材料的基本概念
建筑材料的基本概念和分类
建筑材料的基本概念和分类土木工程和建筑工程中使用的材料的统称。
可分为结构材料、装饰材料和一些专用材料。
结构材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、陶瓷、玻璃、工程塑料、复合材料等；装饰材料包括各种涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果的玻璃等；专用材料指用于防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、隔热、保温、密封等。
建筑材料长期承受风吹、日晒、雨淋、磨损、腐蚀等，性能会逐渐变化，建筑材料的合理选用至关重要，首先应当安全、经久耐用。
建筑材料用量很大，直接影响到工程的造价，通常建材费用占工程总造价的一半以上，因此在考虑技术性能时，必须兼顾经济性。
建筑材料定义分类：1.建筑材料的定义及其分类定义：建筑工程中使用的所有材料通称为建筑材料。
知识点滴：万里成城：（体现我国古代建筑工程的高度成就，表现我国古代劳动人民的聪明才智。
）总长度大约有十万里以上！所用建筑材料：土、石、木料、砖、石灰。
关外有关、城外有城，其材料运输量之浩大、工程之艰巨世所罕见。
知识点滴：河北赵州石桥建于1300多年前（桥长约51m，净跨37m），建造该桥的石材为青白色石灰岩。
比意大利人建石拱桥晚400多年,但在主拱肋与桥面间设计“敞肩拱”，比外国早了1200多年。
分类：（1）按化学组成分类（2）按使用功能分类（3）按用途分2.土木工程与材料的关系（1）材料是保证土木工程质量的基础。
材料是构成土木工程建（构）筑物的物质基础，当然也是其质量基础。
在一般土木建筑工程的总造价中，与材料有关的费用占50%以上（2）在实际工程中，材料的选择、使用及管理，对工程成本影响很大。
比如广东跨海桥，其桥面原来使用的钢纤维混凝土，使用一年以后出现了许多裂纹，后来要铲去重新铺沥青混凝土，从而大大增加了工程的造价。
（3）材料对土木建筑工程技术进步起了一个促进作用。
例如钢材及水泥的大量应用和性能改进，取代了过去的砖、石、土木，使得钢筋混凝土结构已占领了土木工程结构材料的主导地位。
材料科学基础基本概念和名词解释
晶体缺陷单晶体：是指在整个晶体内部原子都按照周期性的规则排列。
多晶体：是指在晶体内每个局部区域里原子按周期性的规则排列，但不同局部区域之间原子的排列方向并不相同，因此多晶体也可看成由许多取向不同的小单晶体（晶粒）组成点缺陷（Point defects）：最简单的晶体缺陷，在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构的正常排列。
在空间三维方向上的尺寸都很小，约为一个、几个原子间距，又称零维缺陷。
包括空位vacancies、间隙原子interstitial atoms、杂质impurities、溶质原子solutes 等。
线缺陷（Linear defects）：在一个方向上的缺陷扩展很大，其它两个方向上尺寸很小，也称为一维缺陷。
主要为位错dislocations。
面缺陷（Planar defects）：在两个方向上的缺陷扩展很大，其它一个方向上尺寸很小，也称为二维缺陷。
包括晶界grain boundaries、相界phase boundaries、孪晶界twin boundaries、堆垛层错stacking faults等。
晶体中点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动，当振动能足够大时，将克服周围原子的制约，跳离原来的位置，使得点阵中形成空结点，称为空位vacancies肖脱基（Schottky）空位：迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置，使晶体内部留下空位。
弗兰克尔（Frenkel）缺陷：挤入间隙位置，在晶体中形成数目相等的空位和间隙原子。
晶格畸变：点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。
从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降；电阻升高，密度减小等。
热平衡缺陷：由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷称为热平衡缺陷（thermal equilibrium defects），这是晶体内原子的热运动的内部条件决定的。
过饱和的点缺陷：通过改变外部条件形成点缺陷，包括高温淬火、冷变形加工、高能粒子辐照等，这时的点缺陷浓度超过了平衡浓度，称为过饱和的点缺陷(supersaturated point defects) 。
材料科学基础基本概念-名词解释
材料科学基础基本概念-名词解释单晶体：是指在整个晶体内部原子都按照周期性的规则排列。
多晶体：是指在晶体内每个局部区域里原子按周期性的规则排列，但不同局部区域之间原子的排列方向并不相同，因此多晶体也可看成由许多取向不同的小单晶体（晶粒）组成点缺陷（Point defects）：最简单的晶体缺陷，在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构的正常排列。
在空间三维方向上的尺寸都很小，约为一个、几个原子间距，又称零维缺陷。
包括空位vacancies、间隙原子interstitial atoms、杂质impurities、溶质原子solutes等。
线缺陷（Linear defects）：在一个方向上的缺陷扩展很大，其它两个方向上尺寸很小，也称为一维缺陷。
主要为位错dislocations。
面缺陷（Planar defects）：在两个方向上的缺陷扩展很大，其它一个方向上尺寸很小，也称为二维缺陷。
包括晶界grain boundaries、相界phase boundaries、孪晶界twin boundaries、堆垛层错stacking faults等。
空位：晶体中点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动，当振动能足够大时，将克服周围原子的制约，跳离原来的位置，使得点阵中形成空结点，称为空位vacancies肖脱基（Schottky）空位：迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置，使晶体内部留下空位。
弗兰克尔（Frenkel）缺陷：挤入间隙位置，在晶体中形成数目相等的空位和间隙原子。
晶格畸变：点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。
从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降；电阻升高，密度减小等。
热平衡缺陷：由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷称为热平衡缺陷（thermal equilibrium defects），这是晶体内原子的热运动的内部条件决定的。
过饱和的点缺陷：通过改变外部条件形成点缺陷，包括高温淬火、冷变形加工、高能粒子辐照等，这时的点缺陷浓度超过了平衡浓度，称为过饱和的点缺陷(supersaturated point defects) 。
1.四大材料的基本概念
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无机非金属材料
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无机非金属材料
无机非金属 材料种类
传统无机非金属材 料： 水泥 搪瓷 铸石 多孔硅酸盐 石墨 非金属矿等
新型无机非金属材 料： 绝缘材料 磁性材料 光学材料 高温结构陶瓷 生物陶瓷 无机复合材料
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无机非金属材料
性能：
耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外 ，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶 瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热 性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分 子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强 度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子 材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。
物理性能
工艺性能
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金属材料
机械性能
金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作 用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机 械性能（也称为力学性能）。金属材料承受的载 荷有多种形式，它可以是静态载荷，也可以是动 态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应 力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力，以及摩擦 、振动、冲击等等，因此衡量金属材料机械性能 的指标主要有以下几项：强度、塑性、硬度、韧 性。
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金属材料
物理性能 密度、熔点、热膨胀性、磁性、电学性能 工艺性能 切削加工性能、可锻性、可铸性、可焊性
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无机非金属材料
无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮 化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐 、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机 高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着 现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而 来的
材料物理学中的基本概念及应用
材料物理学中的基本概念及应用1. 引言材料物理学是一门研究材料性质、结构、制备和应用的交叉学科。
它涉及固体物理学、量子力学、热力学、化学、机械工程等多个领域的知识。
本文将介绍材料物理学中的基本概念及其在各个领域的应用。
2. 基本概念2.1 晶体与非晶体晶体是由具有规则排列的原子、分子或离子组成的固体。
晶体具有高度有序的结构，表现出各向异性。
非晶体则是由无规则排列的原子、分子或离子组成的固体，具有各向同性。
2.2 晶格与电子排布晶格是晶体中原子、分子或离子的周期性排列。
晶格常数是描述晶体结构的重要参数。
电子排布则是电子在原子、分子或离子中的分布情况。
它能级结构决定了材料的化学性质和物理性质。
2.3 能带理论能带理论是描述固体材料电子状态的一种理论。
它将电子能级分为导带、价带和禁带。
导带中的电子可以自由移动，是电流的载体。
价带中的电子被束缚在原子周围，不参与导电。
禁带是导带和价带之间的能量区域，电子不能在其中存在。
2.4 半导体与导体半导体是介于导体和绝缘体之间的材料。
它的导电性能受掺杂和温度等因素的影响。
半导体具有较宽的禁带，可通过掺杂引入杂质原子，改变其电子状态，从而调控其导电性能。
导体是具有高导电性的材料，如金属。
导体中的自由电子可以在外加电场的作用下自由移动，形成电流。
2.5 超导现象超导现象是某些材料在低温下电阻突然降为零的现象。
超导体具有完全抗磁性，可以无损耗地传输电能。
超导现象的机理与电子配对有关。
3. 应用3.1 电子器件材料物理学的原理应用于电子器件的制备，如晶体管、集成电路等。
半导体材料如硅、锗等被广泛应用于电子器件中，实现了信息技术的快速发展。
3.2 光学器件光学器件的制备也离不开材料物理学原理。
例如，激光器、光电池、光纤通信等光学器件的关键材料均基于材料物理学的原理。
3.3 能源材料材料物理学在能源领域具有重要意义。
如太阳能电池、锂离子电池等新能源材料的研发，都离不开材料物理学的原理。
材料
第一章绪论1.基本概念材料化学：化学与材料科学两者结合，从分子水平到宏观尺度认识与控制结构与性能或功能的基本关系；是关于材料制备、加工和分析的化学，它的作用是改进材料的组成、结构以及合成方法，开发具有突出性能或特殊功能的新型材料。
2.材料的分类（1）按组成、结构特点分：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料（2）按使用性能分：结构材料（主要利用材料的力学性能）功能材料（主要利用材料的物理和化学性能）（3）按状态分：单晶材料、多晶材料、非晶态材料、复合材料3.材料的构成要素当一种材料被创造、发现和生产出来时，该材料所表现出来的性质和现象是人们关心的中心问题，而材料的性质和现象取决于成分和各种层次上的结构，材料的结构又是合成和加工的结果，最终得到的材料制品必须能够、并且以经济和社会可以接受的方式完成某一指定的任务。
习题：1.什么是材料化学，应该从哪些角度来认识材料？2．你如何认识材料的结构与性能之间的关系？举例说明。
第二章材料化学的理论基础1.晶体的宏观特征：规则的几何外形、晶面角守恒、物理性质的各向异性、有固定的熔点。
2.晶体与非晶体之间的转化a 热力学：非晶态的吉布斯自由能高,是一种亚稳状态。
b 动力学：动力学上难以转化，（势垒高）如金刚石和石墨。
c 转化方法：机械能使晶体非晶化。
3.点阵：按连结任意两点所得向量进行平移后能够复原的一组点。
4.点阵的二个必要条件：（1）点数无限多；（2）各点所处环境完全相同。
5.平面点阵（晶面）指标（h k l）定义：一平面点阵在三个晶轴的倒易截数之比。
意义：用来标记一组互相平行且间距相等的平面点阵面与晶轴的趋向关系。
6.晶面间距d（hkl）定义：晶面指标为（h k l）的一组平面点阵中相邻的两平面点阵面间的垂直距离。
意义：每一种晶体物质都有一套特征d（hkl），是晶体物相分析的重要依据。
7.群：在一非空集合G中，当某种代数运算规定后，若集合同时满足封闭性、单位元素、逆元素、结合规律四个条件，则G构成一个群。
《土木工程材料》知识点
《土木工程材料》重要知识点关注各章习题：选择题、判断题、是非题一、材料基本性质（1）基本概念1.密度：材料在绝对密实状态下单位体积下的质量；2.体积密度：材料在自然状态下单位体积（包括材料实体及开口孔隙、闭口孔隙）的质量，俗称容重；3.表观密度：单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）材料的干质量，也称视密度；4.堆积密度：散粒状材料单位体积（含物质颗粒固体及其闭口孔隙、开口孔隙体积以及颗粒间孔隙体积）物质颗粒的质量；5.孔隙率：材料中的孔隙体积占自然状态下总体积的百分率6.空隙率：散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积（开口孔隙与间隙之和）占堆积体积的百分率；7.强度：指材料抵抗外力破坏的能力（材料在外力作用下不被破坏时能承受的最大应力）8.比强度：指材料强度与表观密度之比，材料比强度越大，越轻质高强；9.弹性：指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质；10.塑性：指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，这种不能恢复的变形称为塑性变形；11.韧性：指在冲击或震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质；12.脆性：指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质；13.硬度：指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力；14.耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力；15.亲水性：当湿润角≤90°时，水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子之间的相互吸引力，这种性质称为材料的亲水性；16.憎水性：当湿润角＞90°时，水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子之间的吸引力，这种性质称为材料的憎水性；亲水性材料憎水性材料17.润湿边角：当水与材料接触时，在材料、水和空气三相交点处，沿水表面的切线与水和固体接触面所成的夹角称为湿润边角；18.吸水性：指材料在水中吸收水分的性质；19.吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，以含水率表示；20.耐水性：指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质；21.抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质；22.抗冻性：指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用（冻融循环）而不破坏、强度又不显著降低的性质；23.导热性：当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的能力称为导热性；24.热容量：材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。
材料科学与工程的基本概念和应用领域
材料科学与工程的基本概念和应用领域材料科学与工程是一门高度交叉的学科，它涉及材料的制备、性质、结构和应用等方面。
面对日新月异的科学技术发展，强化材料科学与工程的研究与应用，成为各国竞争的重要目标之一。
本文将从材料科学与工程的基本概念、应用领域、发展历程、前沿科技和未来发展方向等角度进行讲述。
一、基本概念材料科学与工程是研究材料结构、性能、制备和应用的一门学科，它是机械、电子、电力、信息、航空、航天、房产、医疗保健、环保、能源等领域的重要支撑。
材料科学和工程的最大特点在于它具有广泛的应用领域和较强的实践性，它的发展不断促进着科技的进步和社会的发展。
二、应用领域材料科学和工程涉及到多种领域，包括材料设计、晶体学与表征、材料制备与处理、多尺度计算、材料物理与化学、材料质量控制、体系工程化及其应用等。
这些领域的应用范围极广，从基础材料如金属和非金属材料，到应用材料如纳米结构材料、高温合金，以及各种功能材料如光催化材料、磁性材料、光电材料、高分子材料等都有涉及。
同时，材料科学和工程在人工智能、大数据和云计算等领域也有着广泛应用。
三、发展历程材料科学和工程的发展历程主要可以分为三个阶段，第一阶段是原始时期，主要是人们运用原始的工具和工艺手艺，从自然环境中开采材料，制作出最基本的器具和设备，创造了各种传统的工艺方法；第二阶段是材料科学和工程的形成阶段，包括从试错和增加新材料这样的经验方法，到材料的应用和离子与电子影响等基础研究；第三阶段是材料科学和工程的发展及创新阶段，物理和化学概念开始被应用于材料设计与制造，新的合成技术被不断发展，大量新材料和功能材料被研发出来，使材料科学和工程发展到了一个更高的层次。
四、前沿科技现代材料科学和工程不断涌现出前沿技术，其中包括高温复合材料、晶须增强陶瓷、金属玻璃、纳米材料等。
其它一些创新技术也是相当重要的，如合金元素协同作用、液晶聚合物、新型半导体材料、光纤材料和光子晶体等。
材料的基本概念
材料的基本概念
材料的基本概念是指在自然界或人工制造过程中，具有一定物理、化学、力学性质的物质。
材料是由原子或分子组成的，具有一定结构和组织形式。
材料可以被用来制造物体或提供特定的功能。
材料的基本属性包括密度、硬度、强度、热导率、电导率、弹性等，这些属性决定了材料的用途和性能。
材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料等不同类型。
不同的材料有着不同的特点和应用范围，因此在工程设计和制造中需要选择合适的材料。
材料性能基本概念
材料性能基本概念1、抗拉强度（也叫拉伸强度）：是指拉伸试验时，试样拉断过程中最⼤的试验⼒所对应的应⼒，其值等于最⼤拉⼒F b以试样的原始横截⾯积A o抗拉强度⽤σb表⽰，即σb =F b/A o抗拉强度是材料的重要⼒学性能指标之⼀，标志着材料在承受拉伸载荷时的实际承载能⼒。
拉伸强度(tensile strength)是指材料产⽣最⼤均匀塑性变形时的应⼒。
抗拉强度（tensile strength）也叫强度极限指材料在拉断前承受最⼤应⼒值。
当钢材屈服到⼀定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能⼒⼜重新进步，此时变形固然发展很快，但却只能随着应⼒的进步⽽进步，直⾄应⼒达最⼤值。
此后，钢材抵抗变形的能⼒明显降低，并在最薄弱处发⽣较⼤的塑性变形，此处试件截⾯迅速缩⼩，出现颈缩现象，直⾄断裂破坏。
钢材受拉断裂前的最⼤应⼒值称为强度极限或抗拉强度。
（1）在拉伸试验中，试样直⾄断裂为⽌所受的最⼤拉伸应⼒即为拉伸强度，其结果以MPa表⽰。
有些错误地称之为抗张强度、抗拉强度等。
（2）⽤仪器测试样拉伸强度时，可以⼀并获得拉伸断裂应⼒、拉伸屈服应⼒、断裂伸长率等数据。
（3）拉伸强度的计算：σt = p /( b×d)式中，σt为拉伸强度（MPa）；p为最⼤负荷（N）；b为试样宽度（mm）；d为试样厚度（mm）。
注意：计算时采⽤的⾯积是断裂处试样的原始截⾯积，⽽不是断裂后端⼝截⾯积。
（4）在应⼒应变曲线中，即使负荷不增加，伸长率也会上升的那⼀点通常称为屈服点，此时的应⼒称为屈服强度，此时的变形率就叫屈服伸长率；同理，在断裂点的应⼒和变形率就分别称为断裂拉伸强度和断裂伸长率。
2、⽐例极限proportional limit符号:σP拉伸曲线中OE段,材料在不偏离应⼒与应变正⽐关系（虎克定律）条件下所能承受的最⼤应⼒。
钢材在弹性阶段分成线弹性和⾮线弹性两个部分，线弹性阶段钢材的应⼒与变形完全为直线关系，其应⼒最⾼点为⽐例极限3、弹性极限σe（elastic limit）材料做拉伸试验时，应⼒与应变将呈现⼀函数关系，⽽当应⼒达到某⼀值，材料将不会⾃⾏恢复原状，此⼀应⼒值，称为弹性限度。
陶粒基本的概念
陶粒是一种由高温烧结的陶土制成的颗粒状材料，通常呈圆柱形或球形，具有轻质、透气、保水、保肥等特点。
它是一种广泛应用于园艺、农业、建筑等领域的材料。
陶粒的基本概念包括以下几个方面：
1.原材料：陶粒的原材料主要是高岭土、膨润土等陶土，经过混合、制粒、干燥、烧结等
工艺制成。
2.物理性质：陶粒具有轻质、透气、保水、保肥等物理性质。
由于其多孔的结构和表面积
大，可以较好地保持土壤湿度和空气流通性，提供充足的氧气和水分，促进植物生长。
3.化学性质：陶粒的化学性质稳定，不会对土壤产生污染，也不会与土壤中的营养元素发
生反应，不会影响植物的吸收和利用。
4.应用领域：陶粒广泛应用于园艺、农业、建筑等领域。
在园艺中，陶粒可以用作盆栽土
的替代品，提供良好的排水和通气性；在农业中，陶粒可以用作土壤改良剂，提高土壤肥力和水分保持能力；在建筑中，陶粒可以用作轻质骨料，制作轻质混凝土等。
总之，陶粒是一种特殊的材料，具有独特的物理和化学性质，广泛应用于各个领域。
新材料概论.
第1章材料概论1.能量：可为人类经济利用的成为能源。
知识：需要利用和传播的叫做信息。
物质：可用于制造有用物品的叫做材料。
20世纪70年代，信息、材料和能源称为当代文明的三大支柱；20世纪80年代，新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志；20世纪90年代，材料、信息、能源和生物技术作为国民经济发展的四大支柱产业。
2.材料的定义:为人类社会所接受地、经济地制造有用器件的物质叫做材料。
材料的判据：①资源判据②能源判据③环保判据④质量判据⑤经济判据3.新材料一般具有的特点：①具有一些优异性能或特定功能。
②新材料的发展与材料科学理论的关系比传统材料更为密切。
③新材料的制备生产往往与新技术和新工艺紧密相关。
④更新换代快，样式多变。
⑤新材料大多是知识密集、技术密集、附加值高的高技术材料，传统材料通常为资源型或劳动集约型材料。
4.材料结构的基本概念组元：组成材料最基本、独立的物质，可以是纯元素，也可以是稳定的化合物。
相：材料中同一化学成分并且结构和性能相同的均匀连续部分称。
组织：材料内部的微观形貌。
5.（大题）固溶体：合金由液态结晶为固态时，一组元的晶格中溶入另一种或多种其他组元而形成的均匀相称为固溶体。
保留晶格的组元称为溶剂，溶入晶格的组元称为溶质。
6.硅酸盐结构分类a 岛状硅酸盐：含有限Si-O团的硅酸盐，包括含孤立Si-O团和含成对或环状Si-O团两类。
b 链状硅酸盐：Si-O团共顶连接成一维结构，又含单链和双链两类。
c 层状硅酸盐：Si-O团底面共顶连接成二维结构。
d 骨架状硅酸盐：Si-O团共顶连接成三维结构。
7.高分子材料化学稳定性好的原因：1.分子链上各原子是由共价键结合而成的，键能较高结合牢固;2.高分子的特殊形态，使得大分子链上能够参加化学反应的集团在与化学反应介质的接触上比较困难; 3.高聚物大都是绝缘体，不会产生电化学腐蚀。
8.高分子材料的老化：1.由于大分子链之间产生交联，使其从线型结构或支链结构变为体型结构，变脆，失去弹性。
建筑材料的基本性质
第2节 石
膏
（4）纤维石膏板 以建筑石膏为主要原料掺加适量的 纤维增强材料而制成。这种板的抗弯强度高，可用于 内墙和隔墙，也可用来替代木材制作家具。 将玻璃纤维、纸筋或矿棉等纤维材料与建筑石膏 及适量的浸润剂混合制成浆料，在长网成型机上经铺 浆、脱水而制成纤维石膏板。它的抗折强度和弹性模 量都高于纸面石膏板。纤维石膏板主要用于建筑物的 内隔墙和吊顶。 此外，还有石膏蜂窝板，防潮石膏板，石膏矿棉复 合板等品种，可分别用做绝热板，吸声板，内墙和隔 墙板，天花板，地面基层板等。
第2节 石
膏
三、建筑石膏的应用
(一)室内抹灰及粉刷 建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂浆，可用于室内 抹灰。这中抹灰墙面具有绝热，阻火，隔音，舒适， 美观等特点。抹灰后的墙面和天棚还可以直接涂刷尤 其及贴墙纸。 建筑石膏加水调成石膏浆体，还可以掺如部分石 灰用于室内粉刷涂料。粉刷后的墙面光滑，细腻，洁 白美观。
第2节 石
膏
（二）装饰制品 以石膏为主要原料，掺加少量的纤维增强 材料和胶料，加水搅拌成石膏浆体，利用石 膏硬化时体积微膨胀的性能，可制成各种石 膏雕塑，饰面板及各种装饰品。
第2节 石
膏
（三）石膏板
我国目前生产的石膏板，主要有纸面石膏板，石膏 空心板，石膏装饰板，纤维石膏板等。
（1）纸面石膏板 它是石膏作芯材，两面用纸做护面 而制成的，主要用于内墙，隔墙，无花板等处。 （2）石膏空心条板 这种石膏板强度高，可用作住宅 和公共建筑的内墙和隔墙等，安装时，不需要龙骨。 （3）石膏装饰板 石膏装饰板有平板，多孔板，花纹 板，浮雕板等多种，它尺寸精确，线条清晰，颜色鲜 艳，造型美观，品种多样，施工简单，主要用于公共 建筑，可作为墙面和无花板等。
第3节 水玻璃 3. 水玻璃的应用 （１）用作涂料，涂刷材料表面 直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面，或 涂刷粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等多孔 材料，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐 水性均得到提高。 这是因为水玻璃与材料中的Ｃa（OH） 2 反 应生成硅酸钙凝胶，填充了材料间孔隙。
复合材料的基本概念
复合材料的基本概念复合材料，生活里的“变形金刚”有一次我去奶奶家，奶奶正拿着她那把用了很久的老藤椅晒太阳。
那藤椅的扶手有些地方都磨得光滑了。
我坐上去的时候，还晃悠了几下，发出“嘎吱嘎吱” 的声响。
我仔细看这藤椅，突然就想到了复合材料。
你看啊，这藤条本身是一种材料，但是把很多藤条编织在一起，就成了能坐人的椅子，这其实就有点像复合材料的概念啦。
单独一根藤条可能很容易折断，但是好多藤条组合起来，互相借力、互相支撑，就变得很结实。
而且，为了让藤椅更耐用，还会在一些关键部位用钉子或者铁丝固定，这就好比在复合材料里添加一些特殊的成分来增强性能。
在生活中，复合材料其实无处不在。
就像我们常见的水泥路。
你知道吗？水泥本身只是一种材料，但是在修路的时候，会加入石子、沙子这些东西。
水泥就像胶水一样把石子和沙子紧紧粘在一起。
石子呢，又给水泥路提供了坚硬的骨架，让道路能承受车辆的重压。
如果只有水泥，那路面肯定软塌塌的，走不了车；要是只有石子，那也没办法形成平整的路面。
它们组合在一起，就成了坚固又平整的水泥路，这也是复合材料的一种体现呢。
还有我那辆自行车，车架是金属的，但是车把上套了一层软软的橡胶。
金属车架很坚固，能支撑起整个自行车的重量，但是如果没有橡胶车把套，骑车的时候手会很疼，而且在冬天的时候，摸着冰凉的金属车把，那感觉可太难受了。
橡胶车把套不仅让手握着舒服，还能增加摩擦力，防止手滑。
这两种不同的材料组合在一起，就成了我心爱的自行车的一部分。
复合材料就像生活里的魔法，把不同的东西组合起来，变成更有用、更厉害的东西。
就像奶奶的藤椅、马路上的水泥路、我的自行车一样，它们都是由不同材料组合而成的，都有着独特的作用。
从这些常见的东西里，我们就能大概明白复合材料的基本概念啦，就是把不同的材料组合在一起，发挥出1 + 1 > 2 的效果哦。
你看，复合材料其实就在我们身边，默默地发挥着作用呢。
下次你再看到什么东西的时候，说不定也能发现复合材料的小秘密哦！。
工程材料基本概念之四
几个重要的概念1、Phase相定义: 在金属或合金中凡是具有相同成分、相同结构并与其他部分有界面分开的，均匀的组成部分，称之为相。
但注意：多晶体可以是单相。
一般两类相，它们是固溶体、化合物。
Definition：A homogeneous portion of a system that has uniform physical and chemical characteristics.一个系统里具有一致的物理和化学特性的均质部分。
性质及要点：A phase may be defined as a homogeneous portion of a system that has uniform physical and chemical characteristics. Every pure material is considered to be a phase; so also is every solid, liquid, and gaseous solution.译文：相可以定义为一个系统中的具有一致的物理和化学特性的均质部分。
每一种纯金属都是一个相，每一固体、液体和气体也是单一的相。
例如：糖水是一个相，而固态糖则是另一个相。
If more than one phase is present in a given system, each will have its own distinct properties, and a boundary separating the phases will exist across which there will be a discontinuous and abrupt change in physical and/or chemical characteristics.译文：如果给定的系统中超过一个相存在，那么每个相都有它自己独特的性质，并且有边界与其他的相分开。
材料科学与工程基本概念及其应掌握的内容
基本概念再结晶退火、再结晶、动态再结晶、二次再结晶、晶体、点阵、空间点阵、点阵畸变、晶胞、晶族、同质多晶、同质异构体、晶粒生长、一级相变、二级相变、珠光体相变、相图中的自由度、相平衡、连线规则、共晶转变、中间相、伪共析转变、共析转变、包晶转变、离异共晶、晶界偏聚、金属键、共价键、离子键、配位数、费米能级、能带、储存能、形变组织、临界变形量、形变织构、网络形成体、网路变性体、尖晶石结构、反尖晶石结构、线缺陷、组分缺陷、福伦克尔（Frenker）缺陷、肖特基缺陷、位错、位错滑移、交滑移、螺位错、全位错、弗兰克尔空位、非化学计量结构缺陷、孪生、空间群、点群、电子化合物、稳态扩散、上坡扩散、反应扩散、弛豫、时效、均相成核、异相成核、固溶体、索氏体、珠光体、配位多面体、高分子的数均相对分子质量（Mn）、高分子链的构型、间同立构、平衡分凝系数、热力学势函数、活性氧、调幅分解、金属玻璃、金属间化合物、润湿、.独立组分、烧结填空题1. 材料的组织结构包括：、、和。
2. 在描述原子中电子的空间位置和能量的4个量子数中，其中决定体系角动量和电子几率分布的空间对称性的是第量子数。
3. 派生键合包括和4. 组合成分子轨道的条件是、、和。
5. 晶体结构= +。
6. 晶胞的基本要素：和。
7. 固体的表面特性包括、和。
8. 最紧密堆积的晶体结构有两种：一种是，每个晶胞中有个原子；另外一种是，每个晶胞中有个原子。
9. 金刚石结构中，C是链连接，配位数为。
10. 固态相变的驱动力是，阻力是和。
11. 金属材料常用的强化手段有、、和。
12. 在离子晶体结构中，正离子构成，正负离子间的距离取决于，配位数取决于正负离子的。
13. 高分子链中由于而产生的分子在空间的不同形态称为构象，高分子能够改变构象的性质称为。
14. 形成置换固溶体的影响因素有、、和。
15. 马氏体相变的两个基本特点是和。
16. 多晶体材料塑性变形至少需要独立滑移系开动。
工程材料学基本概念
奥氏体（Austenite）也称为沃斯田铁或ɣ-Fe，是钢铁的一种显微组织，通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体。
奥氏体的名称是来自英国的冶金学家罗伯茨·奥斯汀（William Chandler Roberts-Austen）。
γ－Fe为面心立方晶体，其最大空隙为×10－8cm（该空隙的数据可能有误，跟c原子不在同一数量级上），略小于碳原子半径，因而它的溶碳能力比α－Fe大，在1148℃时，γ－Fe最大溶碳量为%，随着温度下降，溶碳能力逐渐减小，在727℃时其溶碳量为%。
奥氏体性能特点：奥氏体是一种塑性很好，强度较低的固溶体，具有一定韧性。
不具有铁磁性。
因此，分辨奥氏体不锈钢刀具(常见的18－8型不锈钢）的方法之一就是用磁铁来看刀具是否具有磁性。
古代铁匠打铁时烧红的铁块即处于奥氏体状态。
影响奥氏体转变速度的因素：1. 加热温度随加热温度的提高, 奥氏体化速度加快。
2. 加热速度加热速度越快，发生转变的温度越高，转变所需的时间越短。
3. 合金元素钴、镍等加快奥氏体化过程；铬、钼、钒等减慢奥氏体化过程；硅、铝、锰等不影响奥氏体化过程。
由于合金元素的扩散速度比碳慢得多，所以合金钢的热处理加热温度一般较高，保温时间更长。
4. 原始组织原始组织中渗碳体为片状时奥氏体形成速度快，且渗碳体间距越小，转变速度越快，同时奥氏体晶粒中碳浓度梯度也大，所以长大速度更快。
影响奥氏体晶粒长大的因素1. 加热温度和保温时间随加热温度升高晶粒将逐渐长大。
温度愈高，或在一定温度下，保温时间越长，奥氏体晶粒也越粗大。
2. 钢的成分奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增大。
钢中加入钛、钒、铌、锆、铝等元素，有利于得到本质细晶粒钢，因为碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在晶界上，能阻碍晶粒长大。
锰和磷促进晶粒长大。
3.合金元素C%的影响：C%高，C在奥氏体中的扩散速度以及Fe的自扩散速度均增加，奥氏体晶粒长大倾向增加，但C%超过一定量时，由于形成Fe3CⅡ，阻碍奥氏体晶粒长大;合金元素影响：强碳化物形成元素Ti、Zr、V、W、Nb等熔点较高，它们弥散分布在奥氏体中阻碍奥氏体晶粒长大；非碳化物形成元素Si、Ni等对奥氏体晶粒长大影响很小。
化学超分子材料
化学超分子材料化学超分子材料是指由分子、离子或金属离子等相互作用形成的具有特殊结构和性质的材料。
这种材料以其独特的超分子结构和反应性质，引起了科学家们的广泛关注。
本文将介绍化学超分子材料的基本概念、研究方法、应用前景等方面内容。
1. 化学超分子材料的基本概念化学超分子材料是由超分子聚集态构成的一类新型材料。
超分子是指由分子间非共价作用力（如氢键、范德华力等）相互作用而形成的空间有序结构。
化学超分子材料的特殊性在于其结构可调控性和多功能性，通过调节超分子的组成和结构，可以获得具有特定性质和功能的材料。
2. 化学超分子材料的研究方法化学超分子材料的研究需要从分子层面进行设计和合成。
一种常用的方法是通过合成含有特定基团的分子，并利用这些基团之间的非共价作用力实现分子的自组装。
此外，还可以利用配位化学、聚集诱导发光（AIE）效应等研究手段来探索化学超分子材料的组装和性质。
3. 化学超分子材料的应用领域化学超分子材料在药物传递、催化、传感、光电器件等领域具有广阔的应用前景。
其中，药物传递是化学超分子材料的一个重要应用领域。
通过调控超分子材料的组装结构和相互作用力，可以实现药物的控释和靶向输送，提高药物的治疗效果。
此外，化学超分子材料还在催化领域表现出了巨大的潜力，可以用于催化剂的设计与合成，提高反应的选择性和催化效率。
4. 化学超分子材料的未来发展趋势化学超分子材料领域的研究正在不断推进，未来的发展趋势主要包括以下几个方面：首先，通过多种手段实现化学超分子材料的精确组装和结构调控，以获得更多种类和更高性能的材料。
其次，利用仿生学的思想，设计和合成具有生物功能的化学超分子材料。
最后，探索化学超分子材料在人工智能、可穿戴设备等新兴领域的应用，拓展其在未来技术发展中的潜力。
综上所述，化学超分子材料作为一种具有特殊结构和性质的材料，具有广泛的研究和应用前景。
通过深入研究超分子的自组装过程和性质，可以为我们提供更多新颖材料的设计和合成思路，推动化学超分子材料领域的发展。
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检测技术
材料科学的发展在很大程度 上依赖于检测技术的提高。
1863年，光学显微镜 年 电子显微镜 扫描电镜 高分辨率电镜 扫描隧道显微镜
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计算机辅助设计
利用计算机技术进行材料设计是 发展新型材料的重要手段。 通过建立模型，进行计算机模拟， 得出符合预期性能的新材料的最 佳成分、最佳结构和最合理的工 艺流程。
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工程硕士-材料工程
培养从事新型材料的研究和 开发、材料的制备、材料特 性分析和改性、材料的有效 利用等方面的高级工程技术 人才。 研修的主要课程有：政治理 论课、外语课、工程数学、 材料物理化学工程、材料工 程理论基础、材料结构与性
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材料物理
本专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论 与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本 技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域 从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的 材料物理高级专门人才。 业务培养要求：本专业学生主要学习材料科学 方面的基本理论、基本知识和基本技能，受到 科学思维与科学实验方面的基本训练，具有运 用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和 实验技能进行材料研究和技术开发的基本能力。
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载荷
通常把作用在材料上的外力 或能量称为载荷或负荷。 或能量称为载荷或负荷。
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弹性
物体受外力作用发生形变、 除去作用力能恢复原来形状 的性质。
弹性模量 弹性系数 弹性比功
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塑性
塑性是一种在某种给定载荷 下，材料产生永久变形的材 料特性。 伸长率δ 断面收缩率 断面收缩率ψ 伸长率 和断面收缩率
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材料工程
Material Engineering
材料工程是研究、开发、生 产和应用金属材料、无机非 金属材料、高分子材料和复 合材料的工程领域。 属技术的范畴。
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材料科学与工程
材料科学是研究所有材料的 性质， 材料工程就是研究所有材料 的应用， 它们关注于“博”。
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材料科学与工程
是研究有关材料的成份、结 构和制造工艺与其性能和使 用性能间相互关系的知识及 这些知识的应用，是一门应 用基础学科。
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元素
element 又称化学元素 是具有相同核电荷数（质子数）的同一类原子 的总称。(在这里,离子是带电荷的原子) 所有化学物质都包含元素，即任何物质都包含 元素，随着人工的核反应，更多的新元素将会 被发现出来。
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原子
原子（atom）指化学反应的基本微粒，原子在 化学反应中不可分割。 原子直径的数量级大约是10-10m。 10 m 原子质量极小，且99.9%集中在原子核。 原子核外分布着电子，电子跃迁产生光谱，电 子决定了一个元素的化学性质，并且对原子的 磁性有着很大的影响。
流动性： 流动性：充满型腔能力 收缩率： 收缩率：缩孔数量的多少和分布特征 偏析倾向：材料成分的均匀性 偏析倾向：
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焊接性
利用部分熔体， 利用部分熔体，将两块材料 连接在一起。 连接在一起。
连接能力：焊接头部位强度与母材的差别程 度。 焊接缺陷：焊接处出现气孔、裂纹可能性的 大小或母材变形程度。
研究的意义： 研究的意义：
1. 性能决定了材料的用途。 性能决定了材料的用途。 2. 性能决定了材料和零部件生产方法。 性能决定了材料和零部件生产方法。 3. 性能的变化规律为改变材料性能达到人们需求提供途径。 性能的变化规律为改变材料性能达到人们需求提供途径。 石家庄铁道学院 材料科学教研室 44 44
材料科学与工程属于工学学科门类之 材料科学与工程 中的其中一个一级学科， 下设3个二级学科，分别是：材料物理 与化学、材料学、材料加工工程。
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材料学
本专业主要培养从事材料设 计、结构性能预测，材料制 备和性能综合优化等方面高 级工程技术人才。
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材料加工工程
材料加工工程是将原料、原材料 （有时加入各种添加剂、助剂或改 性材料）转变成实用材料或制品的 一种工程技术。 目前在中国学术界更多的指向聚合 物加工。 可以分为金属材料加工工程和非金 属材料加工工程。
材料的尺度
宏观
Macroscopy ，毫米
微观
Microscopy ，纳米
介观
Mesoscopy ，微米
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材料的结构
是指材料的组元及其排列和 运动方式。
它包括形貌、化学成分、相组成、 它包括形貌、化学成分、相组成、晶体结构 和缺陷等内涵。在领域内， 和缺陷等内涵。在领域内，人们在材料科学 与工程中应用了不同的名词来表示材料的结 例如成分（或组分）、组织、相结构等。 ）、组织 构，例如成分（或组分）、组织、相结构等。
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“晶相”相关词条：
晶体 晶界 晶格 晶胞 晶粒 晶带 晶面 晶族 晶系 晶向 晶形 晶棱 晶须 晶轴 晶核 晶浆
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材料科学的成果转化
研究与发展材料的目的在于 应用，而材料必须通过合理 的工艺流程才能制备出有实 用价值的材料来，通过批量 生产才能成为工程材料。
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制备工艺
材料制备工艺是发展材料的基础。 传统材料可以通过改进工艺提高产 品质量、劳动生产率以及降低成本。 新材料的发展与工艺技术的关系更 为密切。 强磁场、强冲击波、超高压、超高 真空及强制冷却等都可能成为材料 制备工艺的有效手段。
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物质
matter； a substance 物质为构成宇宙万物的实物、 场等客观事物。 不依赖于人的主观意识而存 在的客观实在
9
材料科学
materials science
组织结构、 材料科学是研究材料的组织结构 材料科学是研究材料的组织结构、 性质、生产流程和使用效能， 性质、生产流程和使用效能，以及 它们之间相互关系的科学。 它们之间相互关系的科学。 材料科学是多学科交叉与结合的结 晶，是一门与工程技术密不可分的 应用科见百科30热膨胀系数
详见百科31熔点详见质的相互作用 光学材料
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化学性能
反映材料与各种化学试剂发 生化学反应的可能性和反应 速度大小的相关参数。 速度大小的相关参数。
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韧性
材料在塑性形变过程中吸收能量 的能力称为韧性。 冲击韧度(冲击强度)ak，表示材料 ( 在冲击载荷作用下抵抗变形和断 裂的能力。 ak值的大小表示材料的韧性好坏。
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强度
强度是指材料承受外力而不 被破坏(不可恢复的变形也属 被破坏)的能力.
(1)抗压强度 材料承受压力的能力 抗压强度--材料承受压力的能力 抗压强度 材料承受压力的能力. (2)抗拉强度 材料承受拉力的能力 抗拉强度--材料承受拉力的能力 抗拉强度 材料承受拉力的能力. (3)抗弯强度 材料对致弯外力的承受能力 抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力 抗弯强度 材料对致弯外力的承受能力. (4)抗剪强度 材料承受剪切力的能力 抗剪强度--材料承受剪切力的能力 抗剪强度 材料承受剪切力的能力.
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材料的结构
多晶材料的微观形貌、晶体 学结构的取向、晶界、界面 相、亚晶界、位错、层错、 孪晶、固溶和析出、偏析和 夹杂、有序化等均称显微结 构。
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相
相是系统中具有相同的物理 性质和化学性质的均匀部分。
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晶相
crystal phase 陶瓷显微结构中由晶体构成的部分。 在陶瓷显微结构中可以是由一种晶 体(单相)或不同类型的晶体(多相)组 ( ) ( ) 成。其中含量多者称为主晶相，含 量少的称次级晶相或第二晶相。 是指金属或金属镀层表面组织结构， 通常在表面抛光出一个小面，然后 放在晶相显微镜下观察。
古希腊人认为宇宙万物由水、 火、土、气组成,称为"四元素 说", ",
火元素、气元素两种轻元素会向上飘, 火元素、气元素两种轻元素会向上飘 土元素、水元素两种重元素会向下沉, 土元素、水元素两种重元素会向下沉 四种元素按一定的比例组成各种物体. 四种元素按一定的比例组成各种物体
3
元素
在古中国,也有相似的观点,我们 的的祖先认为宇宙万物由木、火、 土、金、水组成,称为"五行说". 拥有“五行说”的同时，中国同 样拥有“地水火风”的观点,两 者并行不悖。
摩擦的结果-→→→磨损 摩擦的结果-→→→磨损
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磨损
摩擦作用下，物体表面逐渐分离出磨屑，不 断损伤的过程。 磨损是发生在材料表面的局部变形与断裂。
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物理性能
是指材料本身的具有各种物 理量(热 磁等)以及 理量 热、电、光、磁等 以及 环境变化时他们的变化程度。 环境变化时他们的变化程度。
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工程材料
工程材料在较广的定义上与 “材料”相差无几 比较专门的定义，指那些具 有专门设计的结构、专门的 性能、专门用于某一领域的 材料。
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材料的功能与性能
•
性能
•
材料的性能是指材料的性质和功能。 材料的性能是指材料的性质和功能。
•
功能
•
是人们对材料的某种期待与要求种可以承担功效， 是人们对材料的某种期待与要求种可以承担功效， 以及承担该功效下的表现或能力。 以及承担该功效下的表现或能力。
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材料的四要素
使用效能 Performance
合成/加工 Synthesis/ Processing
性能 Property 组织结构/成分 Structure/Composition
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材料与环境
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材料与环境
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材料科学与工程专业
在国务院学位委员会学科评议组制定和颁布的 《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、 专业目录》中:
材料的基本概念
张光磊
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材料
英文名：material 拼 音：cáiliào