在材料学科中,结构(structure)是指材料各部分通过相互作用形成一个有机整体的结合方式。材料学科主要关注三种层次的结构:原子电子结构、晶体结构和显微结构。
1.原子电子结构(electronic structure)
该层次的结构主要描述原子间的结合方式及电子在电场中的运动形式,如金属键、离子键和共价键。电子结构的获得要通过求解量子力学方程。随着计算材料学的发展,人们对材料电子结构的认识和研究也越来越深入。
2.晶体结构(crystal structure)
晶体结构主要描述原子在晶胞中的平均位置。这些位置由晶格类型、原子的坐标来确定,也即晶体结构描述了原子尺度的材料。(www.daowen.com)
3.显微结构(microstructure)
通常,材料的显微结构是指在显微镜下能被分辨的材料组成及其分布或结合方式。它主要描述材料在微米-毫米(μm-mm)尺度的结构。此时,我们能分辨的材料尺度范围约在0.2μm~1 mm。在此尺度,我们可看到材料中的晶粒、晶界、相、缺陷(如裂纹、气孔)等。显微结构涉及块体材料的特征、表面和界面等现象。而我们在前面介绍的晶体结构是在原子尺度的,其尺寸在几个埃左右。在晶体结构和显微结构之间,人们常用亚显微结构来描述,也叫纳米结构。但尚无明确的界限来区分以上几种结构。
在第8章中,我们多次提到“组织”这个词。在英文词汇里,组织也用“structure”表示。组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相所组成。组织可由单相组成,也可由多相组成:铁素体由颗粒状的α相组成;珠光体由片状的α相和片状的Fe3C相相间组成。同样的相,也可形成不同的组织,如α相和Fe3C相还可形成贝氏体。因此,组织是材料中由相组成且具有一定特征的局部结构。而通常说的结构是针对材料的整体而言的。
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