材料科學(xué)基礎(chǔ)第7章下

材料科學(xué)基礎(chǔ)第7章下

01材料科學(xué)基礎(chǔ)第7章概述第7章的主要內(nèi)容材料的結(jié)構(gòu)與性能材料的合成與加工材料的腐蝕與防護材料的環(huán)境友好性與可持續(xù)發(fā)展第7章的結(jié)構(gòu)安排5個主要章節(jié)每個章節(jié)包含3個部分：標(biāo)題、章節(jié)標(biāo)題、頁標(biāo)題每個章節(jié)內(nèi)容按照邏輯順序展開第7章的重點與難點理解材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系掌握材料的合成與加工方法熟悉材料的腐蝕與防護技術(shù)探討材料的環(huán)境友好性與可持續(xù)發(fā)展第7章的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)??????材料科學(xué)基礎(chǔ)的重要性支撐科技進步和社會發(fā)展提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量降低生產(chǎn)成本和環(huán)境影響材料科學(xué)基礎(chǔ)的應(yīng)用航空航天、汽車制造等制造業(yè)信息技術(shù)、能源環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)建筑、醫(yī)療等民生領(lǐng)域國家安全和國防建設(shè)材料科學(xué)基礎(chǔ)的重要性與應(yīng)用第7章與其他章節(jié)的聯(lián)系與過渡第7章與第1-6章的聯(lián)系前6章介紹了材料的基本性質(zhì)、分類和性能第7章在此基礎(chǔ)上討論了材料的結(jié)構(gòu)與性能、合成與加工、腐蝕與防護等應(yīng)用問題第7章與后續(xù)章節(jié)的聯(lián)系第8章將介紹材料的設(shè)計與優(yōu)化第9章將探討材料的新技術(shù)與新材料第10章將總結(jié)材料科學(xué)的發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)第7章為后續(xù)章節(jié)提供了理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗02材料的結(jié)構(gòu)與性能材料的結(jié)構(gòu)特點與分類材料的結(jié)構(gòu)特點晶體結(jié)構(gòu)：原子或離子在空間呈規(guī)律排列非晶體結(jié)構(gòu)：原子或離子無規(guī)律排列復(fù)合材料結(jié)構(gòu)：由多種材料組成，具有獨特的性能材料的結(jié)構(gòu)分類按原子排列方式分類：晶體、非晶體、準(zhǔn)晶體等按化學(xué)成分分類：金屬、陶瓷、高分子、復(fù)合材料等按組織結(jié)構(gòu)分類：單晶、多晶、纖維、顆粒等材料的性能機械性能：強度、硬度、韌性等熱學(xué)性能：熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、熔點和沸點等電學(xué)性能：導(dǎo)電性、介電性、磁性等光學(xué)性能：折射率、反射率、透明度等材料性能的表征方法實驗方法：拉伸試驗、硬度測試、熱分析等計算模擬：分子動力學(xué)模擬、第一性原理計算等理論分析：材料力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)等材料的性能與表征方法結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系及其在材料研究中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系結(jié)構(gòu)決定性能：材料的結(jié)構(gòu)決定了其性能性能影響結(jié)構(gòu)：材料的性能變化可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)改變結(jié)構(gòu)-性能優(yōu)化：通過調(diào)整結(jié)構(gòu)來提高性能結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系在材料研究中的應(yīng)用材料設(shè)計：根據(jù)性能要求設(shè)計材料的結(jié)構(gòu)材料加工：通過改變結(jié)構(gòu)來提高材料性能材料性能改進：通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)來提高材料性能03材料的合成與加工材料的合成方法熔煉法：通過加熱熔化原料，然后冷卻凝固得到材料沉淀法：通過化學(xué)反應(yīng)生成沉淀物，經(jīng)過處理得到材料化學(xué)氣相沉積法：通過化學(xué)反應(yīng)在氣相中生成材料，沉積在基體上電沉積法：通過電化學(xué)反應(yīng)在電極上生成材料材料的合成原理分子結(jié)構(gòu)理論：解釋材料合成過程中的分子結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系晶體生長理論：解釋材料合成過程中的晶體生長機制和性能關(guān)系界面反應(yīng)理論：解釋材料合成過程中的界面反應(yīng)和性能關(guān)系材料的合成方法與原理材料的加工技術(shù)與發(fā)展趨勢材料的加工技術(shù)鑄造：通過熔煉法將原料凝固成所需形狀鍛造：通過加熱和壓力改變材料的形狀和性能焊接：通過加熱和壓力將材料連接在一起切削：通過切削工具去除材料，得到所需形狀和尺寸材料加工技術(shù)的發(fā)展趨勢精密加工：提高加工精度和表面質(zhì)量自動化加工：提高生產(chǎn)效率和降低成本綠色加工：減少能源消耗和環(huán)境污染合成對材料性能的影響結(jié)構(gòu)變化：合成過程中可能導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而影響性能雜質(zhì)含量：合成過程中可能引入雜質(zhì)，影響材料性能成核與生長：合成過程中的成核和生長機制可能影響材料的性能加工對材料性能的影響塑性變形：加工過程中可能導(dǎo)致材料發(fā)生塑性變形，從而影響性能表面粗糙度：加工過程中可能產(chǎn)生表面粗糙度，影響材料性能熱處理：加工過程中可能進行熱處理，改變材料的組織結(jié)構(gòu)和性能合成與加工對材料性能的影響04材料的腐蝕與防護材料的腐蝕機理與類型材料的腐蝕機理化學(xué)腐蝕：材料與腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致腐蝕電化學(xué)腐蝕：材料與腐蝕介質(zhì)形成原電池導(dǎo)致腐蝕摩擦腐蝕：材料在摩擦作用下產(chǎn)生氧化膜導(dǎo)致腐蝕材料的腐蝕類型均勻腐蝕：整個材料表面均勻腐蝕局部腐蝕：材料表面局部區(qū)域腐蝕腐蝕疲勞：材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生腐蝕疲勞材料的腐蝕防護技術(shù)涂層防護：在材料表面涂覆防護層，隔絕腐蝕介質(zhì)鍍層防護：在材料表面鍍上一層金屬或非金屬薄膜，提高耐腐蝕性能陰極保護：通過外加電流在材料表面形成陰極保護層，抑制腐蝕材料的腐蝕防護方法材料選擇：選擇耐腐蝕性能好的材料環(huán)境改善：改善環(huán)境條件，降低腐蝕介質(zhì)濃度設(shè)計優(yōu)化：優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少腐蝕敏感部位材料的腐蝕防護技術(shù)與方法航空器表面防護：采用涂層和鍍層技術(shù)提高耐腐蝕性能火箭發(fā)動機防護：采用陰極保護技術(shù)抑制腐蝕腐蝕防護技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用汽車零部件防護：采用涂層和鍍層技術(shù)提高耐腐蝕性能汽車底盤防護：采用陰極保護技術(shù)抑制腐蝕腐蝕防護技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用建筑外墻防護：采用涂層技術(shù)提高耐腐蝕性能建筑管道防護：采用鍍層和陰極保護技術(shù)抑制腐蝕腐蝕防護技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用??????腐蝕防護技術(shù)在實際應(yīng)用中的案例與分析05材料的環(huán)境友好性與可持續(xù)發(fā)展材料的環(huán)境影響資源消耗：材料的生產(chǎn)和加工過程中消耗大量資源能源消耗：材料的生產(chǎn)和加工過程中消耗大量能源環(huán)境污染：材料的生產(chǎn)和加工過程中產(chǎn)生大量廢棄物和污染物材料的環(huán)境影響評估方法生命周期評價：評估材料從生產(chǎn)到廢棄全過程的環(huán)境影響碳足跡評價：評估材料生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的碳排放生態(tài)足跡評價：評估材料生產(chǎn)和使用過程中對生態(tài)系統(tǒng)的影響材料的環(huán)境影響與評估方法綠色材料的概念對環(huán)境友好：生產(chǎn)、使用和廢棄過程中對環(huán)境的影響較小可循環(huán)利用：材料及其制品可以循環(huán)利用，減少資源消耗可持續(xù)發(fā)展：符合社會、經(jīng)濟和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求綠色材料的特點低碳環(huán)保：生產(chǎn)過程中能源消耗低，環(huán)境污染小資源節(jié)約：生產(chǎn)過程中資源消耗低，利用率較高可再生利用：材料及其制品可以再生利用，減少廢棄物綠色材料的概念與特點材料科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系材料科學(xué)為可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持可持續(xù)發(fā)展對材料科學(xué)提出新的要求材料科學(xué)的未來展望綠色