第一章工程材料的结构与性能
工程材料第二版习题解答
第一章材料的结构与性能一、材料的性能（一）名词解释弹性变形：去掉外力后，变形立即恢复的变形为弹性变形。
塑性变形：当外力去除后不能够恢复的变形称为塑性变形。
冲击韧性：材料抵抗冲击载荷而不变形的能力称为冲击韧性。
疲劳强度：当应力低于一定值时，式样可经受无限次周期循环而不破坏，此应力值称为材料的疲劳强度。
σ为抗拉强度，材料发生应变后，应力应变曲线中应力达到的最大值。
bσ为屈服强度，材料发生塑性变形时的应力值。
sδ为塑性变形的伸长率，是材料塑性变形的指标之一。
HB：布氏硬度HRC：洛氏硬度，压头为120°金刚石圆锥体。
（二）填空题1 屈服强度、抗拉强度、疲劳强度2 伸长率和断面收缩率，断面收缩率3 摆锤式一次冲击试验和小能量多次冲击试验， U型缺口试样和V型缺口试样4 洛氏硬度，布氏硬度，维氏硬度。
5 铸造、锻造、切削加工、焊接、热处理性能。
（三）选择题1 b2 c3 b4 d f a （四）是非题 1 对 2 对 3错 4错（五）综合题 1 最大载荷为2805.021038.5πσ⨯=F b断面收缩率%10010810010⨯-=-=A A A ϕ 2 此题缺条件，应给出弹性模量为20500MP,并且在弹性变形范围内。
利用虎克定律 320℃时的电阻率为13.0130℃时的电阻率为18.01二、材料的结合方式 （一）名词解释结合键：组成物质的质点(原子、分子或离子)间的相互作用力称为结合键，主要有共价键、离子键、金属键、分子键。
晶体：是指原子在其内部沿三维空间呈周期性重复排列的一类物质。
非晶体：是指原子在其内部沿三维空间呈紊乱、无序排列的一类物质。
近程有序：在很小的范围内(一般为几个原子间距)存在着有序性。
（二）填空题1 四，共价键、离子键、金属键、分子键。
2 共价键和分子键，共价键，分子键。
3 强。
4 强。
（三）选择题1 a2 b3 a（四）是非题1 错2 错3 对4 错（五）综合题1晶体的主要特点：○1结构有序；○2物理性质表现为各向异性；○3有固定的熔点；○4在一定条件下有规则的几何外形。
工程材料的分类与性能
Fe 7.86
250～ 1539 330 16 25～ 0.84 55 70～ 85 65
Ti 4.51
250～ 1660 300 3 50～ 0.17 70 76～ 88 100
Pb 11.34
18 327 7 45 — 90 4
钢材硬度换算
HRC≈2HRA-104 （HRC=20~60） HB≈10HRC （HRC=20~60）
HB≈2HRB
钢材强度、硬度换算 σb≈3.4HB （HB=125~175） σb≈3.6HB （HB＞175）
四、冲击韧度
是指材料抵抗冲击载荷作用 而不破坏的能力。
指标为冲击韧
性值a k(通过冲
金属和退火、正火钢等。
HRC用于测量中等硬度材料，如调 质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕
小，适用范围广。
缺点：测量结果分散度大。
洛氏硬度压痕
维氏硬度
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，后面的数 字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。 根据载荷范围不同，规定了三种测定方法—维氏硬度试验 、
aC
第三节 工程材料的其他性能
物理性能 —— 密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性。
一些金属的物理性能及机械性能
元素符号 Al Al 2.70 80～ 660 110 60 32～ 2.09 40 70～ 90 20 Cu Mg Ni Fe Ti Pb Sn
元素符号 密度，kg/m3×103
说明： ① 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。 ② 直径d0 相同时，l0，。只有当l0/d0 为常数
《工程材料及机械制造基础》教学大纲
《工程材料及机械制造基础》教学大纲课程名称（中文/英文）：工程材料及机械制造基础（Fundamentals of Engineering Material and Manufacturing Technology）课程编号：学分：3.5学时：总学时64学时分配：讲授学时：48 实验学时：8 上机学时：0 讨论学时：8课程负责人：李永国一、课程简介（Course Description）/课程目标（Course objectives）工程材料及机械制造基础是机械类专业的技术基础课，课程目标是使学生了解工程金属材料的内部组织与性能之间的关系，熟悉金属材料的强化方法（尤其是热处理强化）以及各类金属材料的选用原则。
本课程内容主要包括机械性能、晶体结构、结晶过程、晶格缺陷、合金基本相结构，正确分析二元合金状态图，并应用铁碳合金状态图来分析铁碳合金成份、组织与性能的关系。
掌握金属塑性变形，钢的热处理，选用材料的基本原则，掌握铸造、锻压、焊接加工的基本原理及加工方法的选择。
Engineering materials and basis of machinery manufacturing belong to machinery professional technical courses, curriculum goal is to make students understand the relationship between the internal organization and performance of engineering metallic materials, familiar with metal material strengthening method(especially heat treatment strengthened) and a variety of metal materials selection principles. The course content includes mechanical properties, crystal structure, the crystallization process, lattice defects, alloy basic phase structure, analysis of binary alloys state diagram and state diagram iron-carbon alloy applied to analyze the iron-carbon relations of alloy composition, microstructure and performance. Master deformation, heat treatment of steel, basic principles of metal material selection principles, master the basic principles of selection and processing methods of casting, forging, welding process.课程目标1：掌握工程材料成分，结构，组织和性能的基础知识和理论。
工程材料 第一章 材料的性能及应用意义
5. 硬度能较敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，可用来检验原材料和 控制冷热加工质量。
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
硬度测试方法：
1. 布氏硬度 GB231-1984 2. 洛氏硬度 GB230-1991 3. 维氏硬度 GB4342-1984
2）磨粒磨损：是指滑动摩擦时，在零件表面摩擦区内存在硬质磨粒， 使磨面发生局部塑性变形、磨料嵌入和被磨料切割等过程，以致磨面材 料逐步磨耗。
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
粘着磨损示意图
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粘着磨损磨痕
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
磨粒磨损示意图
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§1.2 材料的使用性能
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
（六）韧性——材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能 力，它是材料强度和塑性的综合表现。
韧性不足可用脆性来表达。 韧性高低决定是韧性断裂，还是脆性断裂。
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§1.3 材料的工艺性能
金属材料零件的一般加工过程
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§1.3 材料的工艺性能
1. 铸造性能：包括流动性、收缩、疏松、成分偏析、铸造应力、冷热裂纹倾向。 2. 锻造性能：通常用材料的塑性和强度及形变强化能力来综合衡量。 3. 焊接性能：包括焊接接头产生缺陷的倾向性和焊接接头的使用可靠性。 4. 切削加工性能：一般用材料的切削的难易程度、切削后表面粗糙度和刀具寿 命等方面来衡量。 5. 热处理性能：包括淬透性、淬硬性、耐回火性、氧化与脱碳倾向及热处理变 形与开裂倾向。
材料的结构与性能特点
第一章材料的结构与性能固体材料的性能主要取决于其化学成分、组织结构及加工工艺过程。
所谓结构就是指物质内部原子在空间的分布及排列规律。
材料的相互作用组成物质的质点（原子、分子或离子）间的相互作用力称为结合键。
主要有共价键、离子键、金属键、分子键。
离子键形成：正、负离子靠静电引力结合在一起而形成的结合键称为离子键。
特性：离子键没有方向性，无饱和性。
NaCI晶体结构如图NH1晶体结构性能特点：离子晶体的硬度高、热膨胀系数小，但脆性大，具有很好的绝缘性。
典型的离子晶体是无色透明的。
共价键形成：元素周期表中的W A、皿、W A族大多数元素或电负性不大的原子相互结合时，原子间不产生电子的转移，以共价电子形成稳定的电子满壳层的方式实现结合。
这种由共用电子对产生的结合键称为共价键。
氧化硅中硅氧原子间共价键，其结构如图所示。
性能特点：共价键结合力很大，所以共价晶体的强度、硬度咼、脆性大，熔点、沸点咼，挥发度低。
金属键形成：由金属正离子与电子气之间相互作用而结合的方式称为金属键。
如图所示。
性能特点：1）良好的导电性及导热性；2）正的电阻温度系数；3）良好的强度及塑性；4）特有的金属光泽。
分子键形成：一个分子的正电荷部位与另一分子的负电荷部位间以微弱静电引力相引而结合在一起称为范德华键（或分子键）。
特性：分子晶体因其结合键能很低，所以其熔点很低，硬度也低。
但其绝缘性良好。
材料的结合键类型不同，则其性能不同。
常见结合键的特性见表1-1晶体材料的原子排列所谓晶体是指原子在其内部沿三维空间呈周期性重复排列的一类物质。
晶体的主要特点是：①结构有序；②物理性质表现为各向异性；③有固定的熔点；④在一定条件下有规则的几何外形。
理想的晶体结构1•晶体的基本概念(1) 晶格与晶胞晶格是指描述晶体排列规律的空间格架。
从晶格中取出一个 最能代表原子排列特征的最基本的几何单元， 称为晶胞。
晶胞各棱边 的尺寸称为晶格常数。
简单立方晶格、晶胞示意图(2) 晶系按原子排列形式及晶格常数不同可将晶体分为七种晶系(3) 原子半径原子半径是指晶胞中原子密度最大方向相邻两原子之间距 离的一半。
工程材料的成分、组织、性能、选材、工艺与应用
材料学绪论一、本课程的性质一门研究材料的化学成分，加工工艺，组织、性能及应用几者之间的内在联系，分析如何运用材料科学的基础知识解决各实际问题的综合性，实践性极强的专业课。
二、本课程的目的使学生掌握如下能力：1、对各类工件所用材料进行合理选材和制定正确的热处理工艺（或其它加工工艺），以满足其使用要求。
2、解决工件加工和使用中出现的各类早期失效问题。
3、从事新材料、新工艺的开发和研制的初步能力。
三、工程材料定义工程材料（结构材料）：用来制备在工作环境下承受载荷的工件的材料。
四、参考书工程材料朱张校清华大学出版社金属材料学王笑天机械工业出版社复合材料（二十一世纪新材料丛书）吴人洁天津大学出版社第一章钢的合金化基础一、合金元素（Me）的定义碳钢（碳素钢）：Fe+C+杂质元素（S、P、Si、Mn、O、H、N……）合金钢：Fe+C+合金元素（Me）+杂质元素合金元素：以改善钢的工艺性能和使用性能为目的，人为添加到钢中的元素。
锰（Mn）铬（Cr）钼（Mo）钨（W）钒（V）铌（Nb）钛（Ti）镍（Ni）铜（Cu）钴（Co）硅（Si）硼（B）氮（N）铝（AL）稀土（RE）杂质元素：混入钢中的元素硫（S）磷（P）硅（Si）锰（Mn）氧（O）氢（H）氮（N）二、合金元素的分类及性质1、分类a、按是否形成碳化物（c’）分为：（1）碳化物（c’）形成元素：弱碳化物形成元素，Mn——Mn3C（固溶态）；强碳化物形成元素（Me强）Cr、Mo、W、V、Nb、Ti，其中：Cr、Mo、W（部分固溶态，部分化合态），V、Nb、Ti（化合态）。
（2）非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、B、Cu、Co、RE（固溶态）b、按对Fe-Fe3C相图各区的影响不同分为：（1）扩大F区元素（固溶态）：Cr、Mo、W、V、Nb、Ti、Al、Si（提高A1、A3，使S点左移）。
（2）扩大A区元素：Ni、Cu、Mn、C、N（降低A自由能（G A），增加A 稳定性）。
清华大学工程材料第五版第一章
老师提示 不同元素组成的金属晶体因晶格形 式及晶格常数的不同，表现出不同的物理、 化学和力学性能。金属的晶体结构可用X射线 结构分析技术进行测定。
精品课件
一、三种常见的金属晶体结构
☆ 老师提示：重点内容
1. 体心立方晶格(胞) ( BCC 晶格)
8个原子处于立方体的角上，1个原子处于 立方体的中心, 角上8个原子与中心原子紧靠。
精品课件
若两个晶向的全部指数数值相同而符
号相反, 则它们相互平行或为同一原子列,
但方向相反。
如[110]与
。
若只研究原子排列情况, 则晶向[110]
与
可用同一个指数[110]表示。
精品课件
晶向族 原子排列情况相同而在空间位向不 同的晶向组成晶向族。
晶向族用尖括号表示, 即<uvw>。
如: <100> = [100] + [010] + [001]
晶面族用大括号表示, 即{hkl}。
在立方晶胞中
组成{111}晶面族：
精品课件
{111} 晶面族
2. 立方晶系的晶向表示方法
以晶向DA为例：
精品课件
晶向OA ： [100] 晶向OB ： [110] 晶向OB’ ：[111]
立方晶胞中的主要晶向
晶向指数一般标记为[uvw]，
表示一组原子排列相同的平行晶向。
精品课件
在立方晶系中, 一个晶面指数与 一个晶向指数数值和符号相同时, 则 该晶面与该晶向互相垂直。
如：(111)⊥[111]。
晶面与晶向互相垂直
精品课件
3. 六方晶系的晶面指数和 晶向指数
四指数方法表示晶面和晶向。
水平坐标轴选取互相成120°
工程材料结构与性能
工 学 《工
》
③ 固溶体的溶解度 溶质原子在固溶体中的极限浓 度。溶解度有一定限度的固溶体 称有限固溶体。 称有限固溶体。组成元素无限互 溶的固溶体称无限固溶体。 溶的固溶体称无限固溶体。 组成元素原子半径、 组成元素原子半径、电化学特 性相近， 性相近，晶格类型相同的置换固 溶体，才可能形成无限固溶体。 溶体，才可能形成无限固溶体。 间隙固溶体都是有限固溶体。 间隙固溶体都是有限固溶体。
工 学 《工 》
化合物 Cu-Zn有限固溶体 有限固溶体
工 学 《工 》
Cu-Ni无限固溶体 无限固溶体 固溶体
④ 固溶体的性能 随溶质含量增加, 固溶体的 随溶质含量增加 强度、硬度增加 塑性、 强度、硬度增加, 塑性、韧性 下降—固溶强化。 下降 固溶强化。 固溶强化 产生固溶强化的原因是溶 质原子使晶格发生畸变及对 位错的钉扎作用。 位错的钉扎作用。 与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，塑性、 与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性 低。与化合物相比，其硬度要低得多，塑性韧性要高得多 与化合物相比，其硬度要低得多，
工 学 《工
》
（3）密排六方晶格 ） 密排六方晶胞它是一个正六面柱体，在晶胞的 个角 密排六方晶胞它是一个正六面柱体，在晶胞的12个角 上各有一个原子，上底面和下底面的中心各有一个原子， 上各有一个原子，上底面和下底面的中心各有一个原子， 上下底面的中间有三个原子。属于这类晶格的金属有 、 上下底面的中间有三个原子。属于这类晶格的金属有Mg、 Zn等。 等
工 学 《工
》
3. 常见纯金属的晶格类型
(1) 体心立方晶格 体心立方晶格的晶胞的形状是一个立方体， 体心立方晶格的晶胞的形状是一个立方体，原子位于 立方体的八个顶角和中心。属于这类晶格的金属有 立方体的八个顶角和中心。属于这类晶格的金属有α-Fe、 Cr、V、W、Mo等。 等
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第一章 工程材料的结构与性能
3.硬度
布氏硬度原理
洛氏硬度原理
维氏硬度原理
第一章 工程材料的结构与性能
布氏硬度
第一章 工程材料的结构与性能
硬度
布氏硬度用HB表示:当试验压力的单位为kgf时
F F 2F HB F凹 Dh D( D D 2 d 2 )
第一章 工程材料的结构与性能
40
(1)体心立方晶格结构
第一章 工程材料的结构与性能
(2)面心立方晶格结构
41
第一章 工程材料的结构与性能
42
(3)密排六方晶格结构。
动画15 密排六方晶胞
第一章 工程材料的结构与性能
3).晶面和晶向的表示方法
晶面和晶向的表示方法分别采用晶面指数 (hkl)和晶向指数[uvw]形式（以立方晶系为例）。 晶面 晶向指数[uvw] 的确定方法是： Z 以晶胞的某一阵点为原点，三个基矢 为坐标轴，并以点阵基矢的长度作为三个 坐标的单位长度； 过原点作一直线OP，使其平行于待 Y 标志的晶向AB,这一直线必定会通过某些 X 阵点； 在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点 的坐标值； 将此值乘以最小公倍数化为最小整数u、v、w,加上方括 号，[uvw]即为AB的晶向指数。
第一章 工程材料的结构与性能
1.强度
1)静载时的强度 (1) 弹性和刚度 (2) 屈服点σs (3) 抗拉强度σb 2)变载时的强度 3)高温强度
第一章 工程材料的结构与性能
2.塑性
材料在外力的作用下,产生塑性变形而不断裂的性能称 为塑性。其大小用伸长率和断面收缩率来表示。
L1 L0 100% L0
第一章 工程材料的结构与性能
1.4.3金属间化合物
1)正常价化合物 2)电子化合物 3)间隙化合物 1.4.4合金性能 1)固溶体与固溶强化 2)化合物与第二相强化
第一章 工程材料的结构与性能
1.5高聚物的结构
高聚物又称高分子化合物,通常由一种或几种 简单的低分子化合物聚合而成。高聚物的分子量很 大，一般在104～107的范围内。 高聚物的结构主要是指大分子链的结构，即大 分子链的形态、和大分子的聚集态结构。 1.5.1大分子链的结构
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由两种或两种以上的金属元素或金属元素和非金属元 素组成的具有金属性质的物质，称为合金。组成合金的元 素叫做组元。由两种组元组成的合金，称为二元合金。 在物质中，凡是成分相同，结构相同，并与其他部分 以界面分开的均匀组成部分，称为相。合金结晶后可以是 一种相，也可以是由若干种相所组成。 一种或多种相按一定方式相互结合所构成的整体称为 组织。相的相对数量、形状、尺寸和分布的不同，形成了 不同的组织，不同的组织使合金具有不同的力学性能。 固态合金中的相，按其晶格结构的基本属性来分，可 以分为固溶体和化合物两类。
第一章 工程材料的结构与性能
1.4.2固溶体
溶剂原子
溶质原子
置换固溶体
间隙固溶体
置换固溶体中，溶质原子在溶剂晶格中的分布是任意的、无 规律的。如果溶质原子在溶剂晶格中的溶解度有一定限度，则 称有限互溶，形成有限置换固溶体；如果合金组元可以以任何 比例相互溶解，如Cu-Ni 合金，这叫无限互溶，形成无限置换 固溶体。 间隙固溶体是由一些原子半径小于1Å 的非金属元素，如:H、 O、C、B、N，溶入过渡族金属而形成，且只有当溶质原子直 径与溶剂原子直径的比值小于0.59时，才能形成间隙固溶体。 溶剂晶格的间隙是有限的，因此间隙固溶体只能是有限固溶体。
1.5.2高聚物的聚集态结构
第一章 工程材料的结构与性能
（二）聚合反应类型 高聚物是由一种或几种简单化合物聚合而成，其聚合方式有 加聚、缩聚两种。
1．加聚反应
由一种或几种单体聚合而成高聚物的反应，称为加聚以应。 这种高聚物链节的化学结构与单体的化学结构相同。根据单体种类 的不同，可分为均聚和共聚两种： （1）均聚是指由一种单体聚合而成的高聚物，称为均聚物。如 聚乙烯是乙烯的均聚物。 （2）共聚是指由几种不同类型的单体的聚合而生产的产物，称
硬度
符号 压头类型 压力 Kgf 150 硬度值 有效范围 20~60 HRC 25~100 HRB 70HRA 应用举例
HRC
金刚石圆锥
120º
淬火钢件
HRB
Ф1/16inch 淬火钢球 120º
1.2.1理想晶体结构
晶体、非晶体
晶格、点阵、晶胞、晶面、晶向
第一章 工程材料的结构与性能
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常见的晶格类型
根据晶胞的三条棱边是否
相等、三个夹角是否相等以及 是否为直角，晶体学将所有晶
体分为7个晶系，14种空间点阵。
称作布喇菲空间点阵 常见的三种金属晶格类型有： 体心立方晶格。 面心立方晶格。 密排六方晶格。
第一章 工程材料的结构与性能
工程材料及成形 技术基础
第一章 工程材料的结构与性能
绪论
材料与成形技术的经济地位
材料的发展史 材料的分类
本课程在人才培养中的地位和作用
本课程的内容和要求
第一章 工程材料的结构与性能
材料的分类
按化学成分分类 金属（黑色金属、有色金属） 非金属 无机非金属（传统硅酸盐（水泥、玻璃、陶瓷、耐火材 料） 现代陶瓷（氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、 碳化物陶瓷、硼化物陶瓷） 有机非金属（塑料、橡胶、纤维、胶沾剂） 按用途分类 结构材料（利用其力学性能） 功能材料（利用光学、电学、声学、磁学、化学、物理、生物 化学等特性完成特定功能） 按状态分类 单晶体、多晶体、非晶体
共价晶体的强度、硬度高、脆性大，熔点、沸点高，挥发度低。
第一章 工程材料的结构与性能
传统陶瓷 由粘土、 石英、长石等成分 组成，以天然为主。 现代陶瓷 由 Al3O2、SiC、Si3N4等 成分组成，以合成 为主。
第一章 工程材料的结构与性能
1.7工程材料的性能
1.7.1工程材料的力学性能 1. 强度 2. 塑性 3. 硬度 4. 冲击韧性 5. 断裂韧性 6. 耐磨性 7.粘弹性 1.7.2工程材料的物理性能 1.7.3工程材料的化学性能 1.7.4工程材料的工艺性能
第一章 工程材料的结构与性能
2. 结构单元键连接方式和链的构型 ⑴聚合物中聚氯乙烯单体的连接方式 1)头-尾连接：
2)头-头或尾-尾连接：
3)无规则连接：
第一章 工程材料的结构与性能 （2）链的构型 链的结构是指高分子链中原子或原子团在空间的排列方式,即 链构型。按取代基R在空间所处的位置及规律不同,可有以下三种立 体构型:
第一章 工程材料的结构与性能
第一章 工程材料的结构与性能
绪论
本课程在人才培养中的地位和作用 本课程的内容和要求
第一章 工程材料的结构与性能
第一章工程材料的结构与性能
1.1材料原子的相互作用 1.2晶体材料的原子排列
1.3非晶态材料中的原子排列
1.4合金的晶体结构
1.5高聚物的结构
1.6陶瓷的结构 1.7工程材料的性能 本章小结
第一章 工程材料的结构与性能
晶面指数的确定方法
在点阵中设置参考坐标系，方法与确定晶 向指数时相同，但不能将坐标原点选在待 确定指数的晶面上； 以点阵基矢的长度为单位，量出待定晶面 在各坐标轴上的截距； -Y 取三个截距的倒数，并以最小 公倍数乘这三个倒数，得到三个 最小的整数h、k、l; 将求得的h、 k、 l用圆括号括 X 起来，（hkl)即为该晶面的晶面 指数。 Z
第一章 工程材料的结构与性能
1.3非晶态材料中的原子排列
1.3.1பைடு நூலகம்程有序 1.3.2亚稳态性
第一章 工程材料的结构与性能
1.4合金的晶体结构
1.4.1合金的相结构、组织极其关系 1.4.2固溶体 1.4.3金属间化合物 1.4.4合金性能
第一章 工程材料的结构与性能
1.4.1合金、相、组织及其相互关系
第一章 工程材料的结构与性能
单键内旋转示意图
第一章 工程材料的结构与性能
4. 高聚物的聚集态结构
高分子化合物的聚集态结构是指高聚物内部高分子链之间的几 何排列或堆砌结构,也称超分子结构。依分子在空间排列的规整性
可将高聚物分为结晶型、部分结晶型和无定型(非晶态)三类。
第一章 工程材料的结构与性能
为共聚物。
第一章 工程材料的结构与性能
1.5.1大分子链的结构
大分子链的结构包括大分子结构单元的化学组成、键接 方式、空间构型等。 1)结构单元的化学组成：由C、H、N、O、Si等元素构成。 其中碳原子之间以共价键结合的碳链高分子是最重要的高聚 物。 2)结构单元的键接方式和链的构型（头_尾连接、头_头 连接、尾_尾连接等连接方式；空间构型有全同立构、间同 立构和无规立构 3)大分子链的形态： （大分子链的几何形态、大分子 链的构象及柔顺性）
(326)
X
Y
-Z
第一章 工程材料的结构与性能
单晶体的各向异性
单晶体中不同晶面和晶向上的原子排列方式和 密度不同，因而，在不同的晶面和晶向上的各种性 能也不同，这种现象称为各向异性。
第一章 工程材料的结构与性能
1.2.2实际晶体结构
1.多晶体与亚结构 实际金属晶体内部包含了许多颗粒状的小晶体，每个 小晶体内部晶格位向一致，而各小晶体之间晶格位向不同。 小晶体称为“晶粒”，晶粒与晶粒之间的界面称为“晶界”。 在晶界上原子排列是不规则的。这种由多晶粒构成的晶体结 构称为“多晶体”，多晶体呈现各向同性。
第一章 工程材料的结构与性能
大分子链的几何形态
线型
带有支链
体型
第一章 工程材料的结构与性能
大分子链的运动方式 线型无定型高聚物中，大分子链的运动方式具有多重 性，主要有如下几种： (1)整链的运动：大分子链作为一个整体作质量中心的 移动，即发生原子链间的相对移动(滑脱)。反映在性能上 是高聚物呈现延性，会出现由粘性流动引起的永久变形。 (2)链段的运动：链段是由几个至几十个链节组成的一 小段分子链，由于主链的内旋转，使大分子链具有柔顺性 ，在整链质量中心不移动的情况下，一部分链段相对于另 一部分链段而运动，出现可逆伸缩。反映在性能上是高聚 物呈现独有的高弹性。 (3)链节的运动：链节、原子团、原子在平衡位臵作小 范围运动。反映在性能上是高聚物呈现普弹性(应力与应 变成正比)。