材料科学导论
材料科学导论
样产生一定蠕变伸长量的应力。 符号表示
和意义
• 持久强度：在一定温度下，规定时间内
• 发生断裂的应力。符号表示和意义
56
材料力学性能
韧性表征和意义
韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中
吸收能量的能力。是强度和塑性
的综合量度。
韧性表征：
冲击韧性 KIC
断裂韧性 KIC
57
韧性表征和意义
• 断裂韧性：抵抗裂
50
刚度表征和意义
• 弹性行为 分类
阻尼 减震
线形
非线性
滞弹性
51
材料力学性能
疲劳强度表征
疲劳强度：材料抵抗交变应力作用下断裂破
坏的能力。
疲劳：承受载荷低于屈服强度，但在交变应力下
长时间工作材料失效的现象。
疲劳失效过程：裂纹形成，裂纹发展和突然断裂。
52
疲劳极限：材料能够
经受无限多次（108）
没有固定熔点，只有一段宽的温度范围；
材料力学性能 抗蠕变性能表征意义
69％，熔点为1227℃。
低比重：工业用材料中最轻量材料（铝的2/3重）
钢——550 C；
较弱磁场 较高的磁化强度；
高比强度：优于钢和铝
粘胶纤维（1893~1898年）纤维素黄酸钠
完全抗磁性磁场强度始终为零
陶瓷还具有介电特性，可作为电器的介质。
• 两个重要内容
– 仪器与设备
– 分析与建模
29
材料性质：是功能特性和效用的描述符，是材料
对电.磁.光.热.机械载荷的反应。
材料性质描述
力学性质
物理性质
化学性质
•强度
•硬度
•刚度
•塑性
•韧性
材料科学导论-第一章
Chapter 1
Introduction
Furthermore, it was discovered that the properties of a materials could be altered by heat treatments and by the addition of other substances. Now the scientists come to understand the relationships between the structural elements of materials and their properties.
Introduction of Materials Science
Introduction of Materials Science
Chapter 1
Introduction
§1.1 Historical Perspective远景，看法。透视 Materials are more deep-seated in our culture than most of us realize. Transportation, housing, clothing, communication, recreation, and food production-virtually every segment部分 of our everyday lives is influenced to one degree or another by materials.
材料科学导论
第1 章原子结构与键合决定材料性能的最根本的因素是组成材料的各元素的原子结构，原子间的相互作用、相互结合，原子或分子在空间的排列分布和运动规律，原子集合体的形貌特征等。
物质是由原子组成的，而原子是由位于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的。
原子结构中的电子结构——决定了原子键合的本身。
1.1 原子结构1.1.1 物质的组成一切物质是由无数微粒按一定的方式聚集而成的。
这些微粒可能是分子、原子或离子。
分子是能单独存在、且保持物质化学特性的一种微粒。
分子的体积很小，如H2O分子的直径约为0.2 nm。
而分子的质量则有大有小：H2分子是分子世界中最小的，它的相对分子质量只有2，而天然高分子化合物——蛋白质可高达几百万。
分子是由一些更小的微粒——原子所组成的。
在化学变化中，分子可以再分成原子，而原子却不能再分，原子是化学变化中的最小微粒。
量子力学中，原子并不是物质的最小微粒。
它具有复杂结构。
原子结构直接影响原子间的结合方式。
1.1.2 原子的结构原子由质子和中子组成的原子核，以及核外的电子所构成。
原子的体积很小，原子直径约为10–10 m 数量级，原子核直径为10–15 m 数量级。
原子的质量主要在原子核内。
每个质子和中子的质量大致为1.67×10–24 g，电子的质量约为9.11×10–28 g，为质子的1/1836。
原子呈电中性。
原子核带正电（质子带正电，中子不带电），电子带负电（1.6022×10–19 C），电子和质子数目相等。
原子核与电子的结合力为静电力。
1.1.3 原子的电子结构电子云：电子在原子核外空间作高速旋转运动，就好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围。
电子既具有粒子性又具有波动性，即具有波粒二象性。
电子运动没有固定的轨道，但可根据电子的能量高低，用统计方法判断其在核外空间某一区域内出现的几率的大小。
能量低的，通常在离核近的区域（壳层）运动；能量高的，通常在离核远的区域运动。
材料科学导论
材料科学导论材料科学导论材料科学是一门研究和应用材料的学科，它涵盖了材料的制备、性能、结构和应用等方面。
材料是现代科技发展的基础，无论是电子设备、汽车、建筑还是生物医学器械，都离不开优质的材料。
因此，材料科学的研究和应用对于社会的进步和发展起着重要的作用。
材料科学研究的内容十分广泛，其中包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料、复合材料等。
每一种材料都有其特殊的性能和应用领域。
例如，金属材料具有良好的导电性和热传导性，适用于电子、汽车等领域。
陶瓷材料具有优异的耐高温性能，可用于航空航天和高温装置中。
聚合物材料则具有良好的可塑性和耐腐蚀性，广泛应用于塑料制品和纤维材料等领域。
复合材料是由两种或多种不同材料组成的，它们的结合会产生比原材料更好的性能，如车辆和飞机上的碳纤维增强复合材料。
材料科学的研究方法主要包括材料制备、表征和性能测试等。
材料制备是指根据不同的要求和应用，选择不同的制备方法，包括熔炼、固相反应、溶液法等。
在材料制备的过程中，需要控制材料的成分、结构和形态，以实现所需的性能。
材料的表征是指使用各种技术手段对材料的成分、组织和性能进行分析和测试。
常用的表征方法有显微观测、X射线衍射、电子显微镜和热分析等。
而材料的性能测试则是对材料的各种特性进行量化和定量的测量，以评价材料的优劣和适用性。
材料科学的应用范围非常广泛。
在电子领域，材料科学的研究大大提升了电子器件的性能和可靠性，推动了信息技术的发展。
在能源领域，材料科学的研究为新能源的开发和利用提供了重要的支持，如太阳能电池、燃料电池等。
在医学领域，材料科学的应用促进了生物医学材料的研发，如人工关节、植入物等，有力地改善了人们的生活质量。
总之，材料科学是一门重要的学科，它对于社会的进步和发展有着不可替代的作用。
通过对不同材料进行研究和应用，能够改善生活品质，促进经济发展，推动科技创新。
因此，加强材料科学的研究和培养相关的专业人才，对于我们国家的可持续发展具有重要意义。
材料科学导论
书名:一、1、按化学成碳量5%）、10%）。
2、（1点、（2弯的比断裂或起层，即认为冷弯性能合格。
冷弯试验试件的弯曲处会产生不均匀塑性变形，能在一定程度上揭示钢材是否存在内部组织的不均匀、内应力。
夹杂物、未熔合和微裂纹等缺陷。
因此，冷弯性能也能反映钢材的冶炼质量和焊接质量。
（3）冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。
冲击韧性指标是通过标准时间的弯曲冲击韧性试验确定的。
试验以摆锤打击刻槽的时间，于刻槽处将期打断。
以时间打断时说吸收的能量作为钢材的冲击韧性值，以Kv表示：Kv=GH1-GH2（4）硬度钢材的硬度是指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。
（5）耐疲劳性在交变应力作用下的结构构件，钢材往往在应力远低于抗拉强度时发生断裂，这种现象沉稳钢材的疲劳破坏。
疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示，它是指疲劳试验中，时间在交变应力作用下，于规定的周期基数内部发生断裂所能承受的最大应力。
3、钢材的冷加工强化及时效强化、热处理和焊接（1）钢材的冷加工强化及时效强化将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧，使产生塑性变形，从而提高屈服强度，称为冷加工强化。
产生加工强化的原因是：钢材在冷加工时晶格缺陷增多，晶格畸变，对位错运动的阻力增大，因而屈服强度提高，塑性和韧性降低。
由于冷加工时产生的内应力，故冷加工钢材的弹性模量有所下降。
（2（3焊件4、（1（25、（1）建筑钢材的主要钢种碳素结构钢低合金高强度结构钢（2）常用建筑钢材①钢筋：热轧光圆钢筋钢筋混凝土用热轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋预应力混凝土用钢棒预应力混凝土用钢丝与钢绞线②型钢：热轧型钢冷弯薄壁型钢钢板和压型钢板二、无机胶凝材料1、气硬性胶凝材料（1）石膏石膏胶凝材料是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。
由于石膏胶凝材料及其制品具有许多优良的性质，原料来源丰富，生产能耗低，因而在建筑工程得到广泛应用。
建（2生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为1微米）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。
材料科学导论综述.doc
材料科学导论综述第一章。
氧化铝坚硬耐磨，但是为什么不能制造呢？头？答:氧化铝易碎，抗冲击性差。
2.将下列材料分为金属、陶瓷、聚合物和复合材料:黄铜、环氧树脂、混凝土、镁合金、玻璃纤维增强塑料、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯。
回答:金属:黄铜、镁合金、铅锡焊料陶瓷:碳化硅聚合物:环氧树脂、沥青、橡胶和纸杯复合材料:混凝土，FRP 3。
为以下文章选择材料时，哪些特性特别重要？汽车曲柄、灯泡灯丝、剪刀、汽车挡风玻璃、电视屏幕。
回答:汽车曲柄:强度、冲击韧性、耐磨性和疲劳强度；电灯泡灯丝:熔点高，耐高温，高电阻；剪刀:硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性；汽车挡风玻璃:透明度和硬度；电视屏幕:光学特性，足够的发光亮度。
4.总结材料科学的发展历史，谈谈你的理解和经验。
五种基本材料是什么？各自的特点是什么？回答: 五种基本材料是金属、陶瓷、聚合物、复合材料和半导体材料。
金属:强度高，延展性好，导电性和导热性好，但不透明，易腐蚀。
陶瓷:硬度高、耐高温、绝缘、隔热，但易碎，难以加工。
聚合物材料:重量轻，绝缘，易于成型，但强度低，耐温性差。
复合材料:比强度和比模量高，性能可以设计，但界面较弱。
半导体材料:导电性介于导体和绝缘体之间，化学纯度和表面处理精度都很高，但性能容易受到成分、尺寸和加工等因素的影响。
6.什么是材料科学？什么是材料科学和工程？它们是如何形成的？两者的主要区别是什么？回答:材料科学是一门研究材料的组成、结构和性能之间关系的学科。
它从化学的角度研究材料的化学组成与原子结构、原子键及其微观结构之间的关系。
从晶体学和固体物理学的角度，分析和研究了材料的微观结构、微观结构、内部缺陷、性能和性能之间的关系。
材料科学与工程是一门研究相关材料的组成、结构、制备过程、性能和特性及其相互关系的技术发展和应用的学科。
有四个主要因素促进了材料科学的出现。
首先，发展基础学科。
第二，过程。
三、各种材料表征仪器设备。
四、不同类型的材料可以相互替代和补充，充分发挥各种材料的优良固有特性。
《材料科学导论》作业
材料科学概论第一章材料科学材料科学（materials science)是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及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学。
材料是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质。
但并不是所有物质都可称为材料，如燃料和化工原料、工业化学品、食物和药品等，一般都不算作材料。
材料可按多种方法进行分类。
按物理化学属性分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。
按用途分为电子材料、宇航材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。
实际应用中又常分为结构材料和功能材料。
结构材料是以力学性质为基础，用以制造以受力为主的构件。
结构材料也有物理性质或化学性质的要求，如光泽、热导率、抗辐照能力、抗氧化、抗腐蚀能力等，根据材料用途不同，对性能的要求也不一样。
功能材料主要是利用物质的物理、化学性质或生物现象等对外界变化产生的不同反应而制成的一类材料。
如半导体材料、超导材料、光电子材料、磁性材料等。
材料是人类赖以生存和发展的物质基础。
20世纪70年代，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。
80年代，随着高技术群的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作为新技术革命的重要标志。
现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。
第二章金属材料金属材料定义金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。
包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。
种类:金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
金属材料的疲劳许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。
在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。
金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：高周疲劳、低周疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳、接触疲劳等。
金属材料的塑性塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破坏的能力。
材料科学导论
• (2) 部分重有色合金 • ① 铜合金 • 包括黄铜(CuZn)、锡青铜、铝青铜、铍青 铜、白铜(CuNi). • ② 锌合金 • 用于电池锌板、照相和胶印制版。 • ③ 镍合金 • Ni基高温合金(Al、Ti、Cr、W、Mo、Nb、 Ta、B、Zr等合金元素) • ④ 锰合金 • 减震锰合金 还有高膨胀锰合金(Mn21Bi)
• ② 钛合金 • 密度小(4.5g/cm3),强度高,比强度高于铝合金,而 且耐高温和耐腐蚀,因此在航空航天及其它领域均 有重要用途. • F-14和F-15 F-100和TF-39 Ti6Al4V • ③ 镁合金 • 密度仅为1.74g/cm3,比强度高,减震能力强,在航空 航天领域有重要应用. • ④ 铍合金(Be) • 密度为1.8g/cm3,比刚度很高,尺寸稳定,惯性低,用 于惯性导航及航天低重量刚性件,比热大,可用于散 热片和飞机头部,还可用于X射线窗口以及原子能 反应堆中的反射层等.
第二章
金属材料，长盛不衰
2.1 金属材料与人类文明
合金 青铜(CuSn) 黄铜()
贵金属与贱金属之分
电的产生与应用是人类社会近代发展 的最重大转折,但是应该记住,正是金属 才是人类这一进步的阶梯. W18Cr4V ―高速钢”
固溶强化、细晶强化、位错强化、 弥散第二相强化、相变强化
2.2 金属王国的风采及面临的挑战
• (3) 低熔点合金 • 铅Pb(熔点327℃)、锡Sn（232℃）、镉 Cd（321℃）、 • 铋Bi（271℃）、铟In（157℃） • 镓Ga（29.8℃)、汞Hg（-39℃）及其合 金 • （4）难熔金属 • ① 钨合金 熔点3407℃ • ② 钼合金 熔点2610℃ • ③ 铌合金 熔点2477℃ • ④ 钽合金 熔点2985℃
2024年材料科学导论心得体会模板
2024年材料科学导论心得体会模板材料科学导论心得体会模板（____字）一、导论部分导论部分是本科材料科学专业的第一门课程，对于学生来说具有重要的意义。
通过学习本门课程，我对材料科学的定义和基本概念有了进一步的认识，了解了材料科学的发展历程和重要性，对于今后的学习和研究打下了坚实的基础。
二、材料科学的定义和基本概念材料科学是一门研究物质的性质、结构、加工和应用的学科，涉及的领域广泛，可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等。
通过学习材料科学导论，我对于不同类型材料的定义和基本概念有了初步的了解，并且学会了通过实验和模型来研究材料的性质和结构。
三、材料科学的发展历程从人类开始利用石头、木材等天然材料，到现代工业生产中使用的各种新材料，材料科学的发展经历了漫长的历史。
通过学习材料科学导论，我了解到了材料科学的发展历程，对于不同时期的材料研究成果和应用有了初步的了解。
四、材料科学的重要性材料科学是现代工业的基础科学，对于发展国民经济、提高技术水平具有重要的意义。
通过学习材料科学导论，我了解到了材料科学对于各个领域的应用，如航空航天、电子信息、能源等。
材料的性能决定了产品的质量和性能，因此材料科学的研究和发展对于推动产业升级和经济发展具有重要的作用。
五、本门课程的学习方法和体会在学习本门课程的过程中，我发现了一些有效的学习方法，如多媒体教学、实验教学和小组讨论等。
多媒体教学使得学习内容更加生动形象，实验教学让我亲身参与材料的制备和性能测试，提高了实践能力，小组讨论则让我与同学进行交流和思维碰撞，激发了学习兴趣。
通过这些学习方法，我不仅加深了对于材料科学的理解，还培养了团队合作和创新思维能力。
六、未来的规划和展望通过学习材料科学导论，我对材料科学产生了浓厚的兴趣，并且意识到了材料科学的重要性和应用前景。
为了更好地拓展我的知识和能力，在接下来的学习中，我计划选择与材料科学相关的专业课程，并且积极参与实验室和科研项目，提升自己的实践能力和创新思维。
材料科学导论ppt课件
➢ 20世纪80年代，又把新材料技术、信息技术、 生物技术作为新技术革命的主要标志
9
二、材料的分类
❖ 用 途：结构材料、功能材料 ❖ 结晶状态：单晶材料、多晶材料、非晶态材料 ❖ 几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和
11
普通陶瓷的分类
12
三、材料与人类文明
➢ 材料的发展史，就是人类社会的发展史 ➢ 材料的发展史，就是科学技术的发展史 ➢ 历史学家根据当时所使用的最重要材料来命名
早期人类时代（如：石器、青铜、铁器时代）
13
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明 进步的标志。
14
1. 石器时代（Stone Age） （1）天然材料
31
后周（953年）沧州铁狮 （中国现存最早的大型铸件艺术品，重约40吨）
32
湖北当阳宋代铁塔 （不用砖石木料，完全用生铁铸成，重53吨，不 加焊接；形体瘦削挺拔，稳健玲珑；塔身向北倾
斜，以抵御北风）
33
钢
❖ 含碳量在0.0218~2.11%之间的铁碳合金称为钢 ❖ 冶炼温度更高，强度更高，用途更广 ❖ 距今1800年前出现了两步炼钢技术，即先炼成
材料科学和材料工程紧密联系，它们之间没 有明显的界线；在解决实际问题中，不能将科学 因素和工程因素独立考虑。
6
材料科学
设备 工艺
结构
性能 构件行为
材料工程 材料科学与工程是研究有关材料的成分、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，是一门应用基础科学。
7
材料科学与工程的四要素
从兴隆战国铁器遗址中发掘出了浇铸农具用 的铁模，冶铸技术已由泥砂造型水平进入铁模铸 造的高级阶段。
材料科学导论心得体会格式版（3篇）
材料科学导论心得体会格式版「材料科学导论」心得体会一、引言材料科学是一门研究材料的性质、制备及应用的学科，具有广泛的应用领域和重要的科学价值。
在学习《材料科学导论》这门课程的过程中，我对材料科学的基本理论和实践应用有了更深入的了解，并从中收获了许多宝贵的经验和体会。
二、课堂学习通过课堂学习，我对材料科学的基本概念、基本原理以及材料分类有了更全面的认识。
老师深入浅出地讲解了材料结构与性能之间的关系，并且通过实例和案例分析使概念更加形象具体。
在课堂上，老师还引导我们主动参与讨论，加深对材料科学的理解。
三、实验实践在课程中，我们还进行了一系列的实验实践，通过自己动手进行材料制备、材料性能测试等实验操作，使我对材料科学的实践应用有了更深入的认识。
通过实验实践，我体会到了科学研究的严谨性和重复性，也了解到实验操作的方法和技巧对结果的影响。
同时，实验实践也锻炼了我们的团队合作能力和解决问题的能力。
四、学习方法在学习材料科学导论的过程中，我发现积极主动的学习方法对于掌握知识和提高学习效果非常重要。
我利用课余时间，积极阅读相关的学术论文和专业书籍，扩大自己的知识面。
我还参加了一些相关的学术会议和讲座，与专家学者进行交流，扩展自己的学术视野。
通过这些学习方法，我能够更好地理解课堂上的知识，掌握学科的前沿动态。
五、思考与启示通过学习《材料科学导论》，我不仅了解了材料科学的基本理论和应用，还对科学研究的方法和思维方式有了更深入的了解。
我认识到科学研究需要有严谨的态度和创新的思维，需要不断追求真理、勇于挑战传统观念。
同时，我也体会到了团队合作的重要性，只有团结合作、共同努力才能达到更好的研究成果。
六、结语通过学习材料科学导论，我更加深入地了解了材料科学的基本理论和实践应用。
课程的学习使我受益匪浅，不仅提高了我对材料科学的兴趣和热爱，还培养了我科学思维和独立思考的能力。
我相信，在今后的学习和研究中，我将能够将所学知识应用到实践中，为材料科学的发展做出自己的贡献。
2024年材料科学导论心得体会模版(2篇)
2024年材料科学导论心得体会模版尊敬的教师：您好！首先非常感谢您给予我写心得体会的机会。
在这学期的材料科学导论课程中，我收获了很多知识，也对材料科学有了更深入的了解。
在此，我将结合个人对课程的理解和感悟，写下我对材料科学导论的心得体会。
一、对材料科学导论的认识材料科学导论作为一门导论性的课程，是我们学习材料学的第一课。
通过本课的学习，我对材料科学的定义、发展历程和研究内容等方面有了更全面的了解。
材料科学是一门交叉学科，它研究的是物质的结构、性能和制备方法等方面的知识。
材料科学的发展源远流长，从古代的陶瓷、金属材料到现代的高分子材料、纳米材料，材料科学与人类的生产生活息息相关。
二、材料科学导论的教学特点材料科学导论的教学特点主要体现在以下几个方面：1. 主动性：在课程中，我们不仅仅只是被动地接受知识，更重要的是要积极主动地思考和探索。
在老师的引导下，我们常常有机会进行小组讨论、实验研究和课堂演讲等活动，这样不仅能够加深对知识的理解，还能培养我们的分析和解决问题的能力。
2. 交叉性：材料科学是一门交叉学科，与物理、化学、工程学等学科有密切的联系。
因此，在材料科学导论中我们需要综合运用各个学科的知识进行学习和研究。
这种交叉性的教学方法不仅能够增加知识的广度，还能够激发我们的创造力和创新思维。
3. 实践性：材料科学是一门实践性很强的学科，需要通过实验和实际操作来加深对理论知识的理解和掌握。
因此，在课程中，我们常常有机会进行实验和实践活动，这样不仅可以巩固理论知识，还能够培养我们的实际操作能力和动手能力。
三、材料科学导论的学习方法在材料科学导论的学习过程中，我总结了以下几点学习方法，供参考：1. 多角度学习：材料科学导论是一门综合性很强的课程，需要我们从多个角度进行学习。
在学习过程中，我们应该充分利用教材、课堂讲义、参考书籍和网络等资源，从理论和实践两个方面来进行学习。
2. 理论联系实际：学习材料科学导论不仅要注重理论知识的学习，还要注重将理论与实际生活联系起来。
材料科学导论-introduction(绪论)
石器时代（StoneAge Nhomakorabea：石斧、凿、刀、铲、箭头、 纺轮、钵等（西安半坡遗址）
石斧
青铜器时代（Bronze
巨型司母戊鼎 （河南安阳晚商遗址）
Age):
湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑
铁器时代（Iron Age）
中国古代铁器的金相组织 湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
古代科技名著：“考工记”（先秦）、“梦溪笔谈”（宋代沈 括）、 “天工开物”（明代宋应星）
金属材料（Metallic Materials):钢铁、铝、铜、钛合金； 陶瓷材料（Ceramics）：AlO、SiC、SiN、SiO、TiN 或称为无机非金属材料（Inorganic Materials) ； 高分子材料（High Polymers)：纤维、蛋白质、聚乙烯； Matel-Matrix 复合材料（Composites)： Composties Polymer-Matrix
陶瓷材料－陶瓷学 材料科学导论 突出材料共性教学 高分子材料－高分子物理 金属材料－金属学
材料科学导论是研究材料的成分、组织结构与性能之间关系
效能
合成/制备
性质
结构/成分
明代后：封建统治、帝国主义侵略束缚了材料的发展 停滞状态 解放后：材料科学受到重视和发展，被列为现代技术三大支柱之一。 一整套材料体系 门类全齐 数量 质量 钢铁突破亿吨大关 世界第一 原子弹、氢弹、人造卫星、火箭
宝钢高炉
长征三号运载火箭在发射架上的图片
材料分类(Classification of Materials)
材料科学导论
The Fundamentals(Elements,Principles )of Materials Science
复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配：石德珂《材料科学基础》教材)
材料科学导论课后习题答案第一章材料科学概论1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。
2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类：黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度；电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大；剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性；汽车挡风玻璃：透光性，硬度；电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。
第二章材料结构的基础知识1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金属？(1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2(2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6(3) 1s2 2s2 2p5(4) 1s2 2s2 2p6 3s2(5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2(6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5)2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。
3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。
它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。
当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。
材料科学导论报告总结
材料科学导论报告总结材料科学导论是一门介绍材料科学基础知识和研究方法的课程。
通过该课程的学习，我对材料科学的背景、发展历程和前沿研究有了更深刻的理解。
在本次报告中，我主要介绍了材料的分类、性能、制备方法以及其在现代科学和工程中的应用。
首先，材料按照其组成和结构可以分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料。
每种材料具有不同的特点和性能。
金属材料具有良好的导电性和良好的机械性能，适用于制造结构性部件。
陶瓷材料具有优良的耐磨、耐高温和电绝缘性能，常用于制作耐磨部件和电子陶瓷器件。
高分子材料具有良好的可塑性和绝缘性能，广泛应用于塑料、橡胶等领域。
复合材料由两种或两种以上的材料组成，充分发挥各种材料的优点，具有高强度、轻质和耐腐蚀等特点。
其次，材料的性能包括力学性能、热学性能、电学性能和光学性能等。
力学性能包括强度、韧性和刚度等。
热学性能包括热传导性、膨胀系数和热稳定性等。
电学性能包括电导率、介电常数和电阻率等。
光学性能包括透光率、折射率和吸光率等。
了解材料的性能可以为合适的选材和材料表征提供依据。
然后，材料的制备方法有多种，包括物理方法、化学方法和机械方法等。
物理方法主要是通过改变材料的形态和组织来获得所需的材料性能。
化学方法则是通过反应生成新的化合物或显现出新的性质。
机械方法主要包括研磨、压制和熔化等，用于改变材料的形状和内部结构。
最后，材料在现代科学和工程中有广泛的应用。
材料科学对能源、环境、医药、电子等领域都有重要的影响。
例如，新型材料可以提高能源转换效率，减少能源消耗。
材料的研究还可以开发出更环保的材料和制备方法。
在医药领域，材料科学的进展可以推动医疗器械的发展和改进。
在电子领域，材料的发展可以促进电子元件的小型化、高性能化和多功能化。
通过本次导论学习，我对材料科学有了更深入的了解。
我将在今后的学习和研究中更加重视对材料的性能、制备方法和应用领域的研究。
材料科学的发展对多个领域都有重要影响，我希望能够通过自己的努力，为材料科学的研究和应用做出贡献。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）过原点O作直线OP，使其平行于待定的晶向。 （3）在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的3个坐标
值。 （4）将这3个坐标值化为最小整数u，v，w，加上方括号，[u v w]即为待
定晶向的晶向指数。若坐标中某一数值为负，则在相应的指数上加 一负号。 8、晶向族：晶体中因对称关系而等价的各组晶向可归并为一个晶向族， 用<u v w> 9、在晶体内凡晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，只是空间位向不同 的晶面可以归并为同一晶面族。以{h k l}表示：
晶界和大角度晶界。
28、扭转晶界是小角度晶界的又一种类型，该晶界的结构可看成由互相 交叉的螺型位错所组成。
29、大角度晶界不可以用位错模型描述的原因：大角度晶界中，原子排 列接近无序状态，而位错之间的距离可能只有1，2个原子的大小， 不适用于大角度晶界。
30、晶界的特性： (1)晶界处点阵畸变大，存在着晶界能； (2)晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用，致使塑性变形抗力提高，具
20、晶体中的位错来源： (1)晶体生长过程中产生位错，其主要来源有： ①由于熔体中杂质 原子在凝固过程中不均匀分布使晶体先后凝固部分的成分不同，从 而点阵常数也有差异，形成的位错可能作为过渡； ②由于温度梯 度、浓度梯度、机械振动等的影响，致使生长着的晶体偏转或弯曲 引起相邻晶块之间有位相差，它们之间就会形成位错； ③在晶体 生长过程中，由于相邻晶粒发生碰撞或因液流冲击，以及冷却时体 积变化的热应力等原因，会使晶体表面产生台阶或受力变形而形成 位错。 (2)由于自高温较快凝固及冷却时，晶体内存在大量过饱和空位，空 位的聚集能形成位错； (3)应力集中，产生局部区域滑移产生的位错。
18、在位错线的滑移运动过程中，其位错线往往很难实现全长的运动。 因而一根运动的位错线，特别是在收到阻碍的情况下，有可能通过 其中一部分线段首先进行滑移。若由此形成的曲折线段就在位错的 滑移面上时，称为扭折；若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，则 称为割阶。
19、刃型位错的割阶部分仍为刃型位错，而扭折部分则为螺型位错，螺 型位错中的扭折和割阶线段属于刃型位错。
21、位错增殖（弗兰克-里德源动作过程）：
22、单位位错：伯氏矢量等于单元点阵矢量的位错 全位错：伯氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错 不全位错：伯氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错 分部位错：伯氏矢量小于点阵矢量的位错。
23、密排面的堆垛顺序：
面心立方结构的堆垛层错：
24、表面：是指固体材料与气体或液体的分界面。 25、界面包括外表面和内界面。 26、界面也称为晶体的面缺陷 27、根据相邻晶粒之间位向差θ角的大小不同可将晶界分为两类：小角度
12、晶面指数（h k i l）中，i=—（h+k） 13、晶带定律：晶带轴[u v w]与该晶带的晶面（h k l）之间存在以下关系：
hu+kv+lw=0。凡满足此关系的晶面都属于以[u v w]为晶带轴 的晶带，故此关系式称作晶带定律。 14、立方晶系晶面间距计算公式：
15、最常见的金属晶体构有面心立方结构A1或fcc、体心立方结构A2或 bcc和密排六方
结构A3或hcp三种。 16、以配位数和致密度两个参数来描述晶体中原子排列的紧密程度。 17、配位数（CN）：是指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的 原子数。
致密度（K）：是指晶体结构中原子体积占总体积的百分数。 18、密排面在空间的堆垛方式有两种：一种是按ABAB…或ACAC…的顺
序堆垛，是密排六方结构；另一种是按ABCABC…或ACBACB…的 顺序堆垛，是面心立方结构。 19、合金：是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结 或其他方法组合而成并具有金属特质的物质。 20、相：是指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面 相互隔开的均匀组成部分。
有较高的强度和硬 度。晶粒越细，材料的强度越高，这就是细晶强化； (3)晶界处原子具有较高的动能，晶界处存在较多的缺陷，晶界处原子的 扩散速度比在晶内快得多； (4)在固态相变过程中，新相易于在晶界处优先形核； (5)晶界熔点较低，故在加热过程中，产生“过烧”现象； (6)晶界的腐蚀速度一般较快； (7)晶界具有不同于晶内的物理性质。 31、孪晶和孪晶面：是指两个晶体沿一个公共晶面构成镜面对称的位相 关系，这两个晶体就称为孪晶，此公共面就称为孪晶面。 32、相界：具有不同结构的两相之间的分界面。 33、相界面可分为共格相界、半共格相界和非共格相界。 34、半共格相界上位错间距取决于相界面处两相匹配晶面的错配度，用δ 表示，定义为
EAA EBB和异类原子间的结合能EAB的相对大小。如果 EAA≈EBB≈EAB,则溶质原子倾向于呈无序分布；如果 （EAA+EBB）/2<EAB，则溶质原子呈偏聚状态；如果 EAB<(EAA+EBB)/2，则溶质原子呈部分有序或完全有序排列。 25、金属间化合物的性质和应用： （1）具有超导性质的金属间化合物。 （2）具有特殊电学性质的金属间化合物。 （3）具有强磁性的金属间化合物。 （4）具有奇特吸释氢本领的金属间化合物。 （5）具有耐热特性的金属间化合物。 （6）耐蚀的金属间化合物。 （7）具有形状记忆效应、超弹性和消振性的金属间化合物。 26、鲍林规则： （1）负离子配位多面体规则。 （2）电价规则。 （3） 负离子多面体共用顶、棱和面的规则。 （4）不同种类正离子配位多 面体间连接规则。 （5）节约规则。 举例型填空题：AB型化合物结构：CsCl型 NaCl型（NaCl属于立方晶系，面心立方点
第三章
1、晶体缺陷分为三类：点缺陷，线缺陷，面缺陷。 2、晶体点缺陷包括空位、间隙原子、杂质或溶质原子，以及它们组成 的复杂点缺陷。 3、离开平衡位置的原子有三个去处(1)迁移到晶体表面或内表面的正常
结点位置上，而使 晶体内部留下空位，形成肖特基缺陷；(2)挤 入点阵的间隙位置，而在晶体中同时形成数目相等的空位和间隙原 子，形成弗仑克尔缺陷；(3)跑到其他空位中，使空位消失或使空位 移位。 4、空位的形成能EV被定义为在晶体内取出一个原子放在晶体表面上所 需的能量。 5、空位平衡浓度：在某一温度下，晶体处于平衡状态空位数和后称晶体 的原子数之比。空位在T温度时的平衡浓度：
（4）在满足上述条件的情况下，晶胞应具有最小的体积。 4、14种空间点阵也称为布拉维点阵。 5、全部空间点阵归属于7种类型，即7个晶系
6、米勒指数是用来统一标定晶向指数与晶面指数：u v w h k i l 7、晶向指数的确定步骤：
（1）以晶胞的某一阵点O为原点，过原点O的晶轴为坐标轴x，y，z，以 晶胞点阵矢量的长度作为坐标轴的长度单位。
21、固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子 （溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，所形成的固相的晶体 结构与所有组元均不同，且这种相的成分多数处在A在B中溶解限度 和B在A中的溶解限度之间，即落在相图的中间部位，故称为中间 相。
22、影响固溶体的因素： 23、间隙固溶体：溶质原子分布于晶格间隙而形成的固溶体。 24、固溶体中溶质原子取何种分布方式主要取决于同类原子间的结合能
13、一根位错线具有唯一的伯氏矢量。 14、位错的运动方式有两种：滑移和攀移 15、滑移时，刃型位错的运动方向始终垂直于位错线而平行于伯氏矢
量。刃型位错的滑移限于单一的滑移面上。 16、滑移时，螺型位错的移动方向与位错线垂直，也与伯氏矢量垂直。
它的滑移不限于单一的滑移面上。只有刃型位错存在攀移，位错向 上运动，则发生正攀移；位错向下运动，就发生负攀移。 17、刃型位错的攀移运动模型
阵） AB2型化合物结构：CaF2（萤石）型 TiO2（金红石）型 β-方石英（方
晶石）型 A2B3型化合物结构：α-Al2O3型 28、共价晶体的共同特点是配位数服从8-N法则，N为原子的价电子数， 这就是说结构中每个原子都有8-N最近邻的原子。 29、共价晶体最典型代表是金刚石结构。 28、聚合物的晶态主要形态有单晶、片晶、球晶、树枝状晶、孪晶、纤 维状晶和串晶。（记住其中的3~4个） 30、得到高分子单晶的条件，在极稀溶液中缓慢结晶。 31、聚合物晶态结构的模型：缨状微束模型；折叠链模型；伸直链模 型；串晶的结构模型；球晶的结构模型；Hosemann模型（记住至少3 个） 32、聚合物不能形成立方晶系的原因：聚合物晶胞中，沿大分子链的方 向和垂直大分子链方向的原子间距是不同的，使得聚合物不能形成 立方晶系。 33、按照液晶形成的方式和性能，可将液晶分为溶致型液晶和热致性液
材料科学导论
第一章
1、原子中一个电子的空间位置和能量可用四个量子数：主量子数n 轨 道角动量量子数li 磁量子数mi 自旋角动量量子数si 2、核外电子的排布规律遵循的三个原则：能量最低原理 泡利不相容原 理 洪德定则 3、化学键即主价键，它包括金属键、离子键和共价键。其基本特点是 电子公有化。 4、金属键的特点：无饱和性和方向性
又有：
R＝kNA为气体常数 R＝8.31J/(mol.K) 6、点缺陷的运动：①空位向临近阵点位置的迁移 ②晶体中的间隙原子也
可由一个间隙位置 迁移到另一个间隙位置③当间隙原子许一个空位相遇时，它将落入该
空位，而使两者都 消失，称为符合④逸出晶体到表面或移动到晶界，点缺陷消失。 7、位错的基本类型分为两种：刃型位错和螺型位错 8、刃型位错的特点： (1)刃型位错有一个额外的半原子面 (2)刃型位错必与滑移方向相垂直，也垂直于滑移矢量 (3)滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面，在其他面上不 能滑移 (4)晶体中存在刃型位错之后，位错周围的点阵发生弹性畸变 (5)在位错线周围的过渡区每个原子具有较大的平均能量。 9、螺型位错的特点： (1)螺型位错无额外半原子面，原子错排是呈轴对称的。 (2)根据位错线附近呈螺旋形排列的原子的旋转方向不同，螺型位错可 分为右旋和左旋螺型位错。 (3)螺型位错线与滑移矢量平行，因此一定是直线，而且位错线的移 动方向与晶体滑移方向互相垂直 (4)纯螺型位错的滑移面不是唯一的 (5)螺型位错线周围的点阵也发生了弹性畸变 (6)螺型位错周围的点阵畸变随离位错线距离的增加而急剧减少。 10、位错具有一个重要的性质：一根位错线不能终止于晶体内部，而只 能露头于晶体表面，若它终止于晶体内部，则必与其他位错线相连 接，或在晶体内部形成封闭线。 11、伯氏矢量的确定。（作业题） 12、三种类型位错的主要特征