材料科學(xué)與工程基礎(chǔ).緒論pptx

材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料物理教研室李艷紅目錄第一章緒論第二章材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第三章材料組成與結(jié)構(gòu)第四章材料的性質(zhì)第五章材料的制備與成型加工aluminum(metal)cans,glassbottlesandplastic(polymer)bottles

1-1材料的定義、分類及基本性質(zhì)1-2材料科學(xué)與工程概述1-3本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法第一章緒論

1-1材料的定義、分類及基本性質(zhì)1-1-1定義1.材料

Materials我們的周圍到處都是材料我們的衣食住行的必備條件人類一切生活和生產(chǎn)活動的物質(zhì)基礎(chǔ)先于人類存在，并且與人類的出現(xiàn)和進化有著密切的聯(lián)系。一、人類生活中的材料陶瓷藝術(shù)結(jié)束動畫圖片玻璃瓶結(jié)束動畫圖片門窗玻璃結(jié)束動畫圖片結(jié)束動畫圖片二、一些典型的高聚物材料塑料布結(jié)束動畫圖片特種工程塑料結(jié)束動畫圖片合成纖維結(jié)束動畫圖片一些典型的高聚物材料聚丙稀短纖維結(jié)束動畫圖片合成橡膠輪胎結(jié)束動畫圖片衣服

纖維結(jié)束動畫圖片循環(huán)體系人類使用材料是一巨大的、全球性的、時空無限的去動畫圖片開始

什么是材料？具體地說，材料是用來制造各種產(chǎn)品的物質(zhì)，這些物質(zhì)用來生產(chǎn)和構(gòu)成功能更多、更強大的產(chǎn)品。金屬、陶瓷、玻璃、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、塑料、橡膠、纖維、砂子、石塊，還有許多復(fù)合材料都屬于材料的范疇。

礦物燃料、空氣和水，是否是材料？材料的定義Material：材料科學(xué)（工科）物質(zhì)科學(xué)（理科）

材料是指具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和物理性狀的物質(zhì)。原料（RawMaterials）由原料到材料。原料一般不是為獲得產(chǎn)品，而是生產(chǎn)材料，往往

伴隨化學(xué)變化。材料的特點往往是為獲得產(chǎn)品，一般從材料到產(chǎn)品

的轉(zhuǎn)變過程不發(fā)生化學(xué)變化。2.原料與材料材料與物質(zhì)(MaterialsandMatter)

材料可由一種或多種物質(zhì)組成。

同一物質(zhì)由于制備方法或加工方法不同可以得到用途各異、類型不同的材料。3.材料與物質(zhì)1-1-2類別類別

材料可以根據(jù)化學(xué)組成、狀態(tài)、作用和使用領(lǐng)域分類?；瘜W(xué)組成分類狀態(tài)分類金屬材料無機非金屬材料有機高分子材料氣態(tài)固態(tài)液態(tài)單晶多晶復(fù)晶非晶作用分類Function功能材料結(jié)構(gòu)(工程)材料應(yīng)用領(lǐng)域分類Application建筑電子醫(yī)用儀表包裝耐火能源等等金屬材料(1)黑色金屬材料鋼Steel化學(xué)成分——碳素鋼、合金鋼品質(zhì)——普通、優(yōu)質(zhì)、高級優(yōu)質(zhì)鋼金相組織或組織結(jié)構(gòu)——珠光體、貝氏體、馬氏體和奧氏體用途——建筑工程、結(jié)構(gòu)、工具、特殊性能、專業(yè)用鋼冶煉方法——平爐、轉(zhuǎn)爐、電爐、沸騰爐鋼鑄鐵灰鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵特殊性能鑄鐵(2)有色金屬五大類輕金屬（<4.5g/cm3）鋁、鎂、鈉、鈣重金屬(>4.5g/cm3)銅、鎳、鉛、鋅貴金屬金、銀、鉑、銠類金屬（半）硅、硒、砷、硼稀有金屬鈦、鋰、鎢、鉬、鐳常用的有色金屬材料有：Al、Cu、Zn、

Sn、

Pb、Mg、Ni……(3)基本特性PrincipalProperties

a.

金屬鍵，常規(guī)法生產(chǎn)的金屬為晶體結(jié)構(gòu)；

b.

常溫下固體，熔點較高；

c.

金屬光澤；

d.

純金屬范性大、展性、延性大；

e.

強度較高；

f.

自由電子的存在，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好；

g.

空氣中易氧化，如鋼、鐵等生成氧化膜，合金可改性抗氧化性。(4)用途Applicationa.

結(jié)構(gòu)材料:如機床,建筑機械設(shè)備、工程交通工具；

b.

導(dǎo)體材料，電線芯（銅）

c.

工具無機非金屬材料（硅酸鹽材料）(1)分類（按成分，化學(xué)結(jié)構(gòu)和用途分四大類）混凝土（水泥）玻璃Glass

硅及耐火材料Silicon

陶瓷（器）Ceramics

傳統(tǒng)陶瓷（天然硅酸鹽礦）：各中粘土燒制而成。

(SilicateCeramics)

特種陶瓷（人工化合物：氧化物、氮化物、硼化物、碳化物）(2)基本特性以陶瓷為例

a.

離子鍵、共價鍵及其混合鍵；

b.

硬而脆；

c.

熔點高、耐高溫抗氧化

d.

導(dǎo)熱、導(dǎo)電性差；

e.

耐化學(xué)腐蝕性好；

f.

耐磨；

g.

成型方式為粉末制壞、燒制成型(3)用途建筑衛(wèi)生陶瓷：瓷磚、浴缸。工程陶瓷工程結(jié)構(gòu)陶瓷：反應(yīng)釜（耐酸、耐腐蝕）絕緣瓷瓶。功能陶瓷：磁性、導(dǎo)電。Polymers,Macromolecules高分子材料(1)分類按主鏈結(jié)構(gòu)Backbonechain碳鏈–C–C–C–雜鏈–C–N–C=O；–C–O–C–元素Si、P、B按使用性質(zhì)塑料Plastics橡膠Rubber天然、合成纖維

Fiber天然、合成粘合劑Adhesive涂料Coating通用塑料、工程塑料熱塑性、熱固性以C、H、N、O等元素為基礎(chǔ)，由許多結(jié)構(gòu)相同的小單位重復(fù)連接組成，含有成千上萬個原子，分子量很大，并在某一個范圍內(nèi)變化著。(2)基本性質(zhì)

a.

共價鍵，部分范氏鍵

b.

分子量大，無明顯熔點，有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg

和粘流溫度Tf；

c.

力學(xué)狀態(tài)有三態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)

d.

比重小

e.

絕緣性好

f.

優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性

g.

成型方法多(3)用途結(jié)構(gòu)材料：電視機殼體、冰箱殼體、軸承、機械零件絕緣材料：漆包線、電纜、絕緣版、電器零件建筑材料：貼面板、地貼包裝材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料涂裝：涂料粘合劑：粘合劑日用：織物（衣服）膠鞋運輸：輪胎，傳送帶復(fù)合材料Composites定義：由兩種以上組分組成，并且具有與其組成不同的新的性能的材料(1)分類

按性能：

結(jié)構(gòu)復(fù)合材料

功能復(fù)合材料

按增強劑形狀及增強機理：粒子增強纖維增強基體

Matrix增強體

Reinforcement按復(fù)合方式分類金屬

金屬、無機非金屬無機非金屬

金屬、無機非金屬高分子(塑料、橡膠)金屬、無機非金屬、高分子(纖維)(2)基本性質(zhì)

a.

抗疲勞性能良好；

b.

結(jié)構(gòu)件減震性好；

c.

比強度和比模量高；

d.

耐燒能性和耐高溫性能好

e.

具有良好的減摩、耐摩和耐潤滑性能其它類型生物材料Biomaterials用于人體組織和器官的診斷、修復(fù)或增進其功能的一類高技術(shù)材料，即用于取代、修復(fù)活組織的天然或人造材料，其作用藥物不可替代。生物材料能執(zhí)行、增進或替換因疾病、損傷等失去的某種功能，而不能恢復(fù)缺陷部位。先進材料Advancedmaterials

納米材料，LED用材料，光纖等1-2-1材料的重要作用材料是人類社會發(fā)展的巨大推動力，制造生產(chǎn)工具的物質(zhì)基礎(chǔ)是材料。石器時代——陶器時代——

青銅時代——鐵期時代——復(fù)合材料（圖）1-2材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)概述自古以來，材料的發(fā)展水平就是人類社會文明程度的標(biāo)志.人類文明史劃分依據(jù):當(dāng)時的代表性材料石器時代銅器時代鐵器時代……石器

陶

器銅

器

編

鐘鐵

器舉例

1764年工業(yè)革命，第一部機器（手搖）

1769年，水力紡紗機

1782年，蒸汽機為動力的紡紗機，紡織業(yè)（動力）瓦特發(fā)動機、傳動機、工作機——機器系列機器制造鐵——

冶煉業(yè)

木炭—大