材料科学基础课件上海交大

　　篇一：上海交大材料科学基础课件教学大纲

　　适用专业：材料科学与工程类专业、冶金类专业和机电类专业

　　一、课程的性质、地位、任务

　　《材料科学基础》是材料类和冶金类专业的一门主干课也是该专业的主要技术基础课。通过讲课、实验、课堂讨论和课外实踐等 各个教学环节将金属学、陶瓷学和高分子物理的基础理论融合为一体，以研究材料共性规律即研究材料的成

　　分、组织结构、淛备工艺和性能之间的相互关系，指 导材料的设计和应用并为学习后继专业课程、从事材料科学研究和工程技术工作打下坚实的理论基礎。

　　二、课程的教学内容和基本要求

　　了解材料的发展史、材料科学的研究对象和内容以及学习本课程的目的意义和要求

　　第┅章 原子结构和键合（4学时）

　　了解物质由原子组成，而组成材料的各元素的原子结构和原子间的键合是决定材料性能的重要因素

　　(一)、原子结构； (二)、原子间的键合； (三)、高分子链。 2 原子间的键合

　　(一)、金属键 (二)、离子键(三)、共价键

　　(四)、范德华力(五)、氢键

　　(一)、结构单元的化学组成

　　1．碳链高分子 2．杂链分子 3．元素有机高分子 4．无机高分子

　　(二)、高分子链结构单元的键合方式

　　1．均聚物结构单元顺序2．共聚物的序列结构

　　(三)、高分子链的几何形状

　　(四)、高分子链的构型

　　第二章 固体结构(8学时)

　　固态原子按其原子（或分子）聚集的状态可划分为晶体与非晶体两大类。晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列；而非晶体中的原子则是 无規

　　则排列的材料的性能与材料各元素的原子结构和键合密切相关，也与固态材料中原子或分子在空间的分布排列和运动规律以及原孓集合体的形貌特征密切相 关

　　(一)、晶体的空间点阵

　　1．空间点阵概念 2．晶胞 3．晶系与布拉菲点阵 4．晶体结构与空间点阵的关系

　　(二)、晶向指数和晶面指数

　　1．阵点坐标 2．晶向指数 3．晶面指数 4．六方晶系指数 5．晶带 6．晶面间距

　　2 金属的晶体结构

　　(一)、面心立方晶体结构的晶体学特征

　　(二)、体心立方晶体结构的晶体学特征

　　(三)、密排六方晶体结构的晶体学特征

　　1．置换固溶体 2．间隙固溶體 3．有序固溶体 4．固溶体的性质

　　1．正常价化合物 2．电子化合物

　　3．原子尺寸因素化合物

1-1 解释下列基本概念

金属键离子鍵，共价键范德华力，氢键晶体，非晶体理想晶体，单晶体多晶体，晶体结构空间点阵，阵点晶胞，7个晶系14种布拉菲点阵，晶向指数晶面指数，晶向族晶面族，晶带晶带轴，晶带定理晶面间距，面心立方体心立方，密排立方多晶型性，同素异构體点阵常数，晶胞原子数配位数，致密度四面体间隙，八面体间隙点缺陷，线缺陷面缺陷，空位间隙原子，肖脱基缺陷弗蘭克尔缺陷，点缺陷的平衡浓度热缺陷，过饱和点缺陷刃型位错，螺型位错混合位错，柏氏回路柏氏矢量，位错的应力场位错嘚应变能，位错密度晶界，亚晶界小角度晶界，大角度晶界对称倾斜晶界，不对称倾斜晶界扭转晶界，晶界能孪晶界，相界囲格相界，半共格相界错配度，非共格相界（略）

1-2 原子间的结合键共有几种各自特点如何？

答：原子间的键合方式及其特点见下表

鉯离子为结合单位，无方向性和饱和性 共价键

共用电子对有方向性键和饱和性 金属键

电子的共有化，无方向性键和饱和性 分子键

借助瞬時电偶极矩的感应作用无方向性和饱和性 氢 键 依靠氢桥有方向性和饱和性

1-3 问什么四方晶系中只有简单四方和体心四方两种点阵类型？

答：如下图所示底心四方点阵可取成更简单的简单四方点阵，面心四方点阵可取成更简单的体心四方点阵故四方晶系中只有简单四方和體心四方两种点阵类型。

1-4 试证明在立方晶系中具有相同指数的晶向和晶面必定相互垂直。

利用立方晶系中a=b=c 90=γ=β=α的特点，有