材料科学基础课件第一章原子结构与键合

材料科学基础课件第一章原子结构与键合•原子结构contents•键合类型•材料分类目录•材料性能•材料制备•材料应用01原子结构原子的构成原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成原子的质量主要集中在原子核上，电子的质量相对于原子核来说非常小，可以忽略不计原子核和核外电子之间的相互作用力是电磁力，这种力使得电子绕着原子核做圆周运动，形成了原子的电子云分布原子核原子核的电荷数等于质子数，也就是原子核是原子的核心部分，它由质子元素的种类不同元素的原子核内质和中子组成，通过强相互作用力结合子数不同，因此每种元素都有一个独在一起特的原子序数原子核的质量约占整个原子质量的

99.96%，但体积仅占原子体积的几千亿分之一电子分布电子在原子中的分布是量子化的，它们只能在特定的能级上分布在低能级上，电子的分布形当原子与其他元素结合时，电成了电子云，这些电子云在子的重新分布会导致化学键的空间中的位置和形状决定了形成，从而决定了物质的性质元素的化学性质和行为02键合类型共价键共价键是通过电子共享形成的化学键，其特点是电子云重叠01共价键在许多有机化合物和某些无机化合物中很常见，例如碳02氢化合物共价键的强度取决于参与共享的电子数和参与共享的原子之间03的电负性差异离子键离子键是通过电子的离子键的强度取决于完全转移形成的化学离子的电荷数和离子键，其特点是形成正半径的比值负离子离子键在金属氧化物、盐和水合物等化合物中很常见金属键金属键是金属元素之间通过自由电子形成的化学键金属键的特点是电子的流动性，使得金属具有良好的导电性和导热性金属键的形成与金属元素的电子壳层结构和电子流动性有关范德瓦尔斯键01范德瓦尔斯键是弱于共价键和离子键的相互作用，通常在分子间或分子内形成02它是由电子密度分布的变化引起的，这种变化是由于分子间的相互接近而产生的03范德瓦尔斯键在许多分子和晶体中都存在，例如水分子和氨分子03材料分类金属材料01金属材料是指以金属元素或以金属元素为主的一类材料的总称02金属材料具有高导电性和导热性、良好的塑性和韧性、强度和耐磨性等特性03常见的金属材料包括钢铁、铜、铝等，广泛应用于建筑、交通、电子、航空航天等领域陶瓷材料陶瓷材料是指无机非金属材料的陶瓷材料的种类繁多，包括氧化陶瓷材料在电子、通信、航空航总称，通常具有较高的硬度和耐物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶天、化工等领域有广泛应用磨性、耐腐蚀性和高温稳定性瓷等高分子材料高分子材料是指以高分子化合物为基础的材料，具有质量轻、绝缘性好、加工性能优异等特性高分子材料包括塑料、橡胶、纤维等，广泛应用于化工、电子、汽车、航空航天等领域04材料性能力学性能弹性强度材料在受到外力作用时，能够材料抵抗外力作用而不发生断恢复到原始状态的能力裂的最大应力塑性韧性材料在受到外力作用时，能够材料在受到外力作用时，能够发生永久变形而不断裂的性质吸收大量能量而不断裂的性质热性能0102导热性热膨胀性材料传导热量的能力，通常用导热材料受热后体积发生膨胀的性质系数表示比热容热稳定性材料吸收或释放热量时温度变化的材料在高温下保持其物理和化学稳性质定性的能力0304电性能电导率材料传导电流的能力，通常用电阻率的倒数表示介电常数电场作用下，电介质极化程度的量度电击穿强度电介质在电场作用下能够承受的最大电场强度磁导率材料对磁场作用的反应程度，通常用磁感应强度的比值表示05材料制备铸造01020304铸造是一种将液态金属倒入模铸造过程中，模具的设计和制铸造工艺广泛应用于机械、汽铸造过程中需要注意防止气孔、具中，冷却凝固后形成所需形造是关键，直接影响到最终产车、航空航天等领域的零件制缩孔、裂纹等缺陷的产生，提状的工艺品的形状、尺寸和性能造高产品的致密性和力学性能塑性加工塑性加工是通过施加外力使金属材料产生塑性变形，以常见的塑性加工方法包括轧制、挤压、锻造等获得所需形状和性能的工艺塑性加工过程中材料的流动和变形规律是关键，需要精塑性加工能够使材料内部组织更加致密，提高材料的力确控制变形量和温度等参数学性能和耐腐蚀性焊接焊接是一种通过熔融金属或其焊接方法包括熔化焊、压力焊、化合物，连接两个或多个金属钎焊等，广泛应用于建筑、船材料的方法舶、管道等领域的连接和修复焊接过程中需要选择合适的焊焊接过程中需要注意防止焊接接材料和工艺参数，以保证焊缺陷的产生，如气孔、裂纹等，接接头的强度和致密性以保证焊接接头的可靠性和安全性06材料应用建筑业绿色建筑研究环保型建筑材料，如可再生材建筑材料料和低碳排放材料，以推动绿色建筑的发展，降低建筑对环境的影响利用材料科学原理，开发高性能的建筑材料，如高强度混凝土、耐火材料等，以提高建筑物的安全性和耐久性建筑结构优化通过材料科学理论，优化建筑结构设计，提高建筑物的抗震、抗风等能力，确保建筑安全制造业机械零件制造新材料研发制造工艺优化利用先进材料，如高强度合金和研究新型材料，如超导材料、纳通过材料科学原理，优化制造工复合材料，制造高性能的机械零米材料等，以满足制造业对高性艺，提高生产效率和产品质量，件，提高机械设备的工作效率和能材料的需求降低生产成本寿命航空航天航空材料研发轻质、高强度、耐高温的航空材料，以满足航空器对材料性能的极高要求航天材料研究特殊性能的航天材料，如防辐射、耐真空、抗微重力等性能的材料，以确保航天器的安全和可靠运行航空航天复合材料利用复合材料的优点，如可设计性强、轻质、高强度等，提高航空航天器的性能和安全性THANKS感谢观看。