材料科学与工程基础知识点打印英汉双语

精品文档---下载后可任意编辑 材料科学与工程基础知识点复习 第一章绪论 一、学习目的： 材料科学家或工程技术人员常常遇到的问题是设计问题，而设计问题主要涉及机械、民用、化学和电。而这些领域都要涉及到选择材料问题。 如何选择材料是非常重要的，选材包含两方面一个是满足性能要求，另一方面是成本低，即所谓“合理选材”。 材料的性能与其成分和内部的组织结构密切相关，材料的组织结构与加工过程有关。本课程的目的就在于掌握加工过程和材料的组织结构以及性能之间的关系。为今后进行材料设计和合理选材打下理论基础。 二、本章主要内容 精品文档---下载后可任意编辑 1、简介材料的进展史 2、材料科学与工程的含义和内容 3、材料的分类 4、先进材料 5、现代材料的需求 精品文档---下载后可任意编辑 三、重要术语和概念 精品文档---下载后可任意编辑 metal: 金属 ceramic: 陶瓷 polymer: 聚合物 Composites: 复合材料 Semiconductors: 半导体 Biomaterials: 生物材料 Processing: 加工过程 Structure: 组织结构 Properties: 性质 Perance: 使用性能 Mechanical properties: 力学性能 Electrical properties: 电性能 Thermal behavior: 热性能 Magnetic properties: 磁性能 Optical properties: 光性能 Deteriorative characteristics: 老化特性 精品文档---下载后可任意编辑 第二章 原子结构与化学键 一、学习目的 我们在自然界中观察到各种现象，归根结底是物质的不同表现形式，也就是说物质构成了世界。自然界中所有物体均由化学元素及其化合物所组成，同样，各种固体材料也都是由一种或多种元素的原子结合而成的。学习物质的原子结构和化学键合，是认识和讨论各类材料在结构与性能方面所表现出来的个性和共性的基础，也是正确认识和理解材料的性能的重要依据。 二、本章主要内容 精品文档---下载后可任意编辑 1、原子结构模型 玻尔模型： 1913年，年轻的丹麦物理学家玻尔在总结当时最新的物理学发现（普朗克黑体辐射和量子概念、爱因斯坦光子论、卢瑟福原子带核模型等）的基础上建立了氢原子核外电子运动模型，提出了原子结构理论上的三点假设（1）任意轨道上绕核运动，而是在一些符合一定量子化条件的轨道上运动；（2）电子轨离核越远，原子所含的能量越高，电子尽可能处在离核最近的轨道上；（3）只有电子从较高能级跃迁到较低能级时，原子才会以光子形式释放能量。玻而尔理论解释了原子发光现象但无法解释精细结构和多原子、分子或固体的光谱，存在局限性。 量子力学模型： 量子力学是建立在微观世界的量子性和微粒运动统计性基本特征上，在量子力学处理氢原子核外电子的理论模型中，最基本的方程叫做薛定谔方程，是由奥地利科学家薛定谔（E.Schrödinger 1887-1961）在1926年提出来的。薛定谔方程是一个二阶偏微分方程，它的自变量是核外电子的坐标（直角坐标x，y，z或者极坐标r，θq，ff），它的因变量是电子波的振幅（ψ）。给定电子在符合原子核外稳定存在的必要、合理的条件时，薛定谔方程得到的每一个解就是核外电子的一个定态，它具有一定的能量（E），具有一个电子波的振幅随坐标改变的的函数关系式ψ=f(x,y,z)，称为振幅方程或波动方程。 为了得到电子运动状态合理的解，必须引用只能取某些整数值的三个参数，称它们为量子数，这三个量子数可取的数值及它们的关系如下： 主量子数：n=1,2,3,4…；角量子数：l=0,1,2…,(n-1)；磁量子数：m=0,±1,±2,±3…,…l。 四个量子数 主量子数（n）：用来描述原子中电子出现几率最大区域离原子核的远近，是决定电子能量高低的主要因素。n=1，2，3，4…；在光谱上用K，L，M，N，O，P表示。 角量子数（ι）:角量子数是描述原子轨道形状的物理量，ι=0（S轨道），球形，ι=1（P轨道），哑铃形，ι=2（d轨道），花瓣形；ι=0，1，2，3…,（n-1）. 磁量子数（m）：描述电子绕核运动的角动量在空间给定方向上的重量是量子化的;m±=0,±1, ±2,…, ±ι。 自旋量子数（ms）：电子在绕核高速运动同时，还有自身旋转运动，顺时针和逆时针两个方向：ms=± 原子核外电子的排布和能量状态： Pauli不相容原理：在同一个原子中没有四个量子数完全相同的电子。 能量最低原理：电子在原子中所处的状态，总是尽可能分布到能量最低的轨道上。 Hund规则：电子分布到能量相同的等价轨道上时，总是尽先以自旋相同的方向，单独占据能量相同的轨道。 3.原子间的相互作用 原子（或离子）之间的相互的吸引能，排斥能和总作用能随其原子间距离变化而变化。 4.化学键 离子键：原子之间发生电子转移，形成正、负离子，并通过静电作用而形成的化学键。离子键的本质是静电作用，无方向性、无饱和性。离子键程度与元素的电负性有关。 共价键：不同原子依靠共享电子，或原子轨道的最大重叠而结合形成的化学键为共价键。共价键的本质是电性的，是两原子核对共用电子对或原子轨道重叠所形成负电区域的吸引力，不是正负离子间的静电力。共价键有方向性和饱和性。 金属键：在固态或液态金属中，价电子可以自由地在不同原子间移动，使其成为多个原子所共有，这些共用电子将许多原子粘合在一起的作用，被称为是金属键。 氢键：分子中带正电的氢原子与另一分子中含有的孤对电子靠近并产生的吸引力为氢键。氢键形成的条件是必须在分子中存在电负性很强的元素使氢原子具有强极性，同时，分子中带有孤对电子，电负性大和半径小的元素所构成。氢键具有方向性和饱和性。 范德华键：由分子的取向力、诱导力和色散力导致分子间的作用力称为Van der waals 键。 5、基本要求 了解所学的两种原子模型，并能区别其不同。 能够描述有关电子能量的量子力学法则。 能够画出两个原子（或离子）的吸引能，排斥能和总作用能随其原子距离变化的关系图。 能够指出这个图中的平衡距离和键能。 能够简单描述离子键，共价键，金属键，氢键和范德华键。 能够列出以这些化学键结合的典型物质。 精品文档---下载后可任意编辑 三、重要名词 精品文档---下载后可任意编辑 Atomic mass unit (amu): 原子质量单位 Atomic number: 原子数 Atomic weight: 原子量 Bohr atomic model: 波尔原子模型 Bonding energy: 键能 Coulombic force: 库仑力 Covalent bond: 共价键 Dipole (electric): 偶极子 electronic configuration: 电子构型 electron state: 电位 Electronegative: 负电的 E