一、 教學目的及要求
二、重點難點（略）
三、教學時間和地點：
四、教學內容
§7.1晶體與非晶體
7.1.1 晶體的特徵
●有一定的幾何外形
●有固定的熔點：即晶體在熔化時溫度保持不變，直至全部熔化後，溫度才開始上公升。如：冰的熔點 0℃。
非晶體無固定的熔點在加熱時，由開始軟化到完全熔化，整個過程中溫度不斷的變化。如：松香 50~70℃軟化,70℃以上全部熔化。
●各向異性：晶體的某些性質，如光學性質、力學性質、導熱、導電性、機械強度、溶解性等在不同方向不同。如：雲母可按紋理面方向裂成薄片。
非晶體各向同性，晶體和非晶體在性質上的差異是兩者內部結構不同而造成的，晶體內部的微粒的排布是有序的，在不同方向按確定的規律重複性地排列，造成晶體的各向異性。非晶體內部微粒的排列是無序的、不規律的。
7.1.2 晶體的內部結構
●晶格點陣：晶格點陣——沿一定方向按某種規律把結點聯接起來的幾何圖形。晶格點陣可描述晶體內部的結構
●晶胞：晶胞——晶格中，能表現其結構一切特徵的最小部分。
●晶格：按晶格結點在空間的位置分布,晶格有各種形狀。分為7個晶系14種晶格型別。
7.1.3 單晶體和多晶體
●單晶體：由乙個晶核各向均勻生長而成,晶體內部的粒子基本上保持其特有的排列規律。如單晶冰糖、單晶矽、寶石、金剛石
●多晶體：由很多單晶微粒雜亂無規則的聚結而成的。各向異性的特徵消失，使整體一般不表現各向異性。多數金屬和合金都是多晶體。
7.1.4 非晶體物質
非晶體物質——結構無序的固體物質
玻璃體為典型的非晶物質
玻璃體物質： 氧化物玻璃；金屬玻璃；非晶半導體；高分子化合物
在一定條件下，晶體和非晶體可以互相轉換
如：在迅速冷卻下，石英晶體可以轉換為石英玻璃
7.1.5 液晶
液晶——有些有機物質熔化後在一定的溫度範圍內微粒的分布仍部分地保持著長程有序性，因而仍部分地保持各向異性，這種介於液態和固態之間的各向異性凝聚流體即為液晶。
不能流動能流動能流動
各向異性各向異性各向同性
§7.2離子晶體及其性質
7.1.1 離子晶體的特徵和性質
7.2.2 離子晶體中最簡單的結構型別
ab型：nacl型、 cscl型、立方zns型
nacl型：晶格型別:麵心立方陽離子配位數：6 陰離子配位數：6
例 ki、lif、nabr、 mgo、cas
cscl型：晶胞型別：簡單立方陽離子配位數：8
陰離子配位數：8 例 tlcl、csbr、csi
zns型：晶型別胞：麵心立方陽離子配位數：4
陰離子配位數：4 例 beo、znse
7-2-3 離子晶體的穩定性
離子晶體的晶格能
晶格能——標準態下，拆開1mol離子晶體
變為氣態離子所需吸收的能量。
晶格能越大，離子晶體越穩定。
離子晶體的穩定性
●電荷相同，核間距越小，晶格能越大。
●離子電荷數越多，晶格能越大
●晶格能越大，熔點越高，硬度越大。
§7.3原子晶體和分子晶體
7.3.1 原子晶體
基本定義：有一類晶體物質，晶格節點上排列的是原子，原子之間通過共價鍵結合。凡靠共價鍵結合而成的晶體統稱為原子晶體。
7.3.1 原子晶體
7.3.2 分子晶體
基本定義：凡靠分子間力（有時還可能有氫鍵）結合而成的晶體統稱為分子晶體。分子晶體中晶格結點上排列的是分子（也包括像稀有氣體那樣的單原子分子）。
7.3.2 分子晶體
§7.4金屬晶體
7.4.1 金屬晶體的內部結構
金屬晶體中，晶格結點上排列的粒子就是金屬原子、金屬陽離子。對於金屬單質而言，晶體中原子在空間的排布情況，可以近似的看成是等徑圓球的堆積。
7.4.1 金屬晶體的內部結構
●金屬單質晶體中，金屬原子採取盡可能緊密堆積方式，所以一般金屬密度較大。
●每個原子被較多的相同原子包圍，一般配位數較大。
●等徑圓球的三種密堆積基本構型
7.4.2 金屬鍵
●含義：金屬原子的電負性和電離能較小，價電子
容易脫離原子的束縛，在陽離子之間可以
自由運動，形成離域的自由電子氣。
金屬鍵——自由電子氣把金屬陽離子「膠合」成金屬晶體的結合力。
●特徵: 無飽和性和方向性
7.4.2 金屬鍵
●自由電子氣的存在使金屬具有良好的導電性、導熱性和延展性。
●但金屬結構畢竟是很複雜的，致使某些金屬的熔點、硬度相差很大。如：
7.4.3 金屬的能帶理論
應用分子軌道理論研究金屬晶體中原子間的結合力，逐漸發展成金屬鍵的能帶理論。
金屬晶體塊的大分子概念：把一塊金屬看作乙個大分子，用分子軌道理論來描述金屬晶體內電子的運動狀態。假定原子核位於金屬晶體的晶格結點上，構成乙個聯合核勢場，電子分布在分子軌道內，而價電子作為自由電子 ( 即離域電子 )，可在晶體內金屬原子間運動，不屬於任何乙個原子。
能帶概念：假如一塊鋰金屬有n個原子組成，n個2s原子軌道組成n個分子軌道，這n個分子軌道的能級非常接近，幾乎形成能量連續的能帶。
能帶——由n條能級相同的原子軌道組成，能量幾乎連續的n條分子軌道。
2s 能帶——由2s 原子軌道組成的能帶。
能帶種類：按能帶的能級和電子在能帶中的分布不同，能帶有多種：滿帶，導帶和禁帶。
滿帶：充滿電子的低能量能帶；如 li 1s22s1 1s分子軌道能帶
導帶：未充滿電子的能帶如 li 1s22s1 2s分子軌道能帶
有空的分子軌道存在，在這種能帶的電子，只要吸收微小的能量，就能躍遷到帶內能量稍高的空軌道上運動，從而使金屬具有導電、導熱作用。
禁帶：相鄰的能帶間的間隙，如 li 1s22s1 1s能帶和2s能帶之間的間隙禁帶是電子的禁區, 電子是不能在此停留的。若禁帶不太寬, 電子獲能量可從滿帶越過禁帶躍遷到導帶; 若禁帶太寬, 躍遷難以進行。
能帶的重疊：金屬的緊密堆積結構使金屬原子核間距一般都很小，使形成的能帶之間的間隙一般也都很小，甚至會出現重疊現象。
能帶理論可解釋金屬的某些物理性質
●導電導體:在外電場下，導帶中的電子在能帶中做定向運動，形成電流而導電。
絕緣體:電子都在滿帶上，且禁帶較寬，難以躍遷, 不能導電。
半導體: 禁帶較窄, 滿帶中的電子易被激發,越過禁帶到導帶上，增加導電能力。
●金屬光澤
光照時，導帶中的電子可吸收光能躍遷到能量較高的能帶上，當電子返回時把吸收的能量又發射出來，使金屬具有金屬光澤。
●導熱性：
區域性加熱時，電子運動和核的振動，可進行傳熱，使金屬具有導熱性。
●延展性：
受力作用時，原子在導帶中自由電子的潤滑下，可以相互滑動，而能帶並不被破壞。
§7.5混合型晶體和晶體缺陷
7.5.1 混合型晶體
石墨晶體內既有共價鍵，又有類似於金屬鍵那樣的非定域鍵和分子間力在共同起作用c原子以sp2雜化, 鍵角為120, 形成無數個正六邊形組成的平面,平面相互平行.每個c原子剩下的乙個p電子形成大π鍵。石墨層與層之間的結合力較弱，各層較易滑動，因而可用作鉛筆芯和潤滑劑。
除石墨外，滑石、雲母、黑磷等也都屬於層狀過渡性晶體。另外，纖維狀石棉屬鏈狀過渡性晶體，鏈中si和o間以共價鍵結合，矽氧鏈與陽離子以離子鍵結合，結合力不及鏈內共價鍵強，故石棉容易被撕成纖維。
7.5.2實際晶體的缺陷及其影響
如果晶體內部每個粒子的排列完全符合其排列規律，稱其為理想晶體。但實際上是不可能形成的，形成時在內部結構上總會出現這樣那樣的缺陷。
結晶時，由於微晶體晶面取向不可能完全相同，使得長成的晶體外形發生不規則變化。結晶時，若某個晶面吸附了雜質，使長成的晶體外形也可發生變化。
晶體點缺陷的基本型別：
空穴缺陷、置換缺陷、間充缺陷
●空穴缺陷：晶體內某些晶格結點位置上缺
少粒子，出現空穴。
●置換缺陷：晶格結點上的某些粒子被少量的別的離子取代。
●間充缺陷：組成晶體粒子的堆積空隙處，被外來粒子所填充。
晶體中的缺陷對晶體的物理性質、化學性質產生一定的影響
如純鐵中加入少量c或某些金屬，可製得各種效能的優質合金鋼。
純鍺中加入微量ga或as，可強化其半導體效能。
7.5.3 實際晶體的鍵型變異
實際晶體中, 各結點粒子間的結合力, 只有少數屬於純粹離子鍵、共價鍵、金屬鍵或分子間力。多數晶體屬於混合鍵型或過渡鍵型。
實際晶體中，不僅存在著離子鍵與共價鍵之間的過渡鍵型，而且存在著各種結合力之間的過渡鍵型，有的甚至很難確定究竟形成什麼鍵，這說明了物質結構的複雜性。
第七章固體液體和氣體的性質參考
1 晶體 固體中的所有分子在分子力的作用下，整齊地在空間排列起來，形成了週期性的空間點陣。例如圖7 5所示的平面矩形點陣，每個分子都以同樣的方式對稱地排列在某個分子周圍，它們對該分子的作用力相互抵消，所以，這種完全有序的週期性排列是固體中分子聚集的最穩定狀態，這就是晶體的狀態，即晶態。圖7 5圖7 ...
鋼結構第七章
第七章7.9解 鋼材為q235鋼，焊條為e43型，則角焊縫的強度設計值。圖示連線為不等肢角鋼長肢相連，故k1 0.65，k2 0.35。焊縫受力 所需焊縫計算長度，肢背 肢尖 側面焊縫實際施焊長度，肢背 取240mm 肢尖 取170mm。7.11解 取 焊縫有效截面的形心位置 所選焊腳尺寸滿足強度要...
結構優化設計第七章
結構優化的理論和方法 第七章 工程優化中的 模型 趙國忠工程力學系計算力學與cae研究室 工業裝備結構分析國家重點實驗室 綜合實驗樓1號樓513 84708769 o 工程優化中的 模型 7.1 引言 現實中遇到的問題 某些物理響應和某些因素有關，各個因素採用不同的值會產生不同的物理響應值，但響應值...