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第1章 固体材料结构的基本知识
不同的材料具有不同的性能,同一材料经不同加工工艺后也会具有不同的性能,这些都归结于内部的结构不同。材料结构的含义很丰富,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,这四个层次的结构从不同方面影响着材料的性能。本章主要介绍原子结合键、材料中原子的排列以及晶体材料的显微组织。
1.1 原子间的键合
当两个或多个原子形成分子或固体时,它们是依靠什么样的结合力聚集在一起的,这就是原子间的键合问题。原子通过结合键可构成分子,原子之间或分子之间也靠结合键聚结成固体状态。材料的许多性能在很大程度上取决于原子结合键。根据结合力的强弱可把结合键分成两大类:
一次键——结合力较强,包括离子键、共价键和金属键。
二次键——结合力较弱,包括范德华力和氢键。
1.1.1 一次键
1.离子键
大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合。这种结合的实质是金属原子将自己最外层的价电子给予非金属原子,使自己成为带正电的正离子,而非金属原子得到价电子后使自己成为带负电的负离子,这样,正负离子依靠它们之间的静电引力结合在一起。因此这种结合的基本特点是以离子而不是以原子为结合单元。离子键要求正负离子作相间排列,并使异号离子之间吸引力达到最大,而同号离子间的斥力为最小,故离子键无方向性和饱和性。因此,决定离子晶体结构的因素就是正负离子的电荷及几何因素。离子晶体中的离子一般都有较高的配位数。
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