳定定。它它的的结合合能能通通常常比比较大大，约为800kJ/mol。离离子子晶晶体体结合合稳定定性性导致致它它具具有有导电性性差差、熔熔点点高高、硬硬度度高高和和膨膨胀系系数数小小等等特特点点
58、，大大多多数数离子晶体离子晶体对可可见光是透明的。但在光是透明的。但在远红外区域那么有特征吸收峰。外区域那么有特征吸收峰。ABO3：CaTiO3(钙钛矿)型构造型构造CaCO3(方解石方解石)型构造型构造图：钙钛矿型构造(a)晶胞构造(b)配位多面体的衔接和Ca2+配位数为12的情况图：尖晶石的单位晶胞图：尖晶石的单位晶胞 AB2O4：MgAl2O4尖晶石尖晶石(Spinel)五硅酸盐五硅酸盐(Silicate)晶体构造晶体构造根本特点：根本特点：根本构造根本构造单元元SiO44-SiO44-四面体四面体Silicon-oxygen tetrahedronSilicon-oxygen tetr
59、ahedron 每个每个O2-O2-最多只能最多只能为两个两个SiO44-SiO44-四面体所共有四面体所共有 可可共共用用四四面面体体顶点点彼彼此此衔接接成成单链、双双链或或成成层状状、网网状状复复杂构构造造，不不能能共共棱棱和和共共面面衔接接，且且同同一一类硅硅酸酸盐中中SiO44-SiO44-四四面面体体间衔接接只需只需1 1种种 SiO44- SiO44-四面体中的四面体中的Si-O-SiSi-O-Si结合合键 通常呈通常呈键角角为145145的折的折线。 图：图： SiO44- SiO44-四面体四面体 按按SiO44-的不同组合分为的不同组合分为1.孤岛状硅酸盐孤岛状硅酸盐特特点点
60、：SiO44-以以孤孤立立态态存存在在，即即SiO44-只只经经过过与与其其他他正正离离子子衔衔接接，而而使化合物到达饱和，可以是单一四面体，成对或环状四面体使化合物到达饱和，可以是单一四面体，成对或环状四面体Mg2SiO4镁橄榄石镁橄榄石(forsterite)2.组群状硅酸盐组群状硅酸盐特点：经过共用氧而衔接成特点：经过共用氧而衔接成2个，个，3个，个，4个或个或6个硅氧组群。个硅氧组群。图：孤立的有限硅氧四面体群的各种外形图：孤立的有限硅氧四面体群的各种外形3.3.链状硅酸盐链状硅酸盐 特点：经过桥氧在一维方向伸展或单链或双链特点：经过桥氧在一维方向伸展或单链或双链 图：链状硅酸盐构造(
61、a)单链(b)双链 4. 4.层状硅酸盐层状硅酸盐 特特点点：SiO44-SiO44-的的某某一一面面在在平平面面内内以以共共用用顶顶点点方方式式衔衔接接成成六六角对称的二维构造即层状构造。角对称的二维构造即层状构造。 5. 5.架状硅酸盐架状硅酸盐 特特点点：每每个个SiO44-SiO44-四四面面体体中中的的氧氧离离子子全全部部都都被被共共用用。SiO44-SiO44-四四面体连成无限六元环状。面体连成无限六元环状。图：层状硅酸盐中的四面体图：层状硅酸盐中的四面体 5. 5.共价晶体构造共价晶体构造 Covalent Crystal Covalent Crystal 周周期期表表中中族族元
62、元素素C.Si.Ge.SnC.Si.Ge.Sn的的晶晶体体属属于于共共价价晶晶体体构构造造。共共价价键结合合，其其特特点点是是共共用用价价电子子使使原原子子的的外外壳壳层满足足稳定定的的8 8个个电子子，故故在在共共价价晶晶体体中中，符符合合8-N8-N原原那那么么，N N为该原原子子的的价价电子子数数，具具有有饱和性。和性。 一、金一、金刚石构造石构造 碳的价碳的价电子数子数为4 4，按，按8-N8-N规那么，那么，其配位数其配位数为8-4=4 8-4=4 复复杂立方晶体构造立方晶体构造该构构造造可可视为两两个个面面心心立立方方晶晶胞胞沿沿体体对角角线相相对位位移移1/41/4长度度交交叉叉
63、而而成成。碳碳原原子子在在胞胞内内除除按按fccfcc陈列列之之外外，在在相相当当于于fccfcc内内四四个个四四面面体体间隙隙位位置置处还各各有有一一个个碳碳原原子子，故每个晶胞内原子数故每个晶胞内原子数为8 8。 (a) 共价键 (b)晶胞 (c)底面上的投影 图: 金刚石构造二二SiO2SiO2构造构造 高高温温时时呈呈面面心心立立方方构构造造，在在单单胞胞中中每每一一硅硅原原子子被被4 4个个氧氧原原子子所所包包围围，而而每每个个氧氧原原子子那那么么介介于于两两个个硅硅原原子子之之间间，起起着着搭搭桥桥作作用用衔衔接接着着两两个个四四面面体体。SiO2SiO2在在空空间间构构成成网网络
64、络构构造造。单单胞胞共共有有2424个个原原子子，8 8个个Si4+16Si4+16个个O2-O2-，简简化化成面心立方点阵时每一阵点包含成面心立方点阵时每一阵点包含6 6个原子个原子(4O2-+2Si4+)(4O2-+2Si4+)。 在在SiCSiC晶体构造与金刚石构造一样，只不过晶体构造与金刚石构造一样，只不过SiSi原子取代了复原子取代了复杂立方晶体构造中位于四面体间隙中的杂立方晶体构造中位于四面体间隙中的C C原子。原子。图：第图：第VA族元素族元素As,Sb,Bi的晶体构造的晶体构造三三A.AA.A族的族的亚亚金属金属 如如砷砷(As)(As)、碲碲(Te)(Te)等等根根据据配配位
65、位数数8-N8-N规规那那么么，相相邻邻原原子子以以共共价价键键结结成成链链状状或或层层状状陈陈列列构构造造，而而各各层层或或链链之之间间那那么么以以金金属属键键或或范范德德华华键结键结合。合。AsAs、SbSb、BiBi的晶体构造属菱方构造的晶体构造属菱方构造 A7A7 ，配位数，配位数为为3 3。 5. 5.聚合物晶聚合物晶态构造构造 Polymer Crystal Structure Polymer Crystal Structure 聚集态构造晶态构造晶态构造非晶态非晶态( (无定形无定形) )构造构造特点特点聚合物晶态总是包含一定量的非晶相；聚合物晶态总是包含一定量的非晶相；聚集态构
66、造不仅与大分子链本身的构造有关，聚集态构造不仅与大分子链本身的构造有关，而且剧烈地依赖于外界条件。而且剧烈地依赖于外界条件。当聚合物的一次和二次构造规那么简单的以及分子键作用力强的大分子易于构成晶体构造。与普通低分子晶体相比，聚合物晶体具有不完善、无完全确定的熔点结晶速度慢的特点。聚合物晶体构造包括晶胞构造、晶体中大分子链的形状以及单晶和多晶的形状等。三次构造三次构造一、晶胞构造因平行于和垂直于大分子链方向的原子间间隔是不同的，使得聚合物不能以立方晶系的方式存在，聚合物晶胞构造和晶胞参数与大分子的化学构造、构象及结晶条件有关。晶胞中，大分子链可采用不同的构象形状。聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯脯、涤
67、纶、聚酰胺等晶胞中，大分子链大都呈平面锯齿；而聚四氟乙烯、等规聚烯等晶胞中大分子链呈螺旋形状。图：聚丙烯的形状和在晶胞中的陈列图：聚丙烯的形状和在晶胞中的陈列图：图：聚乙烯分子的形状和在晶胞中的陈列聚乙烯分子的形状和在晶胞中的陈列图：图：纤维素葡萄糖单元在晶胞中的陈列纤维素葡萄糖单元在晶胞中的陈列二、晶态构造模型二、晶态构造模型根本模型有三种：根本模型有三种：1、缨缨须须状状胶胶束束模模型型它它以以为为聚聚合合物物结结晶晶中中存存在在许许多多胶胶束束和和胶胶束束间间区区域域，胶胶束束是是结结晶晶区区，胶胶束束间间是是非非晶区；晶区；2、折折叠叠链链模模型型它它以以为为在在聚聚合合物物晶晶体体中
68、中大大分分子子链链是以折叠方式堆砌而成；是以折叠方式堆砌而成；3、伸伸直直链链模模型型如如聚聚乙乙烯烯和和聚聚四四氟氟乙乙烯烯等等不不带带侧侧基基的的聚聚合合物物在在极极高高压压力力下下缓缓慢慢结结晶晶多多层层片片晶晶，片片晶是大分子链系取最严密伸直链构造。晶是大分子链系取最严密伸直链构造。三、聚合物结晶形状三、聚合物结晶形状根根据据结结晶晶条条件件的的不不同同，聚聚合合物物可可以以生生成成单单晶晶体体，树树枝枝状状晶晶体体、片片晶晶、球球晶晶以以及及其其他他形形状状的的多多晶晶聚聚集集体体。多多晶晶体体根根本本上上是是球球状状晶晶体体聚聚集集体体。它它是是由由大大量量多多层层片片晶晶以以晶晶
69、核核为为中中心心，分分枝枝辐辐射射地地向向外外生生长长而而成成，在在某某些些场场所下，可获得纤维状晶体。所下，可获得纤维状晶体。图：球晶生长过程表示图图：球晶生长过程表示图图：球晶构造的表示图图：球晶构造的表示图图：串晶的构造表示图图：串晶的构造表示图 6.非晶态Amorphous构造 * 气态和液态物质都是非晶体。 * 固体的非晶体实践上是一种过冷形状的液体，其原子在三维空间不存在长程的周期性陈列。 * 玻璃是典型例子，故往往将非晶体称为玻璃态。 * 性能特点：没有固定熔点 各向同性 石英的构造模型表示图石英的构造模型表示图(a)石英晶体构造模型石英晶体构造模型(b)石英玻璃构造模型石英玻璃
70、构造模型晶晶态与非晶与非晶态在一定条件下可以相互在一定条件下可以相互转化化对金金属属资料料，由由于于其其晶晶体体构构造造比比较简单，从从液液态冷冷凝凝过程程中中很很难阻阻止止结晶晶过程程的的发生生，故故固固态下下的的金金属属通通常常多多为晶晶体体构构造造。然然而而随随着着超超快快冷冷凝凝技技术的的开开展展和和一一些些特特殊殊制制备方方s法法的的出出现，使制取非晶使制取非晶态金属成金属成为能能够。对无无机机非非金金属属资料料而而言言，非非晶晶态泛泛指指熔熔融融态和和玻玻璃璃态。熔熔融融态即即无无机机多多组分分系系统主主要要指指金金属属氧氧化化物物在在高高温温下下构构成成的的熔熔体体；玻玻璃璃态那
71、那么么为液液态冷冷却却已已固固化化但但未未结晶晶的的固固体体。这些些非非晶晶态物物质在无机在无机资料消料消费中往往起着重要作用。中往往起着重要作用。如陶瓷中的玻璃相的作用：如陶瓷中的玻璃相的作用：在瓷坯中起粘在瓷坯中起粘结作用；作用；降低降低烧结温度；温度；抑制晶粒抑制晶粒长大，阻止多晶大，阻止多晶转变；填充气孔填充气孔间隙，促使坯体致密化。隙，促使坯体致密化。至至于于非非晶晶型型硅硅酸酸盐的的根根本本构构造造单元元是是“SiO4四四面面体体，其其中中Si原原子子处在在四四个个O原原子子构构成成的的四四面面体体间隙隙中中。四四面面体体中中原原子子间的的结合合即即有有离离子子键又又有有共共价价键
72、，故，故结合力合力强。而而聚聚合合物物的的非非晶晶态是是指指玻玻璃璃态、橡橡胶胶态、粘粘流流态(或或熔熔融融态)以以及及结晶晶高高聚聚物物中中非非晶晶区区的的构构造造。非非晶晶态聚聚合合物物的的分分子子陈列列无无长程程有有序序，对X射射线衍衍射射无无明明晰点晰点阵图案。案。(1)Flory无无规线团模型模型(2)Yeh的折叠的折叠链缨状胶束粒子模型状胶束粒子模型Yeh的折叠链缨状胶束粒子模型Flory无规线团模型无规线团模型(a)折叠链缨状胶束粒子模型折叠链缨状胶束粒子模型(b)塌球模型塌球模型图：聚合物的几种非晶构造模型图：聚合物的几种非晶构造模型(c)曲棍状模型曲棍状模型(d)无规线团模型无规线团模型本章习题：1. 知FeO的晶体构造为Nacl型，离子半径Fe2+为0.077nm,O2-为0.140nm，试计算FeO密度。2试计算金刚石构造的密度3非晶态构造物质与晶体构造物质在原子陈列分布和性能上的主要区别是什么？
