第三章金属材料3.1金属特性与金属键3.1.1 金属键 (metallic bond)所有金属原子的最外层都有ns电子，金属原子价电子层的S电子云是球形的只要空间条件允许它们可以在任意方向与任何数自的邻近原子的价电子云重叠。因此，金属原子的排列不受饱和性和方向性的限制，使金属晶体中的金属原子都采取紧密堆积结构12
所有⾦属原⼦的最外层都有ns电⼦，⾦属原⼦价 电⼦层的s电⼦云是球形的，只要空间条件允许，它 们可以在任意⽅向与任何数⽬的邻近原⼦的价电⼦ 云重叠。因此，⾦属原⼦的排列不受饱和性和⽅向 性的限制，使⾦属晶体中的⾦属原⼦都采取紧密堆 积结构。 3.1.1 ⾦属键（metallic bond） 第三章 ⾦属材料 3.1 ⾦属特性与⾦属键 12
第三章金属材料3.1金属特性与金属键3.1.1金属键 (metallic bond)核外电子K层L层M层N层O层P层层每层上的S,p,d,fS,p,d,fS,p,d,fS,p,d,fS,p,d,fS,p,d,f电子亚层S1个轨道3个轨道Pd5个轨道f7个轨道每层上的1s2s,2p3s,3p,3d4s,4p,4d,df亚层数13
核外电⼦ 层 K层 L 层 M 层 N 层 O 层 P 层 每层上的 电⼦亚层 S,p,d,f S,p,d,f S,p,d,f S,p,d,f S,p,d,f S,p,d,f S 1 个轨道 p 3 个轨道 d 5 个轨道 f 7 个轨道 每层上的 亚层数 1s 2s, 2p 3s,3p,3d 4s,4p,4d,df 3.1.1 ⾦属键（metallic bond） 第三章 ⾦属材料 3.1 ⾦属特性与⾦属键 13
第三章金属材料自由电子模型可以解释以下问题由于自由电子几乎可以吸收所有波长的可见光，随即又发射出来，因而使金属具有金属光泽金属中的自由电子有突出的流动性，这使金属的传导性能良好金属键是在整个晶体范围起作用，因此要断开金属比较困难。但由于金属键没有方向性，原子排列方式简单，重复周期短，因此，在原子之间（主要是密置层之间）比较容易产生“滑动。在滑动过程中，自由电子起定调剂“润滑作用，因此金属有较好的延展性和可塑性：
“⾃由电⼦”模型可以解释以下问题： v 由于⾃由电⼦⼏乎可以吸收所有波长的可见光，随即⼜发射 出来，因⽽使⾦属具有⾦属光泽。 第三章 ⾦属材料 v ⾦属键是在整个晶体范围起作⽤，因此要断开⾦属⽐较困 难。但由于⾦属键没有⽅向性，原⼦排列⽅式简单，重复周 期短，因此，在原⼦之间（主要是密置层之间）⽐较容易产 ⽣“滑动”。在滑动过程中，⾃由电⼦起⼀定“调剂”“润滑” 作⽤，因此⾦属有较好的延展性和可塑性。 v ⾦属中的⾃由电⼦有突出的流动性，这使⾦属的传导性能 良好。 14
第三章金属材料3.1金属特性与金属键3.11 金属键 (Metallic bond)特殊的离域共价键特殊参加的原子数多电子运动区域三维空间自由电子模型的评价不能解释自由电子模型金属的导电性的强弱导体半导体自由电子（价电子）看作被此间没有相互作用，而又要与正离子吸引胶合在一起，先后矛盾15
3.1.1 ⾦属键（Metallic bond） 特殊的离域共价键 特殊： 参加的原⼦数多 电⼦运动区域三维空间 3.1 ⾦属特性与⾦属键 第三章 ⾦属材料 ⾃由电⼦模型不能解释⾦属的导电性的强弱：导 体、半导体-⾃由电⼦(价电⼦)看作彼此间没有相 互作⽤，⽽⼜要与正离⼦吸引胶合在⼀起，先后⽭盾 ⾃由电⼦模型的评价： 15
第三章金属材料3.1金属特性与金属键3.12金属键能带理论金属键的能带（EnergyBand）理论索末菲（AJ.W.SommerfeId）与其他研究工作者，从1928年到30年代广泛发展了金属的量子力学理论，建立起现代金属键和固体理论能带理论能带理论把金属晶体看成为一个大分子，这个分子由晶体中所有原子按照分子轨道理论组合而成能带：形成金属晶体的各个原子，其能量相近的原子轨道组合成一系列的分子轨道，，合称为能带：能带可以看作是延伸到整个晶体中的分子轨道16
⾦属键的能带（Energy Band）理论 索末菲(A.J.W. Sommerfeld)与其他研究⼯作者，从1928年到30 年代广泛发展了⾦属的量⼦⼒学理论，建⽴起现代⾦属键和固体 理论——能带理论。 能带理论把⾦属晶体看成为⼀个⼤分⼦，这个分⼦由晶体中所有 原⼦按照分⼦轨道理论组合⽽成。 能带：形成⾦属晶体的各个原⼦，其能量相近的原⼦轨道组合成 ⼀系列的分⼦轨道，合称为能带。 • 能带可以看作是延伸到整个晶体中的分⼦轨道 3.1.2 ⾦属键能带理论 3.1 ⾦属特性与⾦属键 第三章 ⾦属材料 16