材料科学与工程学导论2
材料科学与工程导论
材料科学与工程导论
材料科学与工程是一门研究材料的性能、结构、制备和应用的学科，它涉及到各种材料，包括金属、陶瓷、高分子材料和复合材料等。
材料科学与工程的发展对于现代工业、能源、医疗、环境等领域都具有重要意义。
首先，材料科学与工程的研究对象是各种材料的性能和结构。
通过对材料的组成、微观结构和宏观性能进行研究，可以揭示材料的内在规律，为材料的设计、制备和应用提供科学依据。
其次，材料科学与工程的研究内容包括材料的制备和加工技术。
材料的制备和加工技术直接影响到材料的性能和应用范围，因此对于材料的制备和加工技术的研究具有重要意义。
另外，材料科学与工程还涉及到材料的应用和性能调控。
通过对材料的应用和性能进行研究，可以开发出具有特定功能和性能的材料，满足不同领域的需求。
总的来说，材料科学与工程是一门重要的交叉学科，它涉及到多个领域，对于现代社会的发展具有重要意义。
随着科学技术的不断发展，材料科学与工程也在不断取得新的进展，为人类社会的发展做出了重要贡献。
在材料科学与工程领域，我们需要不断深化对材料的认识，推动材料科学与工程的发展，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
希望通过我们的努力，能够推动材料科学与工程领域的发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
材料科学与工程主修课程
材料科学与工程主修课程
材料科学与工程是一门综合性学科，涉及到物质的结构、性能及其制备、加工等方面。
以下是主修课程列表以及简要介绍。
1. 材料科学导论：介绍材料科学与工程的基本概念、研究内容、研究方法和应用领域。
2. 材料物理化学：介绍材料的物理与化学性质，如红外光谱、热力学性质、表面化学性质等。
3. 材料表征与测试技术：学习各种材料性能测试方法的基本原理和操作技巧，如扫描电镜、原子力显微镜等。
4. 材料结构与性能：介绍材料的晶体结构、晶格缺陷、相变行为等基本概念，并探讨材料结构与性能之间的关系。
5. 材料制备技术：学习材料的制备方法和工艺流程，如冶金、陶瓷、高分子、纳米等材料制备技术。
6. 现代材料加工技术：介绍材料加工的基本原理、方法和技术，包括锻造、热处理、焊接、铸造等现代加工技术。
7. 资源材料研究与开发：学习资源型材料，如矿产资源、植物资源、动物资源等的开发和利用。
8. 工程材料的性能与使用：学习工程材料的力学性能、耐热性能、耐蚀性能、耐磨性能等方面的性能特点，以及工程材料的选型和应用。
通过以上主修课程的学习，能够掌握材料科学的基本理论、测试技术和制备技术。
同时也能够了解不同材料的特性和应用范围，以及实际工程中的应用情况。
“材料科学与工程导论”——课程教学大纲
“材料科学与工程导论”——课程教学大纲课程名称：材料科学与工程导论
课程学分：3学分
课程类型：必修课
先修课程：无
一、课程目标
本课程旨在向学生介绍材料科学与工程的基本概念和原理，培养学生
对材料研究的兴趣和基本研究能力，为学生今后深入学习和开展相关研究
奠定坚实的基础。
二、教学内容
1.材料科学与工程的基本概念和发展历史
2.材料的分类和特性
3.材料结构与性能关系
4.材料的制备与加工技术
5.材料测试与表征方法
6.材料应用与发展前景
三、教学方法
本课程采用理论授课、实验操作、案例分析等教学方法相结合。
在课
堂上，教师将讲解材料科学与工程的基本概念和原理，引导学生进行讨论
和思考，并通过实验操作和案例分析培养学生的实践能力和问题解决能力。
四、教学评估与考核
1.平时成绩占总评成绩的30%，包括课堂表现、作业完成情况等。
2.期中考试占总评成绩的30%，考查学生对课程内容的理解和应用能力。
3.期末考试占总评成绩的40%，考查学生对整个课程的掌握程度。
五、教材与参考书目
教材：。
材料科学与工程学导论
复合材料的基本理论
复合原理
1。纤维增强复合材料的复合原理
外载荷与纤维方向垂直
σc= σf = σm。 εc = εfVf＋εmVm。 1/Ec = Vf/Ef＋Vm/Em。
材料科学与工程学导论
复合材料的基本理论
复合原理
2。颗粒增强复合材料的复合原理 ρc = ρpVp＋ρmVm。
复合材料的基本理论
复合原理
1。纤维增强复合材料的复合原理
外载荷与纤维方向一致
Fc=σcAc = σfAf ＋σmAm。
σc = σfVf＋σmVm。
Ec = EfVf＋EmVm。
条件是复合材料中基体是连续的、均匀的，纤维的性质和 直径都是均匀的，且平行连续排列，同时纤维与基体间的 结合为理想结合，在界面上不产生滑移。
材料科学与工程学导论
复合材料的基本理论
颗粒增强复合材料的机理：
弥散分布在金属或合金中基体中的硬颗粒可以有效地阻止 位错运动，产生显著的强化作用。这种复合强化机制类似 与合金的析出强化机理，基体乃是承受载荷的主体。 不同的是，这些细小弥散的硬颗粒并非借助于相变产生的 硬颗粒，他们在温度升高时仍保持其原有尺寸，因而，增 强效果可在高温下持续较长时间，使复合材料的抗蠕变性 能明显优于金属或合金基体。
复合材料的基本理论
增强机理
颗粒增强
颗粒增强复合材料是指由高强度、高弹性模量的脆性颗粒 作增强体与韧性基体或脆性基体经一定工艺复合而成的多 相材料。 颗粒增强复合材料的种类： 纳米微细硬颗粒弥散增强，微米颗粒增强。
材料科学与工程学导论
复合材料的基本理论
弥散强化复合材料中弥散颗粒种类 金属氧化物 碳化物 硼化物
4。由被动复合向主动复合材料发展
材料科学与工程专业(高分子及复合材料方向)
材料科学与工程学院简介西南科技大学材料科学与工程学院以建筑材料为特色，开展无机非金属材料、高分子及复合材料、金属材料、功能材料、材料物理、化学、化学工程与技术等方面的教学和科研工作，是四川省材料学科本科人才培养基地。
学院现有材料科学与工程（下设无机非金属材料、高分子及复合材料和金属材料三个专业方向）、材料物理和应用化学三个重点批次招生本科专业及功能材料本科专业，均具有推荐优秀应届本科毕业生免试攻读硕士学位研究生资格。
材料科学与工程专业为国家特色专业建设点，无机非金属材料工程和应用化学为四川省特色专业，材料科学与工程和材料物理专业为学校首批品牌专业。
学院拥有材料科学与工程博士点授权学科建设点，材料科学与工程（一级学科）、化学（一级学科）、化学工程与技术（一级学科）、材料学、材料加工工程、材料物理与化学、功能材料、纳米材料与技术、应用化学、分析化学、无机化学、有机化学、高分子化学与物理、化学工程、生物化工等15个硕士学位授权点，材料工程、化学工程2个工程硕士授权领域。
材料学、材料物理与化学为四川省重点学科，应用化学为校级重点学科。
学院拥有国家绝缘材料工程技术研究中心（与四川东材科技集团股份有限公司联合）、四川省非金属复合与功能材料重点实验室－省部共建国家重点实验室培育基地（2011年设立为“四川省新增博士后创新实践基地”）、生物质材料教育部工程研究中心、四川省材料科学与工程实验教学示范中心、西南科技大学化学与工程实验教学示范中心，具有稳定的实践、实习基地39个，研究所（中心）6个，联合实验室7个。
学院现有专任教师137人，其中教授38人，副教授36人，教授、副教授占专任教师总数的54%，博士生导师3人，国家教育部教学指导委员会委员2人，享受政府特殊津贴专家4人，教育部“新世纪优秀人才”1人，四川省有突出贡献的优秀专家3人，四川省学术和技术带头人3人、四川省学术和技术带头人后备人选9人，四川省杰出青年学科带头人3人，四川省高等学校教学名师1人。
811材料科学与工程基础参考书目
811材料科学与工程基础参考书目一、基础概念与原理1. 《材料科学与工程导论》（William D. Callister Jr.著）这本书从材料科学和工程的基本概念出发，介绍了材料的结构、性能和加工等方面的知识，适合初学者入门。
2. 《材料科学基础》（王道生著）本书围绕材料的基本概念和原理展开，涵盖了材料的分类、结构与性能关系、材料加工与表征等内容，是理解材料科学基础的重要工具书。
3. 《材料表征技术》（刘克理、韩威著）这本书介绍了材料表征的基本概念、原理和常用技术，包括电子显微镜、X射线衍射、质谱分析等，对于学习材料科学的同学来说是一本不可多得的参考书。
二、常用材料与性能4. 《工程材料科学》（Roger T. Howe、George F. Weston著）本书以工程材料为主线，介绍了金属、陶瓷、聚合物等各种常见材料的性能、加工和应用，适合对工程材料感兴趣的读者。
5. 《材料性能及其测试》（叶亦志、张培藩著）这本书主要介绍了材料性能测试的基本原理和方法，包括拉伸、硬度、疲劳等性能测试，对于材料性能研究和测试技术的学习有很大帮助。
三、材料加工与设计6. 《现代材料加工工程》（刘正宁、张国君著）本书详细介绍了现代材料加工的基本原理和常用技术，包括铸造、焊接、切削等，对于了解材料加工工程的同学来说是一本不可或缺的参考书。
7. 《材料的选择与设计》（Michael F. Ashby、David R.H. Jones著）这本书从材料选择的角度出发，介绍了材料的选型方法、设计原则和案例分析，是一本极具实用价值的参考书。
四、新兴材料与应用8. 《功能性材料科学与工程》（许再寿、张志友著）本书介绍了新兴功能材料的研究进展和应用前景，包括智能材料、功能陶瓷、生物材料等，对于了解和研究新兴材料的同学来说具有很高的参考价值。
9. 《纳米材料科学与技术》（刘振江、陈爱兰著）这本书系统介绍了纳米材料的基本概念、制备技术及其在能源、电子、生物等领域的应用，对于了解纳米材料研究和应用的同学来说是一本极具参考价值的书目。
《材料科学与工程导论》考试大纲
题号：923《材料科学与工程导论》考试大纲下面大纲是按专业方向列出的，考生可任选其中一个方向的大纲复习，考试按专业方向命题，学生选做其中一组即可。
1、金属材料及热处理内容要求：(1)金属固态相变的概论：金属固态相变的平衡转变和不平衡转变，固态相变的均匀形核和非均匀形核。
新相长大机制和新相长大速度。
(2)钢的热处理：钢的热处理的基本概念，钢的加热转变、冷却转变。
钢的退火与正火，钢的淬火和回火。
钢的表面热处理。
(3)钢铁中的合金元素：合金元素在钢中的作用，合金元素对铁碳相图的影响，合金元素对钢的相变和热处理的影响，合金元素对钢的性能的影响。
(4)合金结构钢：对结构钢的基本要求，结构钢的合金化，结构钢的含碳量与热处理，结构钢的淬透性，常用的合金结构钢：包括调质钢、超高强度钢、渗碳钢、弹簧钢和轴承钢。
(5)工具钢：碳素和低合金工具钢，高速工具钢，冷作摸具钢和热作摸具钢等，包括合金元素的作用、热处理特点。
(6)不锈钢：金属腐蚀的基本概念，合金元素在不锈钢中的作用，不锈钢的组织、不锈钢的腐蚀特性，不锈钢的强化与脆化。
(7)有色金属及其合金：铝及铝合金：铝合金中的合金元素，铝合金的热处理原理，时效过程中组织和性能变化，时效硬化的原因。
变形铝合金与铸造铝合金的成分、组织、热处理工艺和性能。
镁合金的基本特性、分类和编号。
镁合金中的合金元素，镁合金中的强化相，变形镁合金和铸造镁合金。
铜合金：铜的合金化二元黄铜组织和性能、多元黄铜。
青铜种类及其应用，白铜合电工白铜。
钛合金：钛的特性及钛的冶金基础，合金元素在钛合金中的作用，钛合金的分类、热处理和强韧化基础。
参考书目：(1) 吴承建等，金属材料学，北京：冶金工业出版社，2001年(2) 胡光立，钢的热处理原理与工艺，西安：西北工业大学出版社，1993年(3) 朱张校，工程材料（第三版），北京：清华大学出版社，2001年(4) 王晓敏，工程材料学，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998年2、高分子材料内容要求：(1)高分子材料的合成原理及方法：聚合反应及其分类，单体的聚合选择性，自由基聚合反应、阳离子型聚合反应、阴离子型聚合反应和共聚反应。
2-1工程材料的基本性能
弹性变形的特征： 弹性变形的特征： 理想的弹性变形是可逆的， （1）理想的弹性变形是可逆的，即施加外力时变 外力去除后恢复原状。 形，外力去除后恢复原状。 金属、 （2）金属、陶瓷和部分高分子材料不论是加载或 卸载时，只要在弹性变形范围内， 卸载时，只要在弹性变形范围内，其应力与应变之 间都保持单值线性函数即服从胡克定律： 间都保持单值线性函数即服从胡克定律： 在正应力下， 在正应力下，σ＝Eε 在切应力下， 在切应力下，τ＝Gγ 弹性模量E与切变模量G 弹性模量E与切变模量G：G＝E/2(1+ν) 式中： 为泊松比，表示侧向收缩的能力， 式中：ν为泊松比，表示侧向收缩的能力，在拉伸 试验时指材料横向收缩率与纵向收缩率的比值。 试验时指材料横向收缩率与纵向收缩率的比值。
第二章 材料的基本性能
工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性 工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性 是指制造工艺过程中材料 能。金属材料的工艺性能包括铸造、焊接、锻造、 金属材料的工艺性能包括铸造、焊接、锻造、 切削加工和热处理性能等。 切削加工和热处理性能等。 使用性能是指材料制成零件或产品后， 使用性能是指材料制成零件或产品后，在使用过 是指材料制成零件或产品后 程中能适应或抵抗外界对它的 适应或抵抗外界对它的力 化学、电磁、 程中能适应或抵抗外界对它的力、化学、电磁、 温度等作用而必须具有的能力。金属材料的使用 温度等作用而必须具有的能力。 作用而必须具有的能力 性能包括力学性能、物理性能、化学性能。 性能包括力学性能、物理性能、化学性能。
A0
（名义应力）
（名义应力）
铸铁的拉伸： 铸铁的拉伸： 铸铁拉伸没有屈服极限， 铸铁拉伸没有屈服极限，只有唯一指标是 强度极限： 强度极限： FbL σ bL =
材料科学与工程导论(双语)复习用.docx
材料科学与工程导论1 Polymerization (聚合作用)is the process by which small molecules (分子) consisting of one unit or a few units are chemically joined to create these giant molecules. Those small molecule units are called _____A) polymers B) monomers (单体) C) oligomers D)elastomerscable.A)For automobile bumper, the best choice of polymer is Natural Rubber.B)For mineral water bottle, the best choice of polymer is Low-Density (密度) Polyethylene (聚乙烯)C)For insulating cable, the best choice of polymer is polystyrene (聚苯乙烯).D)For mineral water bottle^ the best choice of polymer is Polyethylene Terephthalate.3)In general, for a given type of thermoplastic (热塑性塑胶)the tensile (可延展的) strength, creep resistance impact toughness, wear resistance, and melting temperature all increase with _______A) degree of polymerization B)density of branching C)tacticity D) crystallinity4)ABS, composed of acrylonitrile, butadiene, and styrene (苯乙烯)，is one of the most common polymer materials. Styrene and acrylonitrile form a liner copolymer (异量分子聚合物)(SNA) that serves as a matrix. Styrene and butadiene also form a liner copolymer, BS rubber, which acts as the __________ material.D or B?A)fire retardant B) filler C) cross-linking D)plasticizer5)Epoxies (环氧树月旨)are thermosetting polymers formed from molecules containinga tight C-O-C ring. During polymerization, the C-O-C rings are opened and the bonds are rearranged to join the molecules. If epoxy is used as an adhesive (粘齐ll) for a variety of applications, which kind of adhesives does it belong to?A)Chemically Reactive AdhesivesB)Evaporation or Diffusion AdhesivesC)Hot-Melt Adhesives D) Pressure-Sensitive Adhesives6)What area the major advantages associated with plastic compared to ceramics(陶瓷)，glasses, and metallic materials?A)lightweight and corrosion(铁锈,腐蚀卜resistantB)high strength and high-temperature resistantC)high-temperature resistant and insulatingD)high stiffness and corrosion-resistant7)Which one is not a thermoset polymer?A) Polyethylene B) Natural Rubber C) Epoxy D) Phenolic8)Depending on the degree of cross-linking, the polyurethanes behave as thermosetting polymers, thermoplastics (热塑性塑胶)，or elastomers. These polymers find application as fibers, coatings, and foams for furniture, mattress, and insulation. Why polyurethanes are versatile(为什么聚氨酯是通用的)？A) for their polar repeat unit B) for their linear structureC) for their multi-functional monomer D) for their tactictity structure9) Liquid Crystalline(透明的)Polymers are polymers which behave as _____A) liquid B) thermoplastic C) thernoset D) oriented (取向)rods10) The glass temperature (Tg) is typically about ______ t imes the absolute melting temperature (Tm).A) 0.2 to 0.3 B) 0.5 to 0.7 C) 0.8 to 1.0 D) 1.0 to 2.011) Most thermoplastic exhibit a non-Newtonian and visicoelastic behavio 匸 The stressand train are not linearly related for most parts of the stress-strain curve. The viscoelastic behavior means when an external (夕卜部的)force is applied to a B) both elastic and plastic (塑性) C) only plastic D) neither elastic nor plastic12) Compare the tensile strength of LDPE, HDPE, PVE, PP, and arrange them in sequence (顺序)from high strength to low tensile strength•A) LOPE>HDPE>PVE>PP B) LDPE>HDPE>PP>PVCC) PVC>PP>HDPE>LDPE D) PVC>HDPE>PP>LDPE13) Degree of polymerization is usually used to characterize _______A) cross-linking network B) thermosetting polymerC) polymer degradation D) thermoplastic polymer14) Silicones (硅)are important elastomer based on chains composed of silicon and oxygen atoms. The silicone rubbers provide high-temperature resistance, permitting use of the elastomer at temperature as high as ____________ °C. Low molecular weight silicones form liquids and are known as silicon oils.A) 100 B) 150 C) 200 D) 30015) There are a lot of thermoplastic processing methods, typical forming processincludes: extrusion, blow molding, injection molding, thermoforming, calendaring and spinning ・ If we want to produce sping water bottles, which processing way is best choice?A) extrusion 挤ill 成型 B) blow molding 吹塑成型 C) injection molding 注射成型D) thermoforming 热成型16) The recycling of thermoplastics is relatively easy and practiced widely. Many of the everyday plastic products you encounter (bags, soda bottles, yogurt containers, etc.) have numbers stamped on them. For PRT products, the number is 1. For HOPE and LDPE, the numbers are __________ ，respectively. Other plastics are marked number 7,A) 3 and 4 B) 4 and 5 C) 2 and 4 D) 2 and 317) The temperature above which a polymer burns, chars, or decompose. Which team is appropriately used in describing the remperature ・A) Tg B)Td C) Tm D) HDT18) Which forming process is not a best choice for thermosetting polymers.A) Compression molding B)transfer moldingC) reaction injection D) spinning19) Elastomers are thermoplastics or lightly cross-linked thermosets that exhibitthermoplastic _ A) only elasticdeformation occurs.greater than ______ elastic deformation.A) 0.2% B)2% C) 20% D)200°/o20)Thermoplastic elastomers combine feature of both thermoplastics and elastomers. At high temperature, these polymers behave as __________ and are plastically into shapes, at how temperature, they behave as ________A) thermoplastics; elastomers B) thermoplastics; thermosetting polymersC) elastomers; thermoplastic D) elastomers; thermosetting polymers21 Define (a) a thermoplastic, (b) thermosetting plastics, (c) elastomers, and (d) thermoplastic elastomers.Thermoplastics :热后可塑性物质是由一些单体聚合成长链组成，它们代表性的特性是可塑性，延展性。
材料导论--第二章--材料科学与工程的四个基本要素
□ 多学科交叉 □ 密切结合实际应用 □ 发展中的学科
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
2.1.2 材料科学与工程的形成
材料科学的核心内容，在于研究材料的成分、组织结构与 性能的关系，具有科学的性质，其目的是解决“为什么”。
材料工程的核心内容，在于研究材料在制备、成形、处理 和加工过程中的工艺技术问题，其目的是解决“怎样做”。
面上会发生突变，但有界面分开的不一定都是两相，例 如，如果材料是由成分、结构均相同的同种晶粒构成的， 尽管各晶粒之间有晶界隔开，但它们仍属于同一种相。
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§2.2 材料的结构与性能
●组织：材料内部的微观形貌称为材料的组织。 在光学显微镜或电子显微镜下可观察到，能反映各
组成相形态、尺寸及分布的图像。
●材料的使用依赖于材料的性 能，而其性能都是由其化学组 成和结构决定的。 ●只有从微观上了解材料的组 成、结构与性能的关系，才能 有效地选择制备和使用材料。
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§2.2 材料的结构与性能
材料的结构
键合结构 晶体结构
组织结构
定义: 组成材料的原子或分子之间的空间分布。 材料的结构决定材料的性能。
内涵：包含化学成分、晶体结构和缺陷、相组成、形貌等。
在“材料科学”概念出现以前，金属、陶瓷和高分子都 已自成体系，但它们之间存在颇多相似之处，不同材料之间 可以相互借鉴，促使了该学科的发展。
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
3）不同材料测试技术及工艺技术的交叉融合也促进了材料 科学的形成
虽然不同类型的材料各有其专用的生产设备和测试手段， 但它们在许多方面是相同或相近的。
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵 材料的结构层次
材料科学与工程专业导论心得体会
材料科学与工程专业导论心得体会作为一名热爱学习和追求知识的大学生，我对【材料科学与工程】专业导论课程充满了期待。
在这门课程中，我对材料科学的基本概念、研究方法、应用领域以及未来发展方向有了更深入的了解。
以下是我在这门课程中获得的一些心得体会。
1. 材料科学的重要性与广泛应用材料是现代社会的基石，几乎涉及到我们生活中的方方面面。
从日常用品到高科技产业，材料的选择、性能和处理都对产品的品质和功能有着决定性影响。
在课程中，我了解到材料科学与工程的研究与应用涉及金属、陶瓷、高分子、半导体等各种材料类别，且在电子、航空航天、医疗、能源等领域都有广泛的应用。
对于我作为材料科学与工程专业的学生而言，我深感责任重大，将来的学习和研究将直接关系到社会进步与人民生活的改善。
2. 材料科学研究的方法与技术课程中，老师向我们介绍了一系列材料科学研究的方法与技术，包括材料成分分析、结构表征、性能测试等。
在实验室实践中，我有幸接触到了一些常用的材料分析仪器，例如扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和热分析仪器等。
通过这些实验操作，我深刻认识到科学研究的细致与耐心。
只有通过精确的实验与数据分析，我们才能真正了解材料的性质和行为规律，进而实现对材料的优化和改进。
3. 了解材料性能与结构之间的关系在课程中，我了解到材料的性能与其微观结构之间存在着密切的关联。
不同材料的微观结构决定了它们的性能表现，而我们通过调控材料的结构，可以实现对其性能的改善。
例如，通过合理的热处理，我们可以使金属材料获得更好的机械性能；通过控制高分子材料的聚合方式，可以改善其耐热性和耐腐蚀性。
这种深入了解材料结构与性能之间关系的能力，对于我们未来从事材料工程研究与应用工作非常重要。
4. 环保与可持续发展的挑战随着社会的发展和科技的进步，材料科学与工程也面临着更大的挑战。
其中之一便是环保与可持续发展。
我们必须面对资源日益稀缺的现实，通过循环利用、绿色合成等手段，开发环保型材料和工艺，以减少对自然环境的影响。
《材料专业导论》教材
《材料专业导论》教材
以下是一些与材料专业相关的导论教材：
《材料科学与工程导论》（李廷希、张文丽、黄伯云编著）：这本书是教育部高等学校材料科学与工程教学指导委员会规划教材，涵盖了材料科学与工程的基础知识，适合初学者入门。
《功能材料导论》（李廷希、张文丽、黄伯云编著）：这本书介绍了功能材料的种类、性能和应用，对于了解功能材料有很大帮助。
《材料导论》（张会著）：这本书从材料对人类文明发展的重要性出发，阐述了材料的结构、性能、制备、应用及其相互关系，并介绍了近年来国内外材料领域的新理论、新成果和新发展。
以上书籍内容仅供参考，如需获取更具体的信息，建议查阅学校图书馆或网上商城的相关书籍。
大连理工大学 材料科学导论 第二章 材料“四要素”是材料研究与应用的共性基础答案
第二章材料科学与工程的四个基本要素作业一第一部分填空题（10个空共10分，每空一分）1．材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、结构与成份和合成与加工。
2．材料性质的表述包括力学性质、物理性质和化学性质。
3．强度可以用弹性极限、屈服强度和比例极限等来表征。
4．结构材料三类主要的失效形式分别是：断裂、磨损和腐蚀。
5．材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。
6．晶体结构有三种形式，它们分别是：晶体、非晶体和准晶体。
7．化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。
8．材料的强韧化手段主要有固溶强化、加工强化、弥散强化、第二相强化和相变增韧。
第二部分判断题（10题共20分，每题2分）1．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。
（√）2．疲劳强度是材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。
（√）3．硬度是指材料在表面上的大体积内抵抗变形或破裂的能力。
（错）4．性能是包括材料在内的整个系统特征的体现；性质则是材料本身特征的体现。
（√）5．晶体是指原子排列短程有序，有周期。
（错）6．材料的热处理是指通过一定的加热、保温、冷却工艺过程，来改变材料的相组成情况，达到改变材料性能的方法。
（√）7．材料表面工程包括表面改性和表面保护两个方面。
（错）8．材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程。
（√）9．材料合成与加工过程是在一个不限定的空间，在给定的条件下进行的。
（错）10．材料中裂纹的形成和扩展的研究是微观断裂力学的核心问题。
（√）第三部分简答题（4题共40分，每题10分）1．材料性能的定义是什么？答：在某种环境或条件作用下，为描述材料的行为或结果，按照特定的规范所获得的表征参量。
2．金属材料的尺寸减小到一定值时，材料的工程强度值不再恒定，而是迅速增大，原因有哪两点？答：1）按统计学原理计算单位面积上的位错缺陷数目，由于截面减小而不能满足大样本空间时，这个数值不再恒定；2）晶体结构越来越接近无缺陷理想晶体，强度值也就越接近于理论强度值。
材料科学与工程导论
材料科学与工程导论1. 引言材料科学与工程是研究材料的组成、结构、性能和制备工艺的学科。
它涉及到许多领域，如化学、物理、生物学和工程学等。
材料科学与工程的开展对现代社会的各个方面都具有重要的意义，包括能源、环境、医疗、电子等。
2. 材料的分类根据材料的性质和组成，可以将材料分为金属、陶瓷、聚合物和复合材料四大类。
金属材料具有良好的导电性和导热性，常见的金属材料有铁、铜、铝等。
陶瓷材料具有高的硬度和抗腐蚀能力，常见的陶瓷材料有瓷器、玻璃等。
聚合物材料具有良好的可塑性和绝缘性能，常见的聚合物材料有塑料、橡胶等。
复合材料是由两种或更多种材料组合而成，具有综合性能优于单一材料。
3. 材料的性能材料的性能是指材料在特定条件下所表现出的特性。
常见的材料性能包括力学性能、热性能、电性能、磁性能等。
力学性能包括强度、韧性、硬度等。
热性能包括热导率、热膨胀系数等。
电性能包括导电性、介电常数等。
磁性能包括磁导率、磁饱和磁感应强度等。
4. 材料的制备工艺材料的制备工艺是指将原始材料经过一系列加工和处理步骤转变为所需的最终产品的过程。
常见的材料制备工艺包括熔炼、成型、烧结、合成等。
熔炼是将固态材料加热至熔点并冷却固化的过程。
成型是将熔融或可塑性材料加工成所需形状的过程。
烧结是将粉末材料在高温条件下进行烧结以获得致密结构的过程。
合成是在化学反响条件下将原始物质转化为目标材料的过程。
5. 材料科学的应用材料科学的应用非常广泛，几乎涉及到所有的工业和技术领域。
在能源领域，材料科学的应用可以提高电池的储能密度和光伏电池的效率。
在汽车领域，材料科学的应用可以降低汽车的重量和提高汽车的平安性能。
在医疗领域，材料科学的应用可以改善医疗器械的生物相容性和可植入性。
在电子领域，材料科学的应用可以制备出更小、更快、更节能的电子设备。
6. 材料科学的开展趋势随着科学技术的不断开展，材料科学也在不断进步。
未来的材料科学开展将更加注重材料的可持续开展和综合性能的提升。
材料科学与工程导论杨瑞成pdf下载
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材料科学与工程导论图片分享材料科学与工程导论论文预览通过一周密集充实的入门课程，对材料科学与工程专业有了清晰的认识，了解了材料领域各专业的方向。
一个流行的解释是，材料可以用来制造有用的组件、设备或物品。
看似很短的解释，却和我们的日常生活密不可分。
从小的角度来说，买衣服的时候要仔细看衣服的材质:我们佩戴的首饰的材质也是一种身份的象征。
从大的方面来说，火箭发射、潜艇发射、各种军事武器等等都离不开材料的加工和准备。
20世纪，人们把信息、材料、能源作为当代文明的三大支柱，但信息和能源是无形的，只有材料才是真正摆在我们面前的，所以材料是人类社会发展的物质基础。
材料科学与工程是以材料、化学、物理为基础，系统研究材料科学与工程的基础理论和实验技能，并应用于材料的合成、制备、结构、性能和应用的学科。
材料科学与工程作为一级学科，也有材料物理与化学、材料科学和材料加工工程三个二级学科。
老师主要讲了先进粉末冶金材料与技术，粉末注射成型技术，生物材料与仿生材料，功能材料等等。
我最感兴趣的领域之一是功能材料。
专业介绍材料科学与工程专业专业简介：*材料科学与工程属于工学里材料类之中的一个一级学科，材料科学与工程专业是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。
在现代科学技术中，材料科学是国民经济发展的三大支柱之一。
主要专业方向有金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等。
专业课程：*物理化学、材料物理化学、量子与统计力学、固体物理、材料学导论、材料科学基础、材料物理、材料化学、材料力学、材料工艺与设备、钢的热处理等。
学科要求：*该专业对化学科目要求较高。
该专业适合对材料研究感兴趣的学生就读。
考研方向：*材料科学与工程、材料工程、材料学、材料加工工程、材料物理与化学就业方向：*本专业学生毕业后可以到材料及高分子复合材料成型加工、高分子合成、化学纤维、新型建筑装饰材料、现代喷涂与包装材料、陶瓷、水泥、家用电器、电子电气、汽车厂、钢铁企业、石油化工、制造企业、航天航空等企业从事设计、新产品开发、生产管理、市场经营及贸易部门工作，也可以到高等学校、科研单位从事科学研究与教学工作，还可以到政府部门从事行政管理、质量监督等工作。
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催化性质 ?防化性质
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21.1基础内容
结构材料性质的表征材料力学性质 结构材料性质的表征 材料力学性质
强度：材料抵抗外应力的能力。 强度：材料抵抗外应力的能力。 塑性：外力作用下，材料发生不可逆的永久 塑性：外力作用下， 性变形而不破坏的能力。 性变形而不破坏的能力。 硬度： 硬度：材料在表面上的小体积内抵抗变形或 破裂的能力。 破裂的能力。 刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。 刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。
5. 材料性能数据库
从事材料工程的人们必须注重材料性能数据库，因为： 从事材料工程的人们必须注重材料性能数据库，因为： –材料性能数据库是材料选择的先决条件； 材料性能数据库是材料选择的先决条件； 材料性能数据库是材料选择的先决条件 –材料性能数据库是实现计算机辅助选材（CAMS）、 材料性能数据库是实现计算机辅助选材（CAMS）、 材料性能数据库是实现计算机辅助选材 计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM） 计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM） ）、计算机辅助制造 的基础。 的基础。
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2.1.2性质与性能的区别与关系
需要注意的一点
在材料科学研究及工程化应用中， 在材料科学研究及工程化应用中，材料 人员应具备这样一种能力： 人员应具备这样一种能力： 能针对不同的使用环境， 能针对不同的使用环境，提取出关键的 材料性质并选择优良性能的材料。 材料性质并选择优良性能的材料
两个重要内容
–仪器与设备 仪器与设备 –分析与建模 分析与建模
1
§2.1 性质与使用性能
1. 基础概念 2. 性质与性能的区别与关系 3. 材料的失效分析 4. 材料（产品）使用性能的设计 材料（产品） 5. 材料性能数据库 6. 其它问题
2
材料力学性能
4. 刚度表征： 刚度表征： 弹性模量 杨氏模量 剪切模量 ……
14
2.1.1基础内容
材料力学性能
5. 疲劳强度表征： 疲劳强度表征： 疲劳极限 疲劳寿命 ……
15
2.1.1基础内容
材料力学性能
6. 抗蠕变性表征： 抗蠕变性表征： 蠕变极限 持久强度 ……
在材料使用性能（产品）设计的同时， 在材料使用性能（产品）设计的同时， 力求改变传统的研究及设计路线， 力求改变传统的研究及设计路线，将材料性 质同时考虑进去，采取并行设计的方法 质同时考虑进去，采取并行设计的方法。
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2.1.4材料（产品）使用性能的设计
传统方式： 传统方式： 结构与功能
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2.1.5材料性能数据库
国际材料数据库建设简况
英、美金属学会合建金属材料数据库 ? 西方七国组成有关新材料数据及标准的 “ 凡尔赛计划 ” 西方七国组成有关新材料数据及标准的“凡尔赛计划” ? 原苏联及东欧各国组成了COMECON材料数据系统，包括 原苏联及东欧各国组成了COMECON材料数据系统 COMECON材料数据系统， 16个数据库 16个数据库 ? 北京科技大学等单位联合建成材料腐蚀数据库 ? 武汉材料保护研究所建成材料磨损数据库 ? 北京钢铁研究总院建立合金钢数据库 ? 航天航空部材料研究所建立航天材料数据库
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第二章 材料科学与工程的四个基本要素
MSE四要素 MSE四要素
–使用性能 使用性能 –材料的性质 材料的性质 –结构与成分 结构与成分 –合成与加工 合成与加工
光学性质
光反射 ? 光折射 ? 光学损耗 ? 光透性
热学性质
导热性 ? 热膨胀 ? 热容 ? 熔化
注：上面只列出了材料的主要物理性质
7
2.1.1基础内容
物理性质的交互性材料应用的关键点 物理性质的交互性材料应用的关键点
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6. 其它问题 主要结构材料的产量统计
材 料 钢 铁 水 泥 合成橡胶 合成树脂 合成纤维 世界产量 71437.3 137466.0 818.2 13940.0 2155.4
2.1.6其它问题
中国产量 10124.0 49199.0 60.0 643.6 460.3
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§2.2 成分与结构
1. 材料的结构 2. 成分结构检测技术 3.与其它要素的关系 3.与其它要素的关系 4.材料的成分 4.材料的成分.结构数据库 材料的成分. 5.新的机遇 5.新的机遇
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2.2.1材料的结构 材料的结构 材料的
1. 材料的结构
16
2.1.1基础内容
材料力学性能
7. 韧性表征： 韧性表征： 断裂韧性 KIC 断裂韧性 JIC
17
2.1.1基础内容
材料物理性能
1. 电学性能表征： 电学性能表征： 导电率 电阻率 介电常数 ……
18
2.1.1基础内容
2.1.1基础内容
材料性质：是功能特性和效用的描述符， 材料性质：是功能特性和效用的描述符，是材料 对电. 机械载荷的反应。 对电.磁.光.热.机械载荷的反应。 材料性质描述
力学性质
强度 ?硬度 ?刚度 ?塑性 ?韧性
物理性质
电学性质 ?磁学性质 ?光学性质 ?热学性质
5
2.1.1基础内容
应 力
强度范畴 韧性范畴 刚度范畴 性范畴
6
2.1.1基础内容
材料的物理性质
电学性质
导电性 导电性 ?绝缘性 绝缘性 ?介电性 介电性
磁学性质
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ抗磁性 抗磁性 ?顺磁性 顺磁性 ?铁磁性 铁磁性
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2.1.3失效分析
3. 失效分析 材料使用性能的重要研究内容 材料使用性能的重要研究内容
失效性质 力学 化学 电学 热学 失效环境 低温、过载荷 低温、 化学介质 电压、 电压、电流 高温 失效行为 脆断、疲劳、断裂 脆断、疲劳、 腐蚀破坏 催化剂失效 电介质击穿 电流过载 高温融化 蠕变破坏
9
2.1.1基础内容
性能定义
在某种环境或条件作用下， 为描述材料的行为或结果， 按照特定的规范所获得的 表征参量。
10
2.1.1基础内容
材料力学性能
1. 强度表征： 强度表征： 弹性极限 屈服强度 比例极限 ……
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2.1.1基础内容
材料力学性能
2. 塑性表征： 塑性表征： 延伸率δ 延伸率 断面收缩率φ 断面收缩率 冲杯深度 h
12
2.1.1基础内容
材料力学性能
3. 硬度表征： 硬度表征： 布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度 ……
13
2.1.1基础内容
现代功能材料不仅仅表现出单一的物 理性质，更重要的是具备了特殊的物 理性质， 理交互性。例如： 理交互性。例如：
电学机械 电学 机械 机械电学 机械 电学 磁学机械 磁学 机械 电学磁学 电学 磁学 电学光学 电学 光学 电致伸缩 压电特性 磁致伸缩 巨磁阻效应 电致发光
8
25
2.1.3失效分析
三类主要的材料力学失效形式
断裂 磨损 腐蚀
26
2.1.3失效分析
27
2.1.3失效分析
材料的断裂韧性
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3.1.4材料（产品）使用性能的设计
4. 材料（产品）使用性能的设计
4
2.1.1基础内容
结构材料性质的表征材料力学性质 结构材料性质的表征 材料力学性质 疲劳强度： 疲劳强度：材料抵抗交变应力作用下断 裂破坏的能力。 裂破坏的能力。 抗蠕变性：材料在恒定应力（ 抗蠕变性：材料在恒定应力（或恒定载 荷）作用下抵抗变形的能力。 作用下抵抗变形的能力。 韧性： 韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中 吸收能量的能力。 吸收能量的能力。
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使用 性能
2.1.2性质与性能的区别与关系
性能是随着外因的变化而不断 变化，是个渐变过程， 变化，是个渐变过程，在这个 过程中发生量变的积累， 过程中发生量变的积累，而性 质保持质的相对稳定性； 质保持质的相对稳定性；当量 变达到一个“ 变达到一个“度”时，将发生 质变， 质变，材料的性质发生根本的 变化。 变化。
高磁致伸缩材料 材料性质要求 高的磁致 伸缩系数
磁场
顶 锥 长 度 变 化 复原： 复原：封闭 收缩： 收缩：喷油
顶锥响应时间约为 微秒级
优点：结构简单，燃烧效率高，环境污染降低。 优点：结构简单，燃烧效率高，环境污染降低。
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2.1.5材料性能数据库
2.1.1基础内容
使用性能：是指材料在最终使用状态（产品、 使用性能：是指材料在最终使用状态（产品、元 下表现出的行为。 件）下表现出的行为。 使用性能描述符 可靠性、耐用度、寿命、性能价格比、 可靠性、耐用度、寿命、性能价格比、安 全性，及材料固化为产品后， 全性，及材料固化为产品后，表征产品优 良程度的各种性能指标，如飞行速度. 良程度的各种性能指标，如飞行速度.使用 温度等。 温度等。
1. 陶瓷材料属共价键化 物 2. 分子键 3. 键 结构
4. 热学性能表征： 热学性能表征： 热导率 热膨胀系数 熔点 比热 ……
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2.1.2性质与性能的区别与关系
2. 性质与使用性能的区别与关系
环境 成分 性质 结构 规范
所以，性能是包括材料在内的整个系统特征的体现； 所以，性能是包括材料在内的整个系统特征的体现； 性质则是材料本身特征的体现。 性质则是材料本身特征的体现。
顶锥响应时间约为 毫秒级
问题：由于惯性原因， 问题：由于惯性原因，造成喷油时间滞后使燃