073材料科学基础课件(下)@北工大ch4 6
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《材料科学基础教案》PPT课件
1学时 1学时 2学时 3学时 2学时 1学时
教材及教学参考书
1.,《材料科学基础教程》 赵品 XX工业大学出版社 2.《材料科学基础教程习题与解答》 赵品 XX工业大学出版社 3.《材料科学基础》 赵品 XX工业大学出版社 1999年 4.《金属学原理》 刘国勋主编 工业冶金出版社 1980年 5.《金属学》 胡庚祥主编 上海科技出版社 1980年 6.《金属学教程》卢光熙主编 机械工业出版社 1985年 7.《金属学原理》 李 超主编 哈工大出版社 1996年 8.《材料科学基础》 马泗春主编 XX科学技术出版社 1998年 9.《材料科学基础》石德珂主编 XX交大出版社 1995年
第二部分 总纲
• 一、课程性质及教学目的 • 二、课程内容 • 三、与其它课程的关系 • 四、教学对象 • 五、教学时间 • 六、教学地点 • 七、教学指导思想 • 八、教学重点 • 九、教学难点 • 十、教学方法 • 十一、学时分配 • 十二、教学过程 • 十三、实验内容 • 十四、教材及教学参考书
编 XX科学技术出版社 1998年
7《材料科学基础》石德珂主编 XX交大出版社
1995年
讲授内容
1、材料在国民经济中的重要地位与作用 2、材料的分类 3、材料的发展历史 4、材料科学的发展方向 5、本课程的任务与内容
材料在国民经济中的重要地位与作用
材料是用来制造各种有用物件的物质. 它是人类生存与发展、征服和改造自然的物质基础,也是 人类社会现代文明的重要支柱.因此史学家将人类发展分为石 器时代、青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时代、硅时 代和新材料时代.材料科学的发展及进步成为衡量一个国家科 学技术发展的重要标准.材料科学的发展在国民经济中占有极 其重要的地位,因此,材料、能源、信息被誉为现代经济发展 的三大支柱.
材料科学基础PPT精品课件
材料科学与工程学云院纹材，料满学嵌教绿研室松石
14
云纹铜禁：春秋中期，1978年河南淅川下寺出土。
高28.8厘米，器身长103厘米，宽46厘米，禁为
承置酒器的案，其器身以粗细不同的铜梗支撑多
层镂空云纹，十二只龙形异兽攀缘于禁的四周，
另十二只蹲于禁下为足。这是我国迄今发现用失
蜡法铸造的时代最早的铜器，其工艺精湛复杂， 莲鹤方壶：春秋，1923年河南
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• 金属铸造工艺-人们得到了他们需要的形状 (4000BC、最早 的模铸件：一个铜制杖头)
• 从矿石中提炼铜-冶金业的黎明 （3500BC、埃及古墓壁画是 人类冶金业的最早纪录之一 ）
• 青铜的使用-制造合金 （ 3000BC、青铜：第一种合金）
2021/2/15
材料科学与工程学院材料学教研室
11
湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑
2021/2/15
材料科学与工程学院材料学教研室
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三星堆遗址文化距今4800～2800年， 延续时间近2000年(1986年四川广汉三星堆)
青铜辫索冠人头像：高13.7厘 米祭祀坑出土圆头顶，头戴辫 索状帽箍，耳较圆，两耳各有 三个穿孔，耳上端的鬓发清晰 可 见2。02颇1/2具/1土5 著风格
材料无处不在，无处不有：工农业生产、国防、科学技
术、人民生活。
材料、能源和信息是现代技术的三大支柱(1998)。
生物工程、信息技术和新材料是现代技术的三大支柱。
202材1/2/料15 品种、数量和材质料量科学是与工国程家学院现材料代学教化研程室 度标志之一。
5
材料科学（Materials Science）是研究材料的成分、组织结 构、制备工艺、加工工艺、材料的性能与材料应用之间的相互 关系的科学。材料科学是当代科学技术发展的基础、工业生产 的支柱，是当今世界的带头学科之一。
材料科学基础 课件
材料的结构与性能关系
晶体结构
材料的晶体结构影响其力学、电 学、热学等方面的性能，如金属 、陶瓷和聚合物的不同晶体结构 导致其不同的物理和化学性质。
相组成
材料的相组成对其整体性能产生重 要影响，如钢中不同含量的碳和其 他合金元素可以改变其硬度和韧性 。
界面结构
材料的界面结构对其性能具有重要 影响，如复合材料的界面结合强度 和分布对其整体力学性能的影响。
3D打印材料
可用于快速原型制造、个性化定制等 领域，满足多样化需求。
01
02
生物相容性材料
与生物体相容性好，可用于生物医学 领域，如人工关节、血管等。
03
超材料
具有超常的物理性质，如超导、超硬 、超轻等，可用于制造高性能的器件 和结构。
05
04
复合材料
由两种或多种材料组成，具有单一材 料无法比拟的优异性能，如碳纤维复 合材料、纳米复合材料等。
材料处理的基本技术
热处理技术
通过加热、保温和冷却等工艺条件， 改变材料内部组织结构，以达到改善 材料性能的目的。
表面处理技术
通过化学或物理方法，改变材料表面 的性质，以提高材料的耐腐蚀性、耐 磨性和装饰性。
复合材料技术
将两种或两种以上的材料组合在一起 ，形成具有优异性能的复合材料，以 满足各种复杂的使用环境。
材料科学的重要性
总结词
材料科学在科技发展和人类生活中具有重要作用。
详细描述
随着科技的不断发展，新材料的需求越来越大，如航空航天、新能源、生物医疗 等领域都需要高性能的材料。同时，随着人们对生活品质要求的提高，对材料的 性能和外观要求也越来越高，这也推动了材料科学的不断发展。
02
材料的基本性质
材料科学基础ppt课件
11
• 这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的， 因主链带极性，易水解，醇解或酸解
• 优点：耐热性好，强度高 • 缺点：易水解
• 这类聚合物主要用作工程塑料
12
元素高分子
➢主链中不含碳原子，而是由Si 、B 、As等元素和O元 素组成，但在侧链上含有有机取代基团。这类高分 子兼具无机和有机高分子特性，如有机硅高分子。
• 支化高分子的形式：星形(Star)、 梳形 (Comb)、无规(Random)
23
网状(交联)大分子
• 缩聚反应中有三个或三个以上官能 度的单体存在时，高分子链之间通 过支链联结成一个三维空间网形大 分子时即成交联结构
• 交联与支化有本质区别 支化(可溶，可熔，有软化点) 交联(不溶，不熔，可膨胀)
2
•
3-1 材料组成和结构的基本内容
Principal Contents of Materials Composition and Structures
• 材料的组成： 构成材料的基本单元的成分及数目
• 材料的结构： 材料的组成单元(即原子或分子)之间相互吸引 和相互排斥作用达到平衡时在空间的几何排列。
(2)
结构单元 的键接方式 ( 几何构型 Geometric
Configuration) (链节)
16
加聚
缩聚
• 由以上知：
• 由于高分子是链状结构，所以把简单重复(结构)单元称为“链节”(chains) • 简单重复(结构)单元的个数称为聚合度DP(Degree of Polymerization1
28
无 规 共 聚 ( random)
• 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
• 这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的， 因主链带极性，易水解，醇解或酸解
• 优点：耐热性好，强度高 • 缺点：易水解
• 这类聚合物主要用作工程塑料
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元素高分子
➢主链中不含碳原子，而是由Si 、B 、As等元素和O元 素组成，但在侧链上含有有机取代基团。这类高分 子兼具无机和有机高分子特性，如有机硅高分子。
• 支化高分子的形式：星形(Star)、 梳形 (Comb)、无规(Random)
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网状(交联)大分子
• 缩聚反应中有三个或三个以上官能 度的单体存在时，高分子链之间通 过支链联结成一个三维空间网形大 分子时即成交联结构
• 交联与支化有本质区别 支化(可溶，可熔，有软化点) 交联(不溶，不熔，可膨胀)
2
•
3-1 材料组成和结构的基本内容
Principal Contents of Materials Composition and Structures
• 材料的组成： 构成材料的基本单元的成分及数目
• 材料的结构： 材料的组成单元(即原子或分子)之间相互吸引 和相互排斥作用达到平衡时在空间的几何排列。
(2)
结构单元 的键接方式 ( 几何构型 Geometric
Configuration) (链节)
16
加聚
缩聚
• 由以上知：
• 由于高分子是链状结构，所以把简单重复(结构)单元称为“链节”(chains) • 简单重复(结构)单元的个数称为聚合度DP(Degree of Polymerization1
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无 规 共 聚 ( random)
• 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
材料科学基础课程总结PPT课件
晶面、晶向和晶面族、晶向族的写法
6
第6页/共65页
立方晶系常见的晶面族为：
{100} : (100)、(010)、(001)
{110} : (110)、(101)、(011)、(110)、(101)、(011)
{111} : (111)、(111)、(111)、(111)
立方晶系常见的晶向为：
100 : [100]、[010]、[001]
31
第31页/共65页
Байду номын сангаас
单晶体金属的塑性变形
滑移变形的特点 ：
⑴ 滑移只能在切应力的作用下发生。临界分切应力！ ⑵ 滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。 ⑶滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍. ⑷ 滑移的同时伴随着晶体的转动。 (5) 滑移是通过滑移面上的位错的运动来实现的。
当外力在某一滑移系中的分切应力达到 一定临界值时，该滑移系方向首先发生 滑移，该分切应力称为临界分切应力
小角度晶界 大角度晶界
共格 半共格 非共格
对称倾斜
不对称倾斜 扭转
29
第29页/共65页
晶界特性
1) 晶界能量高，原子处于不稳定状态
易于原子扩散，故新相易于在晶界处形核 杂质原子易于在晶界富集，导致晶界熔点低于晶内，加
热时晶界先熔化， 过热 晶界原子扩散速度高于晶内，且晶内腐蚀比晶内也快
2） 晶界原子排列不规则，且存在较多的缺陷，如空位和位错等
三种常见晶格的密排面和密排方向
体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格
密排面 {110} {111} 六方底面
数量 6 4 1
密排方向 <111> <110>
底面对角线
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立方晶系常见的晶面族为：
{100} : (100)、(010)、(001)
{110} : (110)、(101)、(011)、(110)、(101)、(011)
{111} : (111)、(111)、(111)、(111)
立方晶系常见的晶向为：
100 : [100]、[010]、[001]
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Байду номын сангаас
单晶体金属的塑性变形
滑移变形的特点 ：
⑴ 滑移只能在切应力的作用下发生。临界分切应力！ ⑵ 滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。 ⑶滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍. ⑷ 滑移的同时伴随着晶体的转动。 (5) 滑移是通过滑移面上的位错的运动来实现的。
当外力在某一滑移系中的分切应力达到 一定临界值时，该滑移系方向首先发生 滑移，该分切应力称为临界分切应力
小角度晶界 大角度晶界
共格 半共格 非共格
对称倾斜
不对称倾斜 扭转
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第29页/共65页
晶界特性
1) 晶界能量高，原子处于不稳定状态
易于原子扩散，故新相易于在晶界处形核 杂质原子易于在晶界富集，导致晶界熔点低于晶内，加
热时晶界先熔化， 过热 晶界原子扩散速度高于晶内，且晶内腐蚀比晶内也快
2） 晶界原子排列不规则，且存在较多的缺陷，如空位和位错等
三种常见晶格的密排面和密排方向
体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格
密排面 {110} {111} 六方底面
数量 6 4 1
密排方向 <111> <110>
底面对角线
材料科学基础ppt
组织是指用金相观察方法观察材料内部时看到的涉及晶体或晶粒大小、方向、形状排 列状况等组成关系的组成物。不同的组织具有不同的力学性能和物理性能。
第一章 材料结构的基本知识
一、原子的电子排列
第一节 原子结构
原子
原子核
中子 质子
核外电子
原子的结构示意图
原子的运动轨道是有四个量子数所确定的，它们分别为主量子数、次量子数、磁 量子数以及自旋量子数。四个量子数中最重要的是主量子数n(n=1、2、3、4·····），
正方晶系： d h k 1 / l h [ /a ) ( 2 ( k /b ) 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
六方晶系：
d h k 1 / l4 / [ 3 ( h 2 h k k 2 ) /a 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
第二节 纯金属的晶体结构
一. 典型金属的晶体结构
金属晶体中的结合键是金属键，由于金属键没有方向性和饱和性，使大多数金属晶 体都具有排列紧密、对称性高的简单晶体结构。最常见的典型金属通常具有面心立方（A1 或fcc）、体心立方（A2或bcc）和蜜排六方（A3或hcp）三种晶体结构。
四. 晶面间距
1. 晶面间距：相邻两平行晶面间的距离。
2. 计算公式
对于各晶系的简单点阵，晶面间距与晶面指数 (hkl) 和点阵常数(a,b,c)之间有如下
关系：
立方晶系：
dhk la/h ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2k2l2]1/2
四方晶系：
d h k1 l/h [2 (k 2 )/a 2 ( l/c )2 ] 1 /2
二.材料性能与内部结构的关系
材料的不同性能都是由其内部结构决定的。从材料的内部结构来看，可分为四个 层次：原子结构、结合键、原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。
第一章 材料结构的基本知识
一、原子的电子排列
第一节 原子结构
原子
原子核
中子 质子
核外电子
原子的结构示意图
原子的运动轨道是有四个量子数所确定的，它们分别为主量子数、次量子数、磁 量子数以及自旋量子数。四个量子数中最重要的是主量子数n(n=1、2、3、4·····），
正方晶系： d h k 1 / l h [ /a ) ( 2 ( k /b ) 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
六方晶系：
d h k 1 / l4 / [ 3 ( h 2 h k k 2 ) /a 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
第二节 纯金属的晶体结构
一. 典型金属的晶体结构
金属晶体中的结合键是金属键，由于金属键没有方向性和饱和性，使大多数金属晶 体都具有排列紧密、对称性高的简单晶体结构。最常见的典型金属通常具有面心立方（A1 或fcc）、体心立方（A2或bcc）和蜜排六方（A3或hcp）三种晶体结构。
四. 晶面间距
1. 晶面间距：相邻两平行晶面间的距离。
2. 计算公式
对于各晶系的简单点阵，晶面间距与晶面指数 (hkl) 和点阵常数(a,b,c)之间有如下
关系：
立方晶系：
dhk la/h ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2k2l2]1/2
四方晶系：
d h k1 l/h [2 (k 2 )/a 2 ( l/c )2 ] 1 /2
二.材料性能与内部结构的关系
材料的不同性能都是由其内部结构决定的。从材料的内部结构来看，可分为四个 层次：原子结构、结合键、原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。
材料科学基础PPT精品课件
绪 论
材料科学基础
Foundations of Materials Science
绪 论
绪
教学目的与要求
论
1.掌握材料科学研究的内容及其要素之间的逻辑关系. 2.了解材料发展的现状与发展趋势. 3.了解本课程的主要内容和学习方法.
2015/11/23
材料科学与工程学院材料学教研室
2
绪 论
绪论部分主要介绍以下几个方面的内容:
绪 论
2015/11/23
材料科学与工程学院材料学教研室
9
绪 论 材料的历史：300,000 BC—3,500 BC
• 燧石：神奇的石头，这种容易制成工具 的石头，开始了制陶业的发展 （300000BC)。 • 天然金与铜被用作工具与武器，开始了 人类金属的使用（5500 BC） • 熔炼和锤击改变了铜的性能-材料开始发 展 （5000 BC）
绪 论
云纹铜禁：春秋中期，1978年河南淅川下寺出土。 高28.8厘米，器身长103厘米，宽46厘米，禁为 承置酒器的案，其器身以粗细不同的铜梗支撑多 层镂空云纹，十二只龙形异兽攀缘于禁的四周， 另十二只蹲于禁下为足。这是我国迄今发现用失 蜡法铸造的时代最早的铜器，其工艺精湛复杂， 莲鹤方壶：春秋，1923年河南 令人叹为观止。 新郑李家园出土。高117厘米， 2015/11/23 15 材料科学与工程学院材料学教研室 口长30.5厘米，口宽24.9厘米。
一. 什么是材料和材料科学基础?
二. 材料科学的地位和作用。
三. 材料的分类。
四. 为什么要学习《材料科学基础》?
五.《材料科学基础》课程的主要内容。
六.《材料科学基础》课程的特点、学习方法和安排。
2015/11/23 材料科学与工程学院材料学教研室 3
材料科学基础
Foundations of Materials Science
绪 论
绪
教学目的与要求
论
1.掌握材料科学研究的内容及其要素之间的逻辑关系. 2.了解材料发展的现状与发展趋势. 3.了解本课程的主要内容和学习方法.
2015/11/23
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2
绪 论
绪论部分主要介绍以下几个方面的内容:
绪 论
2015/11/23
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9
绪 论 材料的历史：300,000 BC—3,500 BC
• 燧石：神奇的石头，这种容易制成工具 的石头，开始了制陶业的发展 （300000BC)。 • 天然金与铜被用作工具与武器，开始了 人类金属的使用（5500 BC） • 熔炼和锤击改变了铜的性能-材料开始发 展 （5000 BC）
绪 论
云纹铜禁：春秋中期，1978年河南淅川下寺出土。 高28.8厘米，器身长103厘米，宽46厘米，禁为 承置酒器的案，其器身以粗细不同的铜梗支撑多 层镂空云纹，十二只龙形异兽攀缘于禁的四周， 另十二只蹲于禁下为足。这是我国迄今发现用失 蜡法铸造的时代最早的铜器，其工艺精湛复杂， 莲鹤方壶：春秋，1923年河南 令人叹为观止。 新郑李家园出土。高117厘米， 2015/11/23 15 材料科学与工程学院材料学教研室 口长30.5厘米，口宽24.9厘米。
一. 什么是材料和材料科学基础?
二. 材料科学的地位和作用。
三. 材料的分类。
四. 为什么要学习《材料科学基础》?
五.《材料科学基础》课程的主要内容。
六.《材料科学基础》课程的特点、学习方法和安排。
2015/11/23 材料科学与工程学院材料学教研室 3
《材料科学基础》培训讲座PPT(35张)
在飞机发动机中一 种掺镍化合物制成称作 718合金被广泛的用于制 造波音777客机上的发动 机的压缩机、叶片及紧 固件。
• 形状记忆合金
形状记忆合金百叶窗
超级钢 近来，钢铁工业已经开发出一种汽车用钢，比原先的轻24%，而强度
34%，称为超级钢。其优点是：高撞击能量吸收率；高强度-质量比；实用
材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论，它将各种材料（包括 属、陶瓷、高分子材料）的微观结构和宏观结构规律建立在共同的理论基础 用于指导材料的研究、生产、应用和发展。它涵盖了材料科学和材料工程的 础理论。
材料科学基础的地位
人类社会发展的历史阶段常常用当时主要使用的材料来划分。从古代到现 人类使用材料的历史共经历了七个时代，各时代的开始时间：
结构材料实际上是一种按结合键种类 来分类的方法。由此可将材料分为金属、 陶瓷、高分子和由金属、陶瓷和高分子分 别组合成的各种复合材料材料。
金属材料：黑色金属材料（钢铁）、有色黑色金属材料（除钢铁 以外的） 陶瓷材料：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷 高分子材料：塑料、橡胶合成纤维 复合材料：金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料 功能材料：电子材料、光电子材料、超导材料
《材料科学基础》
《Foundations of Materials Science》
主讲：徐敏虹
绪论
一、《材料科学基础》的基本概念 二、《材料科学基础》的地位 三、学习《材料科学基础》的意义 四、《材料科学基础》的内容 五、如何学好《材料科学基础》
《材料科学基础》的基本概念
材料是指人类社会能接受地，经济地的制造有用物品的物质。 材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、加工工艺、材料的 能与材料应用之间的相互关系的科学。材料科学是当代科学技术发展的基础 工业生产的支柱，是当今世界的带头学科之一。纳米材料科学与技术是20世 80年代发展起来的新兴学科，成为21世纪新技术的主导中心。
• 形状记忆合金
形状记忆合金百叶窗
超级钢 近来，钢铁工业已经开发出一种汽车用钢，比原先的轻24%，而强度
34%，称为超级钢。其优点是：高撞击能量吸收率；高强度-质量比；实用
材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论，它将各种材料（包括 属、陶瓷、高分子材料）的微观结构和宏观结构规律建立在共同的理论基础 用于指导材料的研究、生产、应用和发展。它涵盖了材料科学和材料工程的 础理论。
材料科学基础的地位
人类社会发展的历史阶段常常用当时主要使用的材料来划分。从古代到现 人类使用材料的历史共经历了七个时代，各时代的开始时间：
结构材料实际上是一种按结合键种类 来分类的方法。由此可将材料分为金属、 陶瓷、高分子和由金属、陶瓷和高分子分 别组合成的各种复合材料材料。
金属材料：黑色金属材料（钢铁）、有色黑色金属材料（除钢铁 以外的） 陶瓷材料：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷 高分子材料：塑料、橡胶合成纤维 复合材料：金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料 功能材料：电子材料、光电子材料、超导材料
《材料科学基础》
《Foundations of Materials Science》
主讲：徐敏虹
绪论
一、《材料科学基础》的基本概念 二、《材料科学基础》的地位 三、学习《材料科学基础》的意义 四、《材料科学基础》的内容 五、如何学好《材料科学基础》
《材料科学基础》的基本概念
材料是指人类社会能接受地，经济地的制造有用物品的物质。 材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、加工工艺、材料的 能与材料应用之间的相互关系的科学。材料科学是当代科学技术发展的基础 工业生产的支柱，是当今世界的带头学科之一。纳米材料科学与技术是20世 80年代发展起来的新兴学科，成为21世纪新技术的主导中心。
西北工业大学材料考研材料科学基础课件
三 结论
1 原子核周围的电子按照四个量子数的规定 从低能到高能依次排列在不同的量子状态 下;同一原子中电子的四个量子数不可能完 全相同
2 根据排列次序建立了元素周期表;各个周期 中的元素的性质呈现相同的周期变化规律; 元素在周期表上的位置不仅决定了单个原 子的行为;也决定了材料中原子的结合方式 以及材料的化学性能和物理性能
2共价键键合的基本特点是核外电子云达到最 大的重叠;形成共用电子对;有确定的方位; 且配位数较小
3共价键在亚金属碳 硅 锡 锗等 聚合物和无 机非金属材料中均占有重要地位 共价键 晶体中各个键之间都有确定的方位;配位数 比较小 共价键的结合极为
牢固;故共价晶体具有结构稳定 熔点高 质硬脆 等特点 共价形成的材料一般是绝缘体;其导电性 能差
原子排列不可能很致密;所以它们的化合物 的密度较低 而聚合物由于二次键结合;分 子链堆垛不紧密;加上组成原子的质量较小 C H O;在工程材料中具有最低的密度
3此外;金属键使金属材料具有良好的导电性 和导热性;而由非金属键结合的陶瓷 聚合 物均在固态下不导电;它们可以作为绝缘体 或绝热体在工程上应用
3 金属键 1金属中的自由电子和金属正离子相互作用所构成
键合称为金属键;例如Na Mg Al等 2金属键的基本特点是电子的共有化 3金属键既无饱和性又无方向性;因而每个原子有
可能同更多的原子相结合;并趋于形成低能量的 密堆结构 当金属受力变形而改变原子之间的相 互位置时;不至于使金属键破坏;这就使金属具有 良好延展性;并且;由于自由电子的存在;金属一 般都具有良好的导电和导热性能
第三节 原子的排列方式
1 固体根据原子或原子团 分子分为晶体和非 晶体
2 晶体 原子排列：粒子原子 离子或分子在三维空 间呈周期性的规则重复排列
材料科学基础简介PPT课件
37
第37页/共47页
发展期
当高分子理论促进了合成高分子工 业的发展后，出现了一大批商品化 的合成材料，这些合成高分子（合 成材料）的出现，又为理论研究提 供了大量的实验依据和积累了丰富 的数据，促进了高分子物理学的迅 速发展。
38
第38页/共47页
30～40年代，高物领域最有代表性的工作： W．Kuhn、E.Guth和H.Mark等把统计力学用于高 分子链的构象统计，建立了橡胶高弹性统计理论 Svedbergy用超离心技术测定蛋白质的分子量 1942年，Flory和Huggins用似晶格模型推导出高分 子溶液的热力学性质，理论上的解释了高分子稀溶 液的依数性质 Debeye和Zimm用光散射法研究高分子溶液性质， 测定了Mw
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9
第9页/共47页
第二节 材料的类别
1. 金属材料（metals）
1.1分类 (1)黑色金属材料－主要是指钢铁材料。 钢（Steel） 按化学成分分碳素钢、合金钢等；按品
质分普通、优质、高级优质钢等；按金相组织或组织结 构分珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体钢等；按用途分 建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢等；按冶 炼方法分平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢等。
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2.2 结构
1、离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要 以离子键的方式结合。离子键键合的基本特点是以 离子而不是以原子为结合单元。
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一般离子晶体中正负离子静电引力较强， 结合牢固。因此。其熔点和硬度均较高。另 外，在离子晶体中很难产生自由运动的电子， 因此，它们都是良好的电绝缘体。但当处在 高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下 可以自由运动，即呈现离子导电性。 2.共价键
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发展期
当高分子理论促进了合成高分子工 业的发展后，出现了一大批商品化 的合成材料，这些合成高分子（合 成材料）的出现，又为理论研究提 供了大量的实验依据和积累了丰富 的数据，促进了高分子物理学的迅 速发展。
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30～40年代，高物领域最有代表性的工作： W．Kuhn、E.Guth和H.Mark等把统计力学用于高 分子链的构象统计，建立了橡胶高弹性统计理论 Svedbergy用超离心技术测定蛋白质的分子量 1942年，Flory和Huggins用似晶格模型推导出高分 子溶液的热力学性质，理论上的解释了高分子稀溶 液的依数性质 Debeye和Zimm用光散射法研究高分子溶液性质， 测定了Mw
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第二节 材料的类别
1. 金属材料（metals）
1.1分类 (1)黑色金属材料－主要是指钢铁材料。 钢（Steel） 按化学成分分碳素钢、合金钢等；按品
质分普通、优质、高级优质钢等；按金相组织或组织结 构分珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体钢等；按用途分 建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢等；按冶 炼方法分平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢等。
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2.2 结构
1、离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要 以离子键的方式结合。离子键键合的基本特点是以 离子而不是以原子为结合单元。
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一般离子晶体中正负离子静电引力较强， 结合牢固。因此。其熔点和硬度均较高。另 外，在离子晶体中很难产生自由运动的电子， 因此，它们都是良好的电绝缘体。但当处在 高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下 可以自由运动，即呈现离子导电性。 2.共价键
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固态相变
四、贝氏体转变的学术争论
两大学派：切变机制与台阶机制 分歧包括： 1. 贝氏体的定义 切变学派认为,贝氏体是指在中温转变时切 变形成的非片层状产物;台阶派认为,贝氏体 为“共析分解的非片层状产物”。
固态相变
2. 贝氏体转变动力学
3. 贝氏体转变的机制
固态相变
五、贝氏体的力学性能
1. 贝氏体的强度 下贝氏体中碳化物颗粒小、数量多、分布均 匀，对合金强化的贡献较大；上贝氏体的强 度比下贝氏体的强度低。 2. 贝氏体的韧性 上贝氏体中存在粗大碳化物，裂纹扩展迅速。 下贝氏体的韧性比上贝氏体高得多。
固态相变
1. 上贝氏体(B上）
形成温度较高，多在奥氏体晶界成核，自 晶界的一侧或两侧向晶内长大，呈羽毛状 特征。典型B上的贝氏体铁素体的惯习面为 {111}f，符合K-S关系。
固态相变
上贝氏体(B上）
多在奥氏体晶界成核，自晶界的一侧或两 侧向晶内长大，呈羽毛状特征。
固态相变
2. 下贝氏体（B下)
3. 低温范围的转变 初形成的贝氏体铁素体过饱和度较大，形 态由板条状转变为凸透镜片状。
固态相变
三、贝氏体转变的热力学和动力学
1. 贝氏体转变的热力学 贝氏体形成时应变能小于马氏体转变时的应 变能，而大于珠光体转变时的应变能，贝氏 体转变的上限温度Bs与B0之间的温度差小于 T0-Ms，而大于A1-Ar1。 2. 贝氏体转变动力学 贝氏体等温转变不能进行到终了(B转变不完 全性）。贝氏体转变是在中温区发生的，转 变依赖于碳原子的扩散。
针状或片状贝氏体铁素体内分布呈一定角度 排列的ε-碳化物，各下贝氏体之间都有一定 的交角，立体形貌呈透镜片状。亚结构为位 错，贝氏体铁素体与 奥氏体的取向关系为 K-S关系,惯习面有{110}f, {254}f，{569}f等。
固态相变
3. 粒状贝氏体
一般是在稍高于上贝氏体的形成温度下形成， 由条状贝氏体铁素体与岛状物组成，岛状物多 为马氏体和奥氏体，称M-A岛。
固态相变
粒状贝氏体：贝氏体铁素体＋岛状物（M-A岛）
固态相变
4. 无碳化物贝氏体
在上贝氏体转变区的上部温度范围内形成 , 为一组大致平行的贝氏体铁素体条，板条尺 寸及间距较宽，条间夹有富碳奥氏体。
固态相变
5. 准上贝氏体
由条状贝氏体铁素体和条间的残余奥氏体薄 膜组成。
பைடு நூலகம்
6. 准下贝氏体
在其贝氏体铁素体内按一定角度排列着残 余奥氏体。
固态相变
残奥
准下贝氏体
在其贝氏体铁素体内按一定角度排列着残 余奥氏体。
固态相变
将钢中可能出现的九种贝氏体归类
以上贝氏体为代表： •无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、反常贝氏体、 准上贝氏体、上贝氏体； 以下贝氏体为代表： •柱状贝氏体、准下贝氏体、特殊下贝氏体、 下贝氏体。
固态相变
二、贝氏体的形成过程
固态相变
雁过无痕 整理发布
如需要PPT格式文档，请给评价后发 邮件至ygwh2010@ 注明所需文件的网页链接 感谢您一如既往的支持！
1. 高温范围的转变 在较高温度范围内，碳过饱和度较小，贝 氏体铁素体形成后，过饱和的碳可以通过 界面迅速进入奥氏体，并迅速向纵深扩散。 若奥氏体的碳含量不高，不会析出碳化物， 于是得到贝氏体铁素体及碳富化的奥氏体， 即无碳化物贝氏体。
固态相变
2. 中间温区的转变 界面附近的奥氏体中的碳含量将伴随着贝 氏体铁素体的生长而显著升高，当奥氏体 中析出碳化物，形成羽毛状上贝氏体。
第四章第六节
贝 氏 体 转 变
《材料科学基础》第八章第六节
固态相变
贝氏体转变温度介于珠光体转变和马氏 体转变之间，又称为中温转变，转变速 率远比马氏体转变低。 一、贝氏体的形态及晶体学
上贝氏体 下贝氏体粒状贝氏 体 无碳化物贝氏体准贝氏体 柱状贝氏体反常贝氏体
固态相变
概念：
贝氏体铁素体 贝氏体片
四、贝氏体转变的学术争论
两大学派：切变机制与台阶机制 分歧包括： 1. 贝氏体的定义 切变学派认为,贝氏体是指在中温转变时切 变形成的非片层状产物;台阶派认为,贝氏体 为“共析分解的非片层状产物”。
固态相变
2. 贝氏体转变动力学
3. 贝氏体转变的机制
固态相变
五、贝氏体的力学性能
1. 贝氏体的强度 下贝氏体中碳化物颗粒小、数量多、分布均 匀，对合金强化的贡献较大；上贝氏体的强 度比下贝氏体的强度低。 2. 贝氏体的韧性 上贝氏体中存在粗大碳化物，裂纹扩展迅速。 下贝氏体的韧性比上贝氏体高得多。
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1. 上贝氏体(B上）
形成温度较高，多在奥氏体晶界成核，自 晶界的一侧或两侧向晶内长大，呈羽毛状 特征。典型B上的贝氏体铁素体的惯习面为 {111}f，符合K-S关系。
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上贝氏体(B上）
多在奥氏体晶界成核，自晶界的一侧或两 侧向晶内长大，呈羽毛状特征。
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2. 下贝氏体（B下)
3. 低温范围的转变 初形成的贝氏体铁素体过饱和度较大，形 态由板条状转变为凸透镜片状。
固态相变
三、贝氏体转变的热力学和动力学
1. 贝氏体转变的热力学 贝氏体形成时应变能小于马氏体转变时的应 变能，而大于珠光体转变时的应变能，贝氏 体转变的上限温度Bs与B0之间的温度差小于 T0-Ms，而大于A1-Ar1。 2. 贝氏体转变动力学 贝氏体等温转变不能进行到终了(B转变不完 全性）。贝氏体转变是在中温区发生的，转 变依赖于碳原子的扩散。
针状或片状贝氏体铁素体内分布呈一定角度 排列的ε-碳化物，各下贝氏体之间都有一定 的交角，立体形貌呈透镜片状。亚结构为位 错，贝氏体铁素体与 奥氏体的取向关系为 K-S关系,惯习面有{110}f, {254}f，{569}f等。
固态相变
3. 粒状贝氏体
一般是在稍高于上贝氏体的形成温度下形成， 由条状贝氏体铁素体与岛状物组成，岛状物多 为马氏体和奥氏体，称M-A岛。
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粒状贝氏体：贝氏体铁素体＋岛状物（M-A岛）
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4. 无碳化物贝氏体
在上贝氏体转变区的上部温度范围内形成 , 为一组大致平行的贝氏体铁素体条，板条尺 寸及间距较宽，条间夹有富碳奥氏体。
固态相变
5. 准上贝氏体
由条状贝氏体铁素体和条间的残余奥氏体薄 膜组成。
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6. 准下贝氏体
在其贝氏体铁素体内按一定角度排列着残 余奥氏体。
固态相变
残奥
准下贝氏体
在其贝氏体铁素体内按一定角度排列着残 余奥氏体。
固态相变
将钢中可能出现的九种贝氏体归类
以上贝氏体为代表： •无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、反常贝氏体、 准上贝氏体、上贝氏体； 以下贝氏体为代表： •柱状贝氏体、准下贝氏体、特殊下贝氏体、 下贝氏体。
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二、贝氏体的形成过程
固态相变
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1. 高温范围的转变 在较高温度范围内，碳过饱和度较小，贝 氏体铁素体形成后，过饱和的碳可以通过 界面迅速进入奥氏体，并迅速向纵深扩散。 若奥氏体的碳含量不高，不会析出碳化物， 于是得到贝氏体铁素体及碳富化的奥氏体， 即无碳化物贝氏体。
固态相变
2. 中间温区的转变 界面附近的奥氏体中的碳含量将伴随着贝 氏体铁素体的生长而显著升高，当奥氏体 中析出碳化物，形成羽毛状上贝氏体。
第四章第六节
贝 氏 体 转 变
《材料科学基础》第八章第六节
固态相变
贝氏体转变温度介于珠光体转变和马氏 体转变之间，又称为中温转变，转变速 率远比马氏体转变低。 一、贝氏体的形态及晶体学
上贝氏体 下贝氏体粒状贝氏 体 无碳化物贝氏体准贝氏体 柱状贝氏体反常贝氏体
固态相变
概念：
贝氏体铁素体 贝氏体片