材料概论
《材料概论》课件
复合材料的物理性质，如热导率、电导率、磁导 率等，也取决于其组成成分的性质以及它们的组 合方式。
化学性质
复合材料的化学性质取决于其组成成分的性质以 及它们的组合方式。它们通常具有更好的耐腐蚀 性和抗氧化性。
复合材料的用途
航空航天领域 汽车工业 建筑领域
体育用品领域
由于复合材料具有高强度、轻质等特点，广泛应用于制造飞机 和航天器的结构件。
有机高分子材料的用途
塑料
包装材料、建筑材料、家电外壳
橡胶
轮胎、密封圈、减震材料
纤维
纺织品、防护服、绳索
涂料与粘合剂
防腐涂料、家居装修用粘合剂
05
复合材料
复合材料的分类
按基体分类
复合材料可以分为金属基复合材料、树脂基复合材料、陶瓷基复合材 料等。
按增强体分类
复合材料可以分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料、层叠增强 复合材料等。
材料科学的分类
总结词
材料科学主要分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等。
详细描述
根据材料的性质和应用，材料科学主要分为金属材料、无机非金属材料、高分 子材料和复合材料等。这些类别涵盖了各种常见的材料，如钢铁、陶瓷、塑料 、橡胶等。
材料科学的重要性
总结词
材料科学在科技和工业发展中具有重要 作用，对国民经济和社会发展具有重要 意义。
按应用领域分类
复合材料可以分为航空航天复合材料、汽车复合材料、建筑复合材料 、体育用品复合材料等。
按制备工艺分类
复合材料可以分为热压复合材料、热熔复合材料、液体复合材料等。
复合材料的性质
1 2 3
力学性质
复合材料的力学性质取决于其组成成分的性质以 及它们的组合方式。它们通常具有更高的强度、 刚度和耐疲劳性。
材料概论知识点总结
材料概论知识点总结材料概论知识点总结1.材料学纲要结合键离⼦键、共价键、⾦属键（化学键）、分⼦键和氢键1）⼏种结合键的区别？离⼦键是以正负离⼦间的相互作⽤⼒形成的结合。
离⼦键材料由两种以上的电负性相差很⼤的原⼦构成。
离⼦晶体的特性：（1）离⼦晶体是最密堆积的⾯⼼⽴⽅或六⽅密填结构，离⼦晶体的这种结构特征体现了离⼦键的各向同性。
（2）对可见光透明，吸收红外波长。
离⼦震动能级吸收。
共价键不易失去价电⼦的原⼦倾向于与邻近原⼦共有价电⼦、成为8电⼦稳定结构。
共价键以拉⼿结合。
⾦属键具有⽅向性，价电⼦位于共价键附近的⼏率⾼于其他处。
共价键形成的条件：原⼦具有相似的电负性、价电⼦之和为8。
共价键材料的特性：（1）⾼硬度、⾼熔点、导电性差、低膨胀系数，这体现了共价键是强化和键。
（2）性脆，延展性很差，这体现了共价键的⽅向性。
陶瓷和聚合物；或完全、或部分是共价键。
⾦属键⾦属原⼦失去价电⼦成为正离⼦、价电⼦成为⾃由电⼦，离⼦⾻架浸泡在电⼦的海洋。
本质：是离⼦、电⼦间的库仑相互作⽤。
特性：⽆⽅向性，不易被破坏。
使⾦属具有良好的延展性和导电性，是良好的导体。
分⼦键由分⼦之间的作⽤⼒（范德华⼒）⽽形成的，由于分⼦键很弱，故结合成的晶体具有低熔点、低沸点、低硬度、易压缩等特性。
氢键氢原⼦与电负性⼤的原⼦X以共价键结合，若与电负性⼤、半径⼩的原⼦Y（O F N等）接近，在X与Y之间以氢去为媒介，⽣成X-H...Y形式的⼀种特殊的分⼦间或分⼦内相互作⽤，成为氢键。
1）结合键对材料性能的影响。
⾦属材料⾦属材料的结合键主要是⾦属键。
⾦属特性：导电性、导热性好；正电阻温度系数；好的延展性；⾦属光泽等。
陶瓷材料陶瓷材料是包含⾦属和⾮⾦属元素的化合物，其结合键主要是离⼦键和共价键，⼤多数是离⼦键。
离⼦键赋予陶瓷相当⾼的稳定性，所以陶瓷材料通常具有极⾼的熔点和硬度，但同时陶瓷材料的脆性也很⼤。
⾼分⼦材料⾼分⼦材料的结合键是共价键、氢键和分⼦键。
《材料概论》知识点总结
《材料概论》知识点总结
一、材料的分类
材料可以分为金属材料、非金属材料和功能材料三大类。
金属材料包括钢铁、铝、铜、镁等金属，非金属材料包括塑料、陶瓷、橡胶等，功能材料包括复合材料、超导体材料等。
二、材料的特性
材料的特性包括机械性能、物理性能、化学性能和热性能。
机械性能包括抗拉强度、屈服强度、断裂韧性、疲劳性能等；物理性能包括密度、热导率、电导率等；化学性能包括耐腐蚀性、氧化性等；热性能包括热膨胀系数、导热系数等。
三、材料的生产
材料生产包括原料提炼、合金化、熔炼、成型等工艺。
原料提炼可以通过矿石提炼、化学合成等方法进行；合金化是将不同的金属或者非金属元素进行混合；熔炼是将原料加热至熔点后进行铸造和成型。
四、材料的应用
材料的应用广泛，可以应用于机械制造、建筑材料、电子产品、航空航天等多个领域。
不同的材料具有不同的特性，可以用于不同的产品制造。
五、材料的发展趋势
随着科学技术的不断发展，材料科学也在不断创新和发展。
材料的发展趋势包括轻量化、高强度、高温抗性、耐磨性、节能环保等方面。
六、材料检测
材料检测是指对于材料进行质量检测和性能测试。
常见的材料检测方法包括化学分析、金相检测、硬度测试、拉伸测试等。
综上所述，材料概论是制造业中的重要组成部分，对于材料的分类、特性、生产、应用和发展趋势等方面进行了深入的研究。
希望本文的介绍可以为读者对于材料概论有一个较为全面的了解。
《材料学概论》教学大纲
《材料学概论》教学大纲材料学概论教学大纲一、课程目标与任务1.课程目标：本课程旨在使学生了解材料学的基本概念、基本原理、基本分类和基本应用，掌握材料学的基本知识和实验技能。
2.课程任务：(1)了解材料学的基本概念和基本原理；(2)掌握材料学的基本分类和组织结构；(3)了解材料学的基本应用和发展前景；(4)培养学生的实验能力和材料分析能力。
二、教学内容与教学方法1.教学内容：(1)材料学的概念和基本原理-材料的定义和分类-材料的结构和性质-材料的加工和改性(2)材料的基本分类和组织结构-金属材料-无机非金属材料-有机材料(3)材料学的基本应用和发展前景-材料科学与工程学的基本研究方向-材料在工业、医学、航空航天等领域的应用(4)材料学的实验技能和分析方法-材料的制备和加工技术-材料的结构和性能的表征方法2.教学方法：(1)讲授法：通过讲述材料学的基本概念、原理和分类，引导学生了解材料学的基本知识；(2)案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解材料学的应用和发展前景；(3)实验教学法：通过实验教学，培养学生的实验能力和材料分析能力；(4)讨论与互动：促进学生思维的活跃，通过讨论和互动形式培养学生的问题解决能力。
三、教学评估与考核方法1.教学评估方法：(1)平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等；(2)实验报告：评估学生的实验能力和材料分析能力；(3)期末考试：考察学生对课程内容的掌握程度。
2.考核方法：(1)结合平时成绩、实验报告和期末考试成绩综合评定学生的学习成绩；(2)根据学生的学习情况，进行个别辅导和帮助，提高学生的学习效果。
四、教材与参考书目1.教材：2.参考书目：(1)《材料科学基础》主编：XXX，出版社：XXX，出版时间：XXXX。
(2)《材料工程概论》主编：XXX，出版社：XXX，出版时间：XXXX。
五、教学进度安排本课程总学时为XX学时，具体的教学进度安排如下：第一周：材料学的概念和基本原理（X学时）-材料的定义和分类-材料的结构和性质-材料的加工和改性第二周：材料的基本分类和组织结构（X学时）-金属材料-无机非金属材料-有机材料第三周：材料学的基本应用和发展前景（X学时）-材料科学与工程学的基本研究方向-材料在工业、医学、航空航天等领域的应用第四周：材料学的实验技能和分析方法（X学时）-材料的制备和加工技术-材料的结构和性能的表征方法注：具体的教学进度可能根据实际情况进行调整。
材料概论期末考试题及答案
材料概论期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，材料的分类不包括以下哪一项？A. 金属材料B. 陶瓷材料C. 有机高分子材料D. 生物材料答案：D2. 材料的力学性能主要取决于材料的什么？A. 微观结构B. 宏观形状C. 表面处理D. 环境因素答案：A3. 以下哪种材料不属于金属材料？A. 钢B. 铝C. 塑料D. 铜答案：C4. 陶瓷材料的主要特点是什么？A. 导电性好B. 导热性好C. 耐腐蚀D. 弹性好答案：C5. 有机高分子材料的分子结构通常是什么？A. 线型结构B. 网状结构C. 层状结构D. 纤维结构答案：A6. 材料的热处理过程通常不包括以下哪一项？A. 退火B. 正火C. 淬火D. 焊接答案：D7. 材料的硬度是指材料的什么性质？A. 弹性B. 塑性C. 韧性D. 抗磨损能力答案：D8. 金属材料的塑性变形通常发生在哪个温度区间？A. 室温B. 低温C. 高温D. 熔点附近答案：A9. 材料的疲劳寿命与什么因素有关？A. 材料的强度B. 材料的硬度C. 材料的韧性D. 所有上述因素答案：D10. 材料的断裂韧性是指材料在什么条件下的性能？A. 静载荷作用下B. 动载荷作用下C. 冲击载荷作用下D. 循环载荷作用下答案：D二、简答题（每题5分，共30分）1. 简述材料的热处理对材料性能的影响。
答案：材料的热处理是通过对材料进行加热、保温和冷却等过程来改变材料的微观结构，从而改善材料的宏观性能。
例如，退火可以降低材料的硬度，提高韧性；淬火可以提高材料的硬度和强度；正火可以消除材料的内应力，改善材料的塑性。
2. 什么是材料的疲劳寿命？影响疲劳寿命的因素有哪些？答案：材料的疲劳寿命是指材料在循环载荷作用下，从开始加载到发生疲劳断裂的时间。
影响疲劳寿命的因素包括材料的微观结构、材料的化学成分、载荷的大小和频率、环境因素等。
3. 什么是材料的断裂韧性？断裂韧性与材料的哪些性质有关？答案：材料的断裂韧性是指材料在受到冲击载荷作用下，抵抗裂纹扩展的能力。
材料学概论1-绪论
材料是人类文明 发展的物质基础
内容：学习材料学的基本知识。主要涉及 到各种材料的组成、结构、性能、应用以 及它们之间的关系。 目的：材料类专业的入门课及专业基础课 之一。了解材料的基本知识，逐步扩大材 料的专业知识面，培养分析和解决有关材 料问题的初步能力。
第一章 绪论
1. 材料的定义与分类 2. 材料的地位和作用 3. 材料学的形成和发展
晶体管小到用 电子显微镜都 难以观察！
第三代半导体材料－宽禁带半导体
SiC, GaN, ZnO 等，半导体是一种宽禁带半导体材 料，是继第一代半导体材料硅（Si）和第二代半导 体材料砷化镓（GaAs）后，发展起来的第三代半导 体材料。 在高技术中，尤其是军用和光电子 领域有优势，可以应用于： 1）高温器件
2）高功率器件
3）高频高速 4）发光与激光
SiC与Si使用范围比较
击穿电压
SiC
电子漂移速度
Si
导热率
使用温度
(使用温度>500 º C)
SiC研究和应用现状
高质量大尺寸的 SiC 晶体几乎被美国 Cree公司垄断。我国生产器件用的SiC 晶体全部依赖进口。 2英寸晶片售价为：500－800美元/片
1927~1937 1937~1966 1966~1975 1975~现在
采矿工程与冶金
采矿与冶金 冶金 冶金与材料科学 材料科学与工程
3.3 材料科学的内容
材料科学的内容可以用一个四面体来表示，也就 是材料科学是研究一种材料的成分（结构）、合
成（工艺）、性质与效能及它们之间的关系。
效能(performance)
2010
2020
在发动机上叶片材料应用的年份
合金晶粒结构的变化（约1970年代）
新版材料概论.pdf
价以上氧化物质（按 mol 浓度由小到大排列） ，最后为主要的玻璃生成氧化物。当玻璃中同
时包含两种以上 M2O 或 MO 氧化物时，一般按分子量从小到大排列。 用玻璃、仪器玻璃、光学玻璃、电真空玻璃）用途：应用广泛。
（ 3）（建筑玻璃、日
4.简述陶瓷的定义。按吸水率及烧结程度的不同，陶瓷器皿分成哪三类？ （1）以无机非金属天然矿物或化工产品为原料、经原料处理、成型、干燥、烧结等工序制 成的产品。（ 2）分为 {陶器、炻器、瓷器 }
物。
6、PP：聚丙烯 PE：聚乙烯 PS：聚苯乙烯 PVC：聚氯乙烯 PF：酚醛树脂 ABS：丙烯脂 -丁 二烯 -苯乙烯的共聚物 7、结晶对聚合物的性能影响：
1)结晶是高分子链规整排列，堆砌紧密，因而增强分子键间的作用力，使聚合物的密度、强 度、硬度、 耐燃性、 耐溶剂性、 耐化学腐蚀等性能得以提高， 从而改善塑料的使用性能。 2） 但结晶使高弹性、 撕裂伸长率、 抗冲击强度等性能下降； 对以弹性、 韧性为主要使用性能的 材料是不利的。
（1）天然纤维 {植物纤维、动物纤维、矿物纤维 } （2）化学纤维 {人造纤维、合成纤维、无机纤维 }
应用范围：纺织业、军事、环保、医药、建筑领域、生物科技、塑料 9.人工晶体材料的功能是什么？主要有哪些人工晶体材料？ 功能：能实现电、磁、光、声和力等能量交互和转换。 包括半导体晶体、电介质晶体、绝缘晶体、光学晶体、超硬晶体及各种敏感晶体材料等。
0.46%~0.70%C 之间。弹簧钢中加入 Si、Mn 、 Cr、 V 等，主要作用是提高钢的淬透性和回火 稳定性。
16、铬轴承钢中的含铬量以 0.40%~1.65%为宜，加入铬的主要目的是增加钢的淬透性。
17、不锈钢中主要包含 铬（ Cr）、镍（ Ni）和钛等合金元素。按组织特征，不锈钢主要分为 奥氏体型、 奥氏体 -铁素体型、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型。
材料概论
11.什么是材料？什么是材料的三层含义？①材料(广义)：人类社会可接受的、能经济地制造有用器件的物质。
②材料(具体)：用来生产和构成(制造)功能更多、更强大的各种产品的物质。
这样的物质有天然生成的，如砂金、石、橡胶、木等；也有人工合成的，如钢、陶瓷、塑料、胶合板等。
③材料的含义：原料、制品和中间产品。
2.简述无机非金属材料的化学成分分类、使用性能分类？根据其化学结合键的类型，材料可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料四大类，即材料的化学分类。
按使用性能，材料可分为结构材料和功能材料两大类。
3.为什么说材料是人类社会进步的里程碑？材料是我们衣食住行的必备条件，是人类一切生活和生产活动的物质基础，它先于人类存在，并且与人类的出现和进化有着密切的联系。
材料是社会进步和经济发展的物质基础与先导，4.什么是金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料？①金属材料：以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。
②无机非金属材料：一种或多种非金属元素(如O、C、N等，通常为O)的化合物，主要为金属氧化物和金属非氧化物，不含C-H-O链。
包括氧化物、氮化物、卤化物、硼化物、硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等。
③高分子材料：由大量分子量特别大的大分子化合物组成的有机材料，亦称聚合物。
④复合材料：由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
5.什么是结构材料、功能材料？①结构材料(或称工程材料)：以强度、硬度、塑性、韧性等力学性质为主要性能指标的工程材料的统称。
也就是要求强度、韧性、塑性等机械(力学)性能的材料。
②功能材料：具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的新材料。
功能材料：要求以光、电、磁、热、声、核辐射等特殊性能为主要功用的材料。
航空航天材料概论
航空航天材料概论航空航天材料是指用于航空航天工业领域的各种材料，包括金属、合金、复合材料等。
航空航天工业对材料的要求非常高，因为航空航天器需要在极端的环境条件下运行，如高温、低温、高速等。
因此，航空航天材料必须具备优异的机械性能、耐腐蚀性能、导热性能和防火性能，以确保飞行器的安全和可靠性。
1.金属材料：-铝合金：铝合金是一种轻质、强度高的材料，常用于制造飞机机身和结构件。
-钛合金：钛合金具有良好的强度、抗腐蚀性和热稳定性，通常用于制造飞机发动机部件和航空航天器的结构件。
-镍基高温合金：镍基高温合金具有良好的高温强度和抗氧化性能，适用于制造航空发动机叶片和涡轮燃气轮机等。
2.复合材料：-碳纤维增强复合材料（CFRP）：碳纤维增强复合材料具有高强度、低密度和良好的抗腐蚀性能，广泛应用于航空航天领域，如飞机机身、机翼和直升机旋翼等。
-玻璃纤维增强复合材料（GFRP）：玻璃纤维增强复合材料是一种常见的低成本复合材料，常用于制造小型飞机和无人机的结构件。
-高温复合材料：高温复合材料具有良好的耐高温性能，适用于制造航空发动机和航天器的高温部件，如热结构件和隔热材料等。
除了上述材料外，还有许多其他特殊用途的航空航天材料，如陶瓷材料、聚合物材料和金属复合材料等。
这些材料在航空航天工业中发挥着重要的作用。
未来，随着航空航天技术的发展和应用领域的扩展，航空航天材料将继续面临新的挑战和机遇。
例如，航空航天材料的研发方向可能包括降低材料的密度、提高材料的强度和耐热性能，以适应新一代航空航天器的需求。
总之，航空航天材料是航空航天工业中不可或缺的重要组成部分，对于飞行器的安全和可靠性至关重要。
通过不断的研究和创新，航空航天材料将继续为航空航天技术的发展做出重要贡献。
材料学概论
1）高分子材料：是由高分子化合物或以高分子化合物为主、辅以各种添加剂和填料等物质经加工而成的一种材料。
9）均聚物均聚物是指由一种单体通过共价键连接起来构成的聚合物.10）共聚物共聚物是指由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物。
按单体单元在高分子链中的不同序列分布分类,共聚物可以分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。
11）高分子共混物两种或两种以上聚合物通过机械或溶液混合在一起的物质叫做高分子共混物。
取向(orientation)：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。
热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成型。
它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。
热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。
具有更好耐热性和抗蠕变能力。
常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂等。
☐挤出成型聚合物（一般为热塑性）与各种助剂混和均匀后，在挤出机料筒内受到螺杆机械剪切力作用产生摩擦热和外热的作用使之熔融塑化，再在螺杆的推送下，通过过滤网、多孔板，进入口模成型连续制品的方法。
☐注射成型注射成型又称注射模塑或注塑，是将塑料加热熔融塑化后，在螺杆（或柱塞）加压下，物料通过机筒前端的喷嘴快速注入温度较低的闭合模具内，经过冷却定型后，开启模具即得制品的方法。
塑料基本性能☐质轻,相对密度0.9-2.3,泡沫塑料0.01-0.05☐电绝缘好,体积电阻率1016-18 ,介电损耗10-4☐力学强度范围宽☐防腐☐隔热☐成型加工性能好☐减震,消音,透光不足：耐热差,力学强度小于金属,导热差,膨胀系数大,易变形,易燃,蠕变,冷流,疲劳等。
塑料组成与作用I 树脂(60-100%)决定塑料基本性能粘结作用II 助剂(提高性能、降低成本)A 热稳定剂:金属盐类,皂类,有机锡,环氧化油光稳定剂:UV吸收剂,光屏蔽剂,猝灭剂,自由基捕捉剂B 增塑剂:邻苯二甲酸酯,磷酸酯类C 润滑剂:硬脂酸(酯),石蜡D 填充剂/增强剂:碳酸钙,滑石粉,木粉,短纤维E 改性剂:ACR,MBSF 固化剂:胺类G 其他：如发泡,阻燃,抗静电,防腐,着色等PE聚乙烯的结构：聚乙烯是线性聚合物，由于C-C链是柔性链，因而PE是柔性很好的热塑性聚合物。
材料概论-精简
第一章1.材料的四要素：性质和现象、使用性能、结构和成分、合成和加工2.材料的分类按材料组成、结构特点分：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料复合材料定义：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
3.金属材料纯金属及其合金。
合金是由两种或两种以上元素组成，其中至少有一种为金属元素组成具有金属性的材料。
金属性的关键特征是具有正的电阻温度系数，这是由于它的导电是自由电子的运动所决定的。
1）.金属材料分类：○1黑色金属（钢和铸铁）钢：碳素钢和合金钢（按成分）；普通钢、优质钢和高级优质钢（按品质）；平炉钢、转炉钢、电炉钢和奥氏体钢（按冶炼法）；结构钢、工具钢、特殊钢及专用钢（按用途）。
铸铁：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和特殊性能铸铁等。
○2有色金属(非铁材料)轻金属(密度﹤5)、重金属(密度﹥5)、贵金属、类金属和稀有金属，如A1、Cu、Zn、Sn、Pb、Mg、Ni、Ti及其合金。
在工程上占有重要地位。
4.无机非金属材料主要包括晶体、陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等按性能和用途：传统陶瓷和特种陶瓷1).陶瓷的基本特性:①化学键主要是离子键、共价键以及它们的混合键;②硬而脆、韧性低、抗压不抗拉、对缺陷敏感;③熔点较高，具有优良的耐高温、抗氧化性能;④自由电子数目少，导热性和导电性较小;⑤耐化学腐蚀;⑥耐磨损;⑦成型方式为粉末制坯、烧结成型.5.高分子材料以C、H、N、O元素为基础，由大量结构相同的小单元聚合组成，分子量大，并在某一范围内变化。
1)塑料是重要的高分子材料，分为通用塑料和工程塑料。
通用塑料包括：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、。
工程塑料（高强、高模、耐高温）：ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚酰亚胺。
2).高分子材料的基本属性①结合健主要为共价健，部分范德华键；②分子量大，无明显的熔点，有玻璃化转变温度、粘流温度；③力学状态有玻璃态、高弹态和粘流态；④强度较高；⑤质量轻；⑥良好的绝缘性；⑦优越的化学稳定性。
材 料 概 论 (1)
• 目前复合材料的发展以树脂基复合材料为 主，特别是热固性材料，它的技术最成熟， 应用最广。金属基复合材料大部分处于研 究开发阶段，陶瓷基复合材料则尚处于研 究阶段。 • ②材料的结构与功能相结合，实现结构/功 能一体化，做到多功能应用。研究者已开 始将氧化物结构陶瓷的透明化和光学特性 相结合，开始重视氮(碳)化物陶瓷的介电、 热导、绝缘等特性的应用。科学家预言， 智能材料的研制和大规模应用将导致材料 科学发展的重大革命。
目录?第1章绪论?11材料的定义和分类?12材料的地位和作用?13材料的循环?14工程师与材料?15材料科学与工程的内涵?16材料科学与工程的发展趋势?第2章结构材料?21材料的性能?22金属材料?23无机非金属材料?24高聚物材料?第3章电性材料?31导体半导体和绝缘体材料?32超导材料?33铁电压电热释电和介电材料?第4章磁性材料?41材料的磁性?42物质磁性的分类?43磁性材料的分类?44几种新型的磁性材料及应用?第5章超导材料?51超导的基本特征?52第一类超导体和第二类超导体?53超导材料的发展历史?54超导材料的应用与前景?第6章智能材料?61概述?62形状记忆智能材料?63电磁流变液智能材料?64磁致伸缩智能材料?第7章光学材料?71光纤材料?72光色材料?73红外材料?第8章新能源材料?81概述?82储氢材料和制氢材料?83燃料电池?84太阳能电池?第9章生物医用材料?91组织工程材料?92血液净化材料?93生物降解高分子材料?第10章抗菌材料?101概述?102抗菌机理?103抗菌塑料?104抗菌纤维和织物?105抗菌陶瓷?106抗菌金属?107抗菌材料的应用?第11章环境材料?111概述?112材料的环境协调性评价?113材料的生态设计?114绿色包装材料?115生态建材?116环境降解材料?第12章梯度功能材料?121梯度材料的定义及分类?122热防护梯度功能材料?123梯度折射率材料?124其他梯度功能材料?第13章复合材料?131概述?132增强材料?133纤维增强树脂基复合材料?134金属基复合材料?135陶瓷基复合材料?136碳碳复合材料?第14章纳米材料?141基本概念?142纳米材料的研究进展?143纳米材料的特异效应?144纳米结构单元?145纳米组装体系?146纳米固体材料?147纳米材料的应用?参考文献第1章绪论?11材料的定义和分类?材料一般是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质即人类用以制造生活和生产所需的物品器件构件机器和其他产品的物质
材料学概论重点.doc
材料学概论重点.doc材料学概论是材料学的入门课程，主要介绍材料科学的基本概念、理论和方法。
本文将重点介绍材料学概论中的一些重要内容。
1. 材料的基本分类材料可以按照其组成、特性及用途等方面进行分类。
从组成角度来看，材料可以分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等。
从特性角度来看，材料可以分为金属材料、陶瓷材料、塑料材料、纤维材料和半导体材料等。
从用途角度来看，材料可以分为结构材料、功能材料和生物材料等。
2. 材料的物理性质材料的物理性质包括密度、热力学性质、光学性质、磁性和导电性等。
密度是指单位体积内的质量，可以反映材料的重量和体积之间的关系。
热力学性质包括热容、热导率、热膨胀系数等，这些指标可以反映材料的热响应能力。
光学性质包括折射率、吸收系数、反射率等，可以反映材料的光传播和吸收能力。
磁性是指材料对磁场的响应能力，主要包括铁磁性、顺磁性和抗磁性。
导电性是指材料对电场的响应，主要包括导电材料和绝缘材料。
材料的化学性质包括化学组成、化学稳定性、反应性等。
化学组成是指材料中元素或化合物的种类和相对量，可以决定材料的性质和用途。
化学稳定性是指材料在不同环境下的稳定性，主要包括氧化性、还原性和腐蚀性等。
反应性是指材料与其他物质发生各种化学反应的能力。
4. 材料的制备和表征材料的制备包括物理制备和化学制备两类。
物理制备包括熔融法、凝固法、沉淀法和气相沉积法等，化学制备包括溶胶-凝胶法、水热法、电化学沉积法等。
材料的表征主要包括物理性质表征和化学性质表征。
物理性质表征主要包括形貌表征、结构表征和力学性质表征等，化学性质表征主要包括元素定量分析、化学反应等。
5. 材料的应用材料的应用涉及到多个领域，主要包括电子材料、光学材料、结构材料、生物材料等。
电子材料包括半导体材料、金属材料和磁性材料等，可以用于电子元件的制造；光学材料包括玻璃、透镜等，可以用于光学仪器和装置等；结构材料包括钢铁、混凝土等，可用于建筑和工程结构；生物材料包括医用材料和食品包装材料等。
材料学概论
材料学概论材料学是一门研究材料的学科，探索材料的结构、性质、制备、加工和应用等方面。
它是工程学、物理学和化学的交叉学科，对于现代科技和工业的发展起到了至关重要的作用。
材料学的研究对象包括金属、陶瓷、聚合物、复合材料等各种种类的材料。
它的研究内容主要包括：材料结构的表征和评价、材料性能的测试和气体快鈬决面，并且程度上，对材料的制备和加工技术，材料退火和热处理等也进行了研究。
材料的结构是研究材料性质的基础，它决定了材料的物理、化学和力学性质。
通过各种手段，如显微镜观察、X射线衍射、电子束衍射等，可以对材料的内部结构进行研究。
材料的性质包括热性能、力学性能、电性能、光学性能等。
通过实验测试和数学模型分析，可以对不同材料的各种性质进行研究和评价，为材料选择和设计提供依据。
在材料的制备和加工方面，可以根据所需材料的特性和应用需求，选择合适的制备方法进行材料的合成。
常见的制备方法有熔炼、溶液法、溅射法等。
而加工方法则包括成型、锻造、热处理等。
这些技术旨在改变材料的形状、结构和性能，使其更符合使用要求。
材料的退火和热处理是改变材料结构和性能的重要方法。
退火是指将金属材料加热到一定温度并保持一段时间，然后缓慢冷却。
退火可以消除应力和缺陷，提高材料的延展性和塑性。
热处理则是对材料进行加热和冷却，以改变其组织结构和性能。
通过合理的退火和热处理工艺，可以提高材料的硬度、强度和耐腐蚀性等。
材料学的应用范围非常广泛。
在工程领域，它可以用来设计和优化材料，以满足不同工程的要求。
在新能源领域，材料学可以用来研究和开发高效的能源材料，如太阳能电池、储能材料等。
在生物医学领域，材料学可以用来研发生物材料，如人工关节、心脏支架等。
在电子领域，材料学可以用来研制新型的导电材料和半导体材料，推动电子技术的发展。
总之，材料学作为一门重要的学科，对于现代科技和工业的发展起到了不可或缺的作用。
通过对材料结构、性质、制备和加工等方面的研究，可以不断提高材料的性能，推动科技进步和社会发展。
材料科学基础知识点汇总
材料科学基础第零章材料概论该课程以金属材料、瓷材料、高分子材料及复合材料为对象，从材料的电子、原子尺度入手，介绍了材料科学理论及纳观、微观尺度组织、细观尺度断裂机制及宏观性能。
核心是介绍材料的成分、微观结构、制备工艺及性能之间的关系。
主要容包括：材料的原子排列、晶体结构与缺陷、相结构和相图、晶体及非晶体的凝固、扩散与固态相变、塑性变形及强韧化、材料概论、复合材料及界面，并简要介绍材料科学理论新发展及高性能材料研究新成果。
材料是指：能够满足指定工作条件下使用要求的，就有一定形态和物理化学性状的物质。
按基本组成分为：金属、瓷、高分子、复合材料金属材料是由金属元素或以金属元素为主，通过冶炼方法制成的一类晶体材料，如Fe、Cu、Ni等。
原子之间的键合方式是金属键。
瓷材料是由非金属元素或金属元素与非金属元素组成的、经烧结或合成而制成的一类无机非金属材料。
它可以是晶体、非晶体或混合晶体。
原子之间的键合方式是离子键，共价键。
聚合物是用聚合工艺合成的、原子之间以共价键连接的、由长分子链组成的髙分子材料。
它主要是非晶体或晶体与非晶体的混合物。
原子的键合方式通常是共价键。
复合材料是由二种或二种以上不同的材料组成的、通过特殊加工工艺制成的一类面向应用的新材料。
其原子间的键合方式是混合键。
材料选择：密度弹性模量:材料抵抗变形的能力强度:是指零件承受载荷后抵抗发生破坏的能力。
韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力功能成本结构(Structure)性质(Properties)加工(Processing)使用性能(Performance)在四要素中，基本的是结构和性能的关系，而“材料科学”这门课的主要任务就是研究材料的结构、性能及二者之间的关系。
宏观结构←显微镜下的结构←晶体结构←原子、电子结构重点讨论材料中原子的排列方式（晶体结构）和显微镜下的微观结构（显微组织）的关系。
以及有哪些主要因素能够影响和改变结构，实现控制结构和性能的目的。
材料概论习题及答案
作业11。
人类使用材料的历史经历了哪些时代？答：人类使用材料的历史经历了石器时代、青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时代、硅时代、新材料时代。
2.材料的化学(键）分类和使用性能分类？答:材料的化学（键)分类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料.材料的使用性能分类：结构材料、功能材料。
3.什么是材料科学、材料工程、材料科学与工程？答:材料科学:一门以固体材料为研究对象，以固体物理、固体化学、热力学、动力学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘交叉基础应用学科，是运用电子显微镜、X射线衍射、热谱、电子离子探针等各种精密仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制备工艺和加工使用过程与其机械、物理、化学性能之间的规律的一门基础应用学科.材料工程：运用材料科学的理论知识和经验知识，为满足各种特定需要而发展、制备和改进各种材料的工艺技术。
材料科学与工程:研究材料的组成与结构、合成与制备(工艺）、性能、使用效能(用途）四者之间相互关系和规律的一门科学.4。
简述无机非金属材料及其特点？答：无机非金属材料是一种或多种非金属元素(如O、C、N等，通常为O）的化合物，主要为金属氧化物和金属非氧化物，不含C—H—O链。
无机非金属材料的特点：①组成：一种或多种非金属元素（如O、C、N等，通常为O）的化合物.②结构:结合键主要为离子键、共价键或离子－共价混合键.③性能：高熔点、高强度、耐磨损、高硬度、耐腐蚀和抗氧化的基本属性,宽广的导电性、导热性和透光性以及良好的铁电性、铁磁性和压电性，很差的延展性及耐冲击性。
④合成与制备（艺):(暂忽略）。
⑤使用效能(应用）：(暂忽略）。
作业21。
从CaO-SiO2二元相图分析矿物组成与化学组成、工艺条件的关系？答:①CaO—SiO2二元相图.②矿物组成与化学组成的关系：在870—1125℃之间，随着SiO2质量分数的降低，CaO质量分数的提高，所形成的矿物组成依次为α磷石英，α磷石英+β—CS，β—CS，β-CS+ C2S，C2S，C2S+C3S，C3S，C3S+CaO，CaO。
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第二章1 普通的混凝土中有几种相？请分别写出各种相的名称。
若在其中加入钢筋，则钢筋起到什么作用？此时又有几种相？答：3相；砂子、碎石、水泥浆；增强作用；4。
2 比较晶体与非晶体的结构特性，了解晶体的结构不完整性有哪些类型？并区分三大材料的结构类型与比较其各自的特点。
答：晶体结构的基本特征是原子或分子在三维空间呈周期性的规则而有序地排列,即存在长程的几何有序。
结构的不完整性：实际上，极大多数晶体都有大量的与理想原子排列的轻度偏离存在，依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
金属材料的结构：一般都是晶体。
金属键无方向性，晶体结构具有最致密的堆积方式。
体心立方、面心立方和紧密堆积六方结构，金刚石结构。
无机非金属材料的结构：金刚石型结构；硅酸盐结构; 玻璃结构; 团簇及纳米材料高分子材料的结构包括高分子链的结构及聚集态结构各自的特点：3 高分子材料其聚集态结构可分为：晶态和非晶态(无定形)两种，与普通的晶态和非晶态结构比较有什么特点？答：晶态有序程度远小于小分子晶态，但非晶态的有序程度大于小分子物质液态。
4 如何区分本征半导体与非本征半导体材料？答：本征半导体：材料的电导率取决于电子-空穴对的数量和温度的材料。
非本征半导体：通过加入杂质即掺杂剂而制备的半导体，杂质的多少决定了电荷载流子的数量。
5 极大多数晶体实际上都存在有种种与理想原子排列的轻度偏离，依据结构不完整性的几何形状可分为哪几种缺陷类型？按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成哪几种类型？答：依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成：置换型固溶体(或称取代型)：溶剂A晶格中的原子被溶质B的原子取代所形成的固溶体。
原子A同B的大小要大致相同。
填隙型固溶体(也称间隙型)：在溶剂A的晶格间隙内有溶质B的原子填入(溶入)所形成的固溶体。
B原子必须是充分小的，如C和N等是典型的溶质原子。
6 比较热塑性高分子材料和热固性高分子材料的结构特点，并说明由于结构的不同对其性能的影响。
答：线型结构的高分子化合物：在适当的溶剂中可溶胀or溶解，升高温度时则软化、流动，∴易加工，可反复加工使用，并具有良好的弹性和塑性。
(热塑性)交联网状结构高分子：性能特点：较好的耐热性、难溶剂性、尺寸稳定性和机械强度，但弹性、塑性低，脆性大。
∴不能进行塑性加工，成型加工只能在网状结构形成前进行，材料不能反复加工使用。
(热固性)7 聚二甲基硅氧烷的结构式为？其柔顺性怎么样？答：非常好8 何为材料的力学强度？影响力学强度的主要因素有哪些？按作用力的方式不同，材料的力学强度可分为哪几种强度？答：材料在载荷作用下抵抗明显的塑性变形或破坏的最大能力。
通常材料中缺陷越少、分子间键合强度越大，材料的强度也越高。
按作用力的方式不同，可分为：拉伸强度；压缩强度；弯曲强度；冲击强度；疲劳强度等。
9 区分高分子材料的大分子之间的相互作用中的主价力和次主价力，比较两者对其性能的影响。
答：大分子链中原子间、链节间的相互作用是强大的共价键这种结合力称为主价力，大小取决于链的化学组成→键长和键能。
对性能，特别是熔点、强度等有重要影响。
大分子之间的结合力是范德华力和氢键，称为次价力，比主价力小得多(只有主价力1-10％)，但对高分子化合物的性能影响很大。
如乙烯呈气态，而聚乙烯呈固态并有相当强度，∵后者的分子间力较前者大得多。
10 按电阻率的大小，可将材料分成哪几类？何谓超导性？答：按电阻率的大小，可将材料分：超导体；导体；半导体；绝缘体。
超导性：一旦T< Tc(超导体临界T)时，电阻率就跃变为零。
Tc依赖于作用于导体的磁场强度。
11 介电体、压电体与铁电体三者之间存在何种关系和区别？答：12 按照物质对磁场的影响，可分为哪几类？答：抗磁性物质：使磁场减弱；顺磁性物质：使磁场略有增加；铁磁性及亚铁磁性物质：使磁场强烈增加。
1、简述选矿的原理和常用的选矿方法。
答：选矿的原理：根据矿石的物理化学性质的不同，如利用不同密度(重力分离法)、不同磁性(铁矿石)、在酸液、碱液中不同的溶解度(铜、贵金属、铝矾土)、在有机溶液中不同的润湿特性等，将有用矿物和脉石矿物分离。
选矿方法：重选法、浮选法和磁选法，及手选和电选法等，都是不改变矿物物化性质的机械选矿法。
化学选矿：可与机械选矿法联合使用，处理成分复杂的难选矿石，即采用草酸、硫酸和盐酸的酸处理。
2、非氧化物原料主要有哪几类？同氧化物相比较，有哪些特点？答：非氧化物原料大多为难熔化合物，主要有下列3类：①类金属难熔化合物金属与非金属结合的化合物：金属的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物等；②非金属难熔化合物非金属与非金属结合的化合物：B4C、SiC、BN、Si3N4和其他多组元化合物等；③金属间互相结合的金属互化物：Al、Be等系统的金属互化物，钴－铬－钨系统的互化物。
与氧化物相比，许多非金属难熔化合物Tm更高，高温力学性能更好。
3、生产单体的最重要原料来源路线有哪几种？答：单体多数是脂肪族化合物, 少数是芳香族化合物。
最重要的原料来源路线有3种：A.石油化工路线; B.煤炭原料路线; C.其他原料路线。
4、比较加成聚合反应和缩合聚合反应的特点。
答：从三大材料共性出发，说明材料成型性及成型方法？答：材料在其成型加工特性上有许多相似之处，材料的成型性主要表现在两个方面：A可流动性；B可塑性变形性。
将材料的成型方法从传统三大材料区分方法中重新归类，将其归纳为四种成型类别：①自由流动成型；②受力流动成型；③受力塑性成型；④其他成型。
1、简述焦炭和石灰石在高炉炼铁过程中所起的作用。
答：焦炭：燃料&还原剂。
发热值↗，硫、磷↘，适当机械强度(保证料柱透气性，并足以在炉料↓不产生粉末阻碍煤气流的合理分布)。
作用有3方面：还原剂、载热体和使熔融铁增碳的媒介。
石灰石(&白云石)：熔剂之一。
降低T冶炼、保证脉石和焦炭灰分能熔化造渣→还原铁与脉石&灰分→很好地分离合格生铁。
2、高炉冶炼原理可以从哪5方面来具体阐述答：5个方面：(1)煤气流和炉料运动：铁矿石、焦炭、熔剂等；(2)脱水、挥发及碳酸盐分解：吸附水可在高炉上部蒸发；(3)各种元素的还原反应：铁矿石中铁、锰、硅、磷等氧化物→组成元素→生铁；(4).造渣过程：根据矿石成份和冶炼要求，控制熔剂数量和熔炼过程促使需要元素→生铁，有害杂质→渣；(5).脱硫和渗碳：脱S→优质生铁的首要问题，国标中生铁S%≯0.07%。
↓S%主要是↑炉渣的脱S能力。
3、为了获得适合于成型要求的玻璃液，玻璃配合料在熔制过程可分为哪五个阶段？简述各阶段的温度范围和主要特征。
答：分五个阶段：①硅酸盐形成：很大程度是在固态下进行，各种原料在800到1000℃下反应生成烧结状态的硅酸盐及熔融物，其中含大量石英砂粒、气泡和条；②玻璃液形成：普通G在1200到1250℃完成；③玻璃液澄清：G液继续加热T↑，粘度大大下降→气泡大量↑—去除可见气泡，但还有条纹，T也不均匀。
钠钙硅G一般在14001500℃结束；④玻璃液的均化：G液长时间处于高温下，化学组成→一致，即通过G液的扩散、对流和搅拌作用消除条纹和热不均匀性。
均化可＜T澄清完成，此时粘度太小，不适合成型要求。
；⑤玻璃液冷却：将经澄清均化后的G液通过合理的冷却→T↓200到300℃，成型。
此过程应不损坏G液的质量。
4、简述普通陶瓷三大原料及其作用。
陶瓷的成型方法主要有哪三种？不同成型方法所对应的坯料含水量（范围）分别为多少？答：普通陶瓷三大原料：①可塑性的粘土类；②非可塑性的石英类；③长石类。
作用：粘土类：①可塑性是陶瓷泥坯赖以成型的基础；②结合性是将各种原料结合在一起的基础，并有利于坯体的成型加工；③粘度使注浆泥料和釉料具有良好的悬浮性和稳定性，使浆料组分均匀，不至于沉淀分层；④粘土原料中的三氧化二铝是陶瓷坯体生成莫来石主晶相的主要成分；⑤可获得多品种的陶瓷产品。
石英类：①是瘠性原料，可调节泥料的可塑性，↓坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形；②烧成时，加热膨胀可部分补偿坯体收缩，高温时部分地溶解于液相中↑熔体粘度，未溶解的石英颗粒构成坯体的骨架，可防止坯体发生变形和开裂；③改善瓷器的白度和透光度；④SiO2是釉料中玻璃质的主要组分，↑釉中石英的含量可↑釉的T熔融温度及粘度，并↓釉的a，同时还可赋予釉以较高的机械强度、硬度、耐磨性及耐化学侵蚀性。
长石类：①坯体中碱金属氧化物的主要来源，能降低陶瓷的烧成温度，它和石英等原料高温熔化后形成的玻璃态物质是坯釉的主要成分；②赋予坯体一定的机械强度和化学稳定性；③长石融化后形成的液相能增大致密度，冷却后的长石熔体，增加坯体的透明度，提高坯体的机械强度和电气性能；④瘠性物质，可坯体的干燥时间、减少坯体的干燥收缩和变形，调节坯料的可塑性。
陶瓷成型的方法及含水量：(1)可塑料：含水约18%~25%；(2)干压料：3%~7%—干压料，8%~15%—半干压料；(3)注浆料：含水28%~35% 。
5、轮胎的结构与种类答：结构：外胎、内胎、垫带和轮辋。
外胎由胎体、胎面、胎圈三个主要部分组成。
胎体包括帘布层和缓冲层二部分，胎面包括胎面胶和胎侧胶二部分。
种类：按用途分有汽车轮胎、农业和林业机械用轮胎、工程机械轮胎、越野轮胎、航空轮胎、摩托车轮胎等；按结构分主要有斜交轮胎、子午线轮胎；按压力分有低压、中压及高压轮胎。
6、简述丁苯橡胶的配合与加工工艺？答：丁苯橡胶的配合：配合的原则是制品应满足产品的性能要求、使用要求，具有良好的工艺性能。
配合体系：硫化体系、补强与填充体系、防护体系、增塑剂、加工助剂等。
加工工艺：橡胶塑炼、混炼、压出、压延、成型、硫化等，完成从橡胶原材料到制品的加工过程。
7、PVC物料组成及电线电缆料加工方法答：PVC物料组成：树脂、稳定剂、增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂、其他助剂。
电线电缆料的加工过程主要步骤如下：物料配制、混合、塑化、造粒。