材料科学与工程ppt
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材料科学与工程基础顾宜PPT教案
Interstitial compound
机械混合物：
Mechanical blends 液态组分互溶， 凝固分相。 两种固溶体的混合物 固溶体和金属化合物
所组成的混合物。
cementite Fe3 C
3-2-3铁碳合金 Iron-Carbon Alloy 1.铁碳合金的基本组织 texture
(1) 铁素体 ferrite 碳溶解在铁中的固溶体，C%0.02%（727℃）， 硬度和强度低，但塑性和韧性好。
或物理状态不同的材料，按一定的规律组合而成一种具有新的 性能的团体，亦称复合材料。
3-1-2 材料的结构缺陷
Structural Imperfection of Materials
空隙：本身排列不均匀 空穴 vacancy（晶体） 自由体积 free volume（非金属）
界面：晶界 grain boundary（晶体） 界面 interphase（多组分等混体系）。 blends
Al合金：加Si、Cu、Mg、Mn 强度较高
3-2-5非晶态合金 Noncrystalline metallic alloy 快速淬火技术（过冷）。
电子化合物 贵金属（Au, Ag, Cu）/金属（Zn, Al, Sn）
（电子相） 按一定电子浓度比值形成一定晶格类型
Electronic compounds
化合物中价电子数/原子数 具有很高的熔点和硬度
Cu-3d104s1
Zn- 3d104s2
Sn-5s2 5p2
Al-3s2 3p1
间隙化合物： 过渡金属/C, N, H, 半径比>0.59
crystal unit cells and electronic structures of metal atoms Calculation of the crystal structure parameters and densities of
机械混合物：
Mechanical blends 液态组分互溶， 凝固分相。 两种固溶体的混合物 固溶体和金属化合物
所组成的混合物。
cementite Fe3 C
3-2-3铁碳合金 Iron-Carbon Alloy 1.铁碳合金的基本组织 texture
(1) 铁素体 ferrite 碳溶解在铁中的固溶体，C%0.02%（727℃）， 硬度和强度低，但塑性和韧性好。
或物理状态不同的材料，按一定的规律组合而成一种具有新的 性能的团体，亦称复合材料。
3-1-2 材料的结构缺陷
Structural Imperfection of Materials
空隙：本身排列不均匀 空穴 vacancy（晶体） 自由体积 free volume（非金属）
界面：晶界 grain boundary（晶体） 界面 interphase（多组分等混体系）。 blends
Al合金：加Si、Cu、Mg、Mn 强度较高
3-2-5非晶态合金 Noncrystalline metallic alloy 快速淬火技术（过冷）。
电子化合物 贵金属（Au, Ag, Cu）/金属（Zn, Al, Sn）
（电子相） 按一定电子浓度比值形成一定晶格类型
Electronic compounds
化合物中价电子数/原子数 具有很高的熔点和硬度
Cu-3d104s1
Zn- 3d104s2
Sn-5s2 5p2
Al-3s2 3p1
间隙化合物： 过渡金属/C, N, H, 半径比>0.59
crystal unit cells and electronic structures of metal atoms Calculation of the crystal structure parameters and densities of
材料科学与工程导论PPT课件
太空行走
可编辑课件PP火T 星探测
太空攻19 防
世界前沿科技领域的发展动向
航空技术发展面临历史性机遇，应用前景广阔
高超声速导弹、飞机有望在2020年左右进入实际应用 高效、环保发动机的研制倍受关注 智能结构技术开始得到应用，如智能蒙皮、变形飞机等 无人驾驶飞机称为研究热点
航空发动机 可编辑课件PPT
卫星
经济和社会发展对材料科技的重大需求
信息
基础及支柱产业的发展
机械计算机 电子计算机 晶体管计算机 当代计算机
电子管
晶体管 计算机的发展
集成电路
可编电辑课话件PP的T 演变历史
9
经济和社会发展对材料科技的重大需求
能源
基础及支柱产业的发展
铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池
锂
电 池
锂离子电池 燃料电池 太阳能电池
可编辑课件PPT
3
经济和社会发展对材料科技的重大需求
基础及支柱产业的发展
材料 科技
重大 前沿科技的发展 需求 生活质量的提高
外 力
材料科学自身的发展
可编辑课件PPT
4
经济和社会发展对材料科技的重大需求
制备
工业原料
制备
开采
原材料
矿产
再生循环
工程材料 分类/再制造
产品设计 制造装配
废料
农业、建筑、环境
无人机20
世界前沿科技领域的发展动向
能源技术将变革未来社会的动力基础，促进人类实 现可持续发展
煤炭的高效清洁利用成为化石能源技术研发热点 核能技术酝酿新的突破 氢能技术研发和商业应用加速 新能源和可再生能源技术展现良好前景
核电站
可编辑课件PP燃T 料电池车
材料科学与工程基础 ppt课件
④ 价电子不是紧密结合在 离子芯上，键能低、具有范 性形变。
PPT课件
Figure 2.11 17
3. 共价键合 (Covalent Bonding)
两个原子共享最外壳电子的键合。
特点：
① 两原子共享最外壳层电子对；
② 两原子相应轨道上的电子各有一个，自旋方向 必须相反；
③ 有饱和性和方向性。电子云最大重叠，一共价 键仅两个电子。
PPT课件
6
第二章 物质结构基础
(Structure of Matter)
• What are atomic structures and interatomic bonds？ • What are the equilibrium separation and the
bonding energy between atoms. • What is the difference in structures between
crystalline and noncrystalline materials. • What is solid solution. • What is the importance of phase diagrams. • What is the characteristic of materials surface.
PPT课件
15
2 . 金属键合 (Metallic Bonding)
特点： ① 由正离子排列成有序晶 格； ② 各原子最 (及次)外层电子 释放，在晶格中随机、自由、 无规则运动，无方向性；
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Figure 2.11 16
2 . 金属键合 (Metallic Bonding)
特点： ③ 原子最外壳层有空轨道或 未配对电子，既容易得到电 子，又容易失去电子；
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Figure 2.11 17
3. 共价键合 (Covalent Bonding)
两个原子共享最外壳电子的键合。
特点：
① 两原子共享最外壳层电子对；
② 两原子相应轨道上的电子各有一个，自旋方向 必须相反；
③ 有饱和性和方向性。电子云最大重叠，一共价 键仅两个电子。
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6
第二章 物质结构基础
(Structure of Matter)
• What are atomic structures and interatomic bonds？ • What are the equilibrium separation and the
bonding energy between atoms. • What is the difference in structures between
crystalline and noncrystalline materials. • What is solid solution. • What is the importance of phase diagrams. • What is the characteristic of materials surface.
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15
2 . 金属键合 (Metallic Bonding)
特点： ① 由正离子排列成有序晶 格； ② 各原子最 (及次)外层电子 释放，在晶格中随机、自由、 无规则运动，无方向性；
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Figure 2.11 16
2 . 金属键合 (Metallic Bonding)
特点： ③ 原子最外壳层有空轨道或 未配对电子，既容易得到电 子，又容易失去电子；
第二章第4讲材料科学与工程基础(顾宜ppt课件
b ·ξ= 0 相互垂直，纯棱位错 b ·ξ= - b 相互逆向平行，纯螺旋位错
.
柏格斯矢量 (Burgers Vector) 柏格斯回路
.
右手规则： 拇指----位错线方向 四指转向-----柏格斯回路转向
有一定的成分范围 ---- 固溶度 1. 根据相图划分： 1) 端部固溶体(初级固溶体): 包括纯组分的固溶体 相图端部 2) 中部固溶体(二次固溶体): 0＜任一组元＜100％ 相图中部
（无任一组元的结构，以化合物为基）
.
返回 上页
.
2. 根据溶质在点阵中的位置划分： 1) 置换型固溶体(Substitutional solid solution)：
晶体原 (离)子被其它原(离)子部分代换后形成
置换量不同可： 完全互溶； 部分互溶； 不形成固溶体
Figure 5.5
.
影响置换因素：下列诸因素相同（近）易置换；否则难成固溶体
A. 离子大小: 同晶型时 半径差 ＜15％， 完全互溶
20~40%， 部分互溶 难置换
B．键性（极化）: Zn++（共价性）
.
EXAMPLE PROBLEM 5.1 Calculate the equilibrium number of vacancies per cubic meter for copper at1000 ℃. The energy for vacancy formation is 0.9 eV/atom; the atomic weight and density (at 1000℃) for copper are 63.5 g/mol and 8.40 g/cm3, respectively. SOLUTION This problem may be solved by using Equation 5.1; it is first necessary, however,to determine the value of N, the number of atomic sites per cubic meter for copper, from its atomic weight ACu , its density , and Avogadro’s number NA, according to
.
柏格斯矢量 (Burgers Vector) 柏格斯回路
.
右手规则： 拇指----位错线方向 四指转向-----柏格斯回路转向
有一定的成分范围 ---- 固溶度 1. 根据相图划分： 1) 端部固溶体(初级固溶体): 包括纯组分的固溶体 相图端部 2) 中部固溶体(二次固溶体): 0＜任一组元＜100％ 相图中部
（无任一组元的结构，以化合物为基）
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返回 上页
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2. 根据溶质在点阵中的位置划分： 1) 置换型固溶体(Substitutional solid solution)：
晶体原 (离)子被其它原(离)子部分代换后形成
置换量不同可： 完全互溶； 部分互溶； 不形成固溶体
Figure 5.5
.
影响置换因素：下列诸因素相同（近）易置换；否则难成固溶体
A. 离子大小: 同晶型时 半径差 ＜15％， 完全互溶
20~40%， 部分互溶 难置换
B．键性（极化）: Zn++（共价性）
.
EXAMPLE PROBLEM 5.1 Calculate the equilibrium number of vacancies per cubic meter for copper at1000 ℃. The energy for vacancy formation is 0.9 eV/atom; the atomic weight and density (at 1000℃) for copper are 63.5 g/mol and 8.40 g/cm3, respectively. SOLUTION This problem may be solved by using Equation 5.1; it is first necessary, however,to determine the value of N, the number of atomic sites per cubic meter for copper, from its atomic weight ACu , its density , and Avogadro’s number NA, according to
材料科学与工程基础第一章
(3) 用途
• 结构材料：电视机壳体、冰箱壳体、轴 承、机械零件
• 绝缘材料：漆包线、电缆、绝缘版、电 器零件
• 建筑材料：贴面板、地贴
• 包装材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料
• 涂装：涂料
• 粘合剂：粘合剂
• 日用：织物（衣服）胶鞋
•
运输：轮胎，传送带 材料科学与工程基础第一章
四、复合材料
由两种或两种以上组分组成，并 具有与其组成不同的新的性能的 材料称为复合材料。
往伴随化学变化。 • 材料的特点往往是为获得产品，一般从材料到
产品的转变过程不发生化学变化。 • 3. 材料与物质 • 材料可由一种或多种物质组成。 • 同一物质由于制备方法或加工方法不同可以得
到用途各异、类型不同的材料。
材料科学与工程基础第一章
• 4．材料是人类文明的里程碑 迄今为止，人类使用材料的历史已
• • • 铸铁 • •
灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 特殊性能铸铁
材料科学与工程基础第一章
• (2) 有色金属
• 五大类
• 轻金属 （<4.5g/cm2）铝、镁、钠、钙
• 重金属 (>4.58/cm2) 铜、镍、铅、锌
• 贵金属
金、银、铂、铑
• 类金属（半）
硅、硒、绅、硼
• 稀有金属
钛、锂、钨、钼、镭
钛结构自行车：钛合金的应用场合非常特 殊，一般用于需要抗腐蚀、耐疲劳、高弹 性的场合。
新型轮胎
填补龋齿的新材 料——新型陶瓷
材料科学与工程基础第一章
形状记忆合金
原始形状
拉直
加热后恢复
材料科学与工程基础第一章
原始形状 折成球形装 太阳能加热后 入登月舱
第四章第九讲材料科学与工程基础(顾宜
第四章第九讲材料科学 与工程基础(顾宜
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2020/11/29
第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
• 4-7 复合材料的性能(properties of composites)
• 4-7-1 复合材料的复合效应(principle of combined action ）
• 1. 复合材料各组元（相）相互作用
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
（2）横向载荷弹性行为（Elastic Behaviortransverse loading)
条件： σ c= σ m= σ f = σ εc= εm Vm +Vf εf Vm +Vf =1
这就是“残余应力”。
• 残余应力来源：
•① 增强相与基体相CTE不匹配
•② 相与相之间的弹性系数不匹配，相内的应力分布不均
•③ 成型过程中，由高温-室温由化学和物理变化引起的各组元体积
• 收缩的不同，如：基体固化、聚集态转变、晶相转变等
•④ 层合板中，铺层方向不同带来的层间残余应力（层合板的翘曲
）
P•P⑤T文档演模流板 变过程中，组元间的塑性变形差异→第流四章变第九残讲材余(顾料宜科应学与力工程基础
• 纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于102nm 量级的复合材料。由于其纳米量子尺寸效应，大的比表 面积及强的界面相互作用，使纳米复合材料的性能远优 于相同组份常规复合材料的物理力学性能。纳米复合材 料是获得高性能复合材料的重要途径之一。
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
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2020/11/29
第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
• 4-7 复合材料的性能(properties of composites)
• 4-7-1 复合材料的复合效应(principle of combined action ）
• 1. 复合材料各组元（相）相互作用
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
（2）横向载荷弹性行为（Elastic Behaviortransverse loading)
条件： σ c= σ m= σ f = σ εc= εm Vm +Vf εf Vm +Vf =1
这就是“残余应力”。
• 残余应力来源：
•① 增强相与基体相CTE不匹配
•② 相与相之间的弹性系数不匹配，相内的应力分布不均
•③ 成型过程中，由高温-室温由化学和物理变化引起的各组元体积
• 收缩的不同，如：基体固化、聚集态转变、晶相转变等
•④ 层合板中，铺层方向不同带来的层间残余应力（层合板的翘曲
）
P•P⑤T文档演模流板 变过程中，组元间的塑性变形差异→第流四章变第九残讲材余(顾料宜科应学与力工程基础
• 纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于102nm 量级的复合材料。由于其纳米量子尺寸效应，大的比表 面积及强的界面相互作用，使纳米复合材料的性能远优 于相同组份常规复合材料的物理力学性能。纳米复合材 料是获得高性能复合材料的重要途径之一。
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第四章第九讲材料科学与工程基础 (顾宜
材料科学导论ppt课件
➢ 20世纪70年代，人们把材料科学与能源科学和 信息科学并列，称作现代文明的三大支柱
➢ 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。
➢ 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。
完整课件-材料科学与工程基础
目录
第一章 绪论 (Introduction) 第二章 物质结构基础 (Structure of Matter) 第三章 材料组成和结构 (Compositions and
Structures of Materials )
第四章 材料的性能 (Material Properties) 第五章 材料的制备和成型加工
1.1Definition of Materials and Historical Perspective ----Definition
• The matter (substance)，not spiritly • Webster “New International Dictionary
（1971）”:The substance or matter of which anything is made or may be made.
钢塔
结束动画图片
结束动画图片
汽车与高速公路
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大江截流
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汽车工业
结束动画图片
结束动画图片
飞机 结束动画图片
火箭发射
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陶瓷艺术品
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Today
The history of materials is the history of
、工件、部件和成品的初始物料，如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然
纤维和化学纤维等等。
Materials and Raw Materials(原材料)
Raw Materials: any crude, unfinished, not to obtain products，but produce materials。（having chemical changes） Materials：to obtain products.
第二章第2讲材料科学与工程基础(顾宜
（自由电子为球面）
2-4-3 固体中的能带
(Energy Band Structures in Solids)
能级分裂：n个同种原子接近时，相同的原子能级分裂(split)成 n个能量不同的能级（分子轨道）
能带 (electron energy band)：许多原子聚集，由许多分子轨道 组成的近乎连续的能级带 带宽：能带中最高能级与最低能级的能量差 与原子数目无关，仅取决于原子间距，间距小，带宽大。
内、外层电子的 能量分布
• 价带(Valence band)：价电子能级展宽成的能带 满带(Filled band)：添满电子的价带
(可满可不满)
• 空带(Empty band)：价电子能级以上的空能级展宽成的能带 导带(Conduction band)：0 K时最低的可接受被激发电子的空带 • 禁带(Band Gaps)：两分离能带间的能量间隔，又称为能隙（ΔEg）
化学键中: 共价键≈ 离子键 > 金属键
共价键中: 叁键>双键>单键 氢键 > 范氏键
键性表
2-4 多原子体系电子的相互作用与稳定性 （Electron Interaction and Stability of Polyatomic System)
• What is the Hybrid Orbital of atoms? • What is the Molecular Orbital in compounds? • What is the Fermi Energy Level in metals? • What is the Energy Band Structures in solids?
结合原子：原子间作用方式和作用力的不同，a，不同，半径不同
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-
2. 材料的应变方式
各向同性材料，三种基本类型：
简单拉伸 简单剪切 均匀压缩
tension shear compression
-
前面内容 总结复习
第三章 材料的组成和结构
Compositions and Structures of Materials
金属材料的结构和组成 Composition and Structure of Metallic Materials
无机非金属材料的结构和组成 Composition and Structure of Inorganic-nonmetalic Materials 高分子材料的结构和组成 Composition and Structure of Polymeric Materials 复合材料的结构和组成 Composition and Structure of Composite materials
材料的结构和组成是决定材料性能的基础。是合理 地设计、制造和选用材料- 的基础。
-
-
第四章 材料的性能
Materials property
材料的性能决定材料用途
本章对材料的机械性能、热性能、 电学、磁学、光学性能以及耐腐蚀 性，复合材料及纳米材料的性能进 行阐述。
-
Mechanical property of materials
-
陶瓷材料的力学特征 高模量 高硬度 高强度 低延伸率
-
3. 聚合物的力学状态 (Polymer)
（1） 非晶态聚合物的三种 力学状态
① 玻璃态 ② 高弹态 ③ 粘流态
-
-
（2） 结晶聚合物的力学状态
A 结晶聚合物常存 在一定的非晶部分，也有玻璃化转变。 B 在T g 以上模量下降不大 C 在T m 以上模量迅速下降 D 聚合物分子量很大，T m < T f ，则在T m 与T f 之间将出现 高弹态。 E 分子量较低，T m > T f ，则熔融之后即转变成粘流态
（ Elastic deformation and Permanent deformation ）
不同材料（金属、陶瓷和高分子）的机械行为
-
4-1-1 材料的力学状态
Mechanical states of materials
1. 金属(Metals)的力学状态
A 晶态结构， B 较高的弹性模量和强度， C 受力开始为弹性形变，接着一段塑性 形变，然后断裂，总变形能很大， D 具有较高的熔点。
Stress and strain Elastic deformation Modulus Viscoelasticity Permanent deformation Strength Fracture
-
第四章 内容
4-1 固体材料的机械性能 4-2 材料的热性能 4-3 材料的电学性能 4-4 材料的磁学性能 4-5 材料的光学性能 4-6 材料的耐腐蚀性 4-7 复合材料的性能 4-8 纳米材料及- 效应
4－1 固体材料的机械性能
Chapter 7 Chapter 8 Chapter 9
Mechanical Properties of Solid Materials
Learning Objectives 应力和应变
（stress and strain ）
材料的形变
（ Deformation of materials）
-
4-1-2 应力和应变(stress and strain)
1. 应力和应变的定义
应力：单位面积上的内力，其值与外加的力相等。 应力=外加力F/面积A
工程应力（名义应力）：面积为材料受力前的初始面 积(A0)的应力。
真实应力：面积为受力后的真实面积(AT)的应力。
应变：受到外力不惯性移动时，几何形状和尺寸 的变化。
-
Tm、 Tf
-
玻璃化温度(Tg)是非晶态塑料使用的上限温度 是橡胶使用的下限温度
熔点(Tm)是结晶聚合物使用的上限温度
-
4-1-2应力和应变 (stress and strain)
• If a load is static or changes relatively slowly with a time and is applied uniformly over a cross section or surface of a member, the mechanical behavior may be ascertained by a simple stress-strain test. These are mostly commonly conducted for materials at room temperature.
前面内容 总结复习
第二章 物质结构基础
(Structure of Matter)
原子结构 (Atomic Structure)
原子 (Atom)的组成 原子核+核外电子 原子中电子的空间位置和能量
(Electrons in Atoms)
Hale Waihona Puke 原子之间的相互作用和结合(Atomic Interaction and Bonding)
基本键合 （Primary Interatomic Bonds)： 金属、离子、共价和混合键
派生键合 （Secondary Bonding)
-
前面内容 总结复习
固体中的原子有序 (Perfections in Solids) 固体中的原子无序 (Imperfections in Solids) 固体中的转变 (Transformations in Solids) 固体物质的表面结构 (Surface Structures of Solid Materials)
-
弹性模量随温度升高而降低？
-
某些金属合金 A 呈非晶态合金， B 具有很高的硬度和强度， C 延伸率很低而并不脆。 D 温度升高到玻璃化转变温度以上，粘度明 显降低，发生晶化而失去非晶态结构。
-
2. 无机非金属(nonmetals)的力学状态
A 玻璃相熔点低，热稳定性差，强度低。 B 气相（气孔）的存在导致陶瓷的弹性模量和 机械强度降低。 C 陶瓷材料也存在玻璃化转变温度Tg。 D 绝大多数无机材料在弹性变形后立即发生脆 性断裂，总弹性应变能很小。
2. 材料的应变方式
各向同性材料，三种基本类型：
简单拉伸 简单剪切 均匀压缩
tension shear compression
-
前面内容 总结复习
第三章 材料的组成和结构
Compositions and Structures of Materials
金属材料的结构和组成 Composition and Structure of Metallic Materials
无机非金属材料的结构和组成 Composition and Structure of Inorganic-nonmetalic Materials 高分子材料的结构和组成 Composition and Structure of Polymeric Materials 复合材料的结构和组成 Composition and Structure of Composite materials
材料的结构和组成是决定材料性能的基础。是合理 地设计、制造和选用材料- 的基础。
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第四章 材料的性能
Materials property
材料的性能决定材料用途
本章对材料的机械性能、热性能、 电学、磁学、光学性能以及耐腐蚀 性，复合材料及纳米材料的性能进 行阐述。
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Mechanical property of materials
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陶瓷材料的力学特征 高模量 高硬度 高强度 低延伸率
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3. 聚合物的力学状态 (Polymer)
（1） 非晶态聚合物的三种 力学状态
① 玻璃态 ② 高弹态 ③ 粘流态
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（2） 结晶聚合物的力学状态
A 结晶聚合物常存 在一定的非晶部分，也有玻璃化转变。 B 在T g 以上模量下降不大 C 在T m 以上模量迅速下降 D 聚合物分子量很大，T m < T f ，则在T m 与T f 之间将出现 高弹态。 E 分子量较低，T m > T f ，则熔融之后即转变成粘流态
（ Elastic deformation and Permanent deformation ）
不同材料（金属、陶瓷和高分子）的机械行为
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4-1-1 材料的力学状态
Mechanical states of materials
1. 金属(Metals)的力学状态
A 晶态结构， B 较高的弹性模量和强度， C 受力开始为弹性形变，接着一段塑性 形变，然后断裂，总变形能很大， D 具有较高的熔点。
Stress and strain Elastic deformation Modulus Viscoelasticity Permanent deformation Strength Fracture
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第四章 内容
4-1 固体材料的机械性能 4-2 材料的热性能 4-3 材料的电学性能 4-4 材料的磁学性能 4-5 材料的光学性能 4-6 材料的耐腐蚀性 4-7 复合材料的性能 4-8 纳米材料及- 效应
4－1 固体材料的机械性能
Chapter 7 Chapter 8 Chapter 9
Mechanical Properties of Solid Materials
Learning Objectives 应力和应变
（stress and strain ）
材料的形变
（ Deformation of materials）
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4-1-2 应力和应变(stress and strain)
1. 应力和应变的定义
应力：单位面积上的内力，其值与外加的力相等。 应力=外加力F/面积A
工程应力（名义应力）：面积为材料受力前的初始面 积(A0)的应力。
真实应力：面积为受力后的真实面积(AT)的应力。
应变：受到外力不惯性移动时，几何形状和尺寸 的变化。
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Tm、 Tf
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玻璃化温度(Tg)是非晶态塑料使用的上限温度 是橡胶使用的下限温度
熔点(Tm)是结晶聚合物使用的上限温度
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4-1-2应力和应变 (stress and strain)
• If a load is static or changes relatively slowly with a time and is applied uniformly over a cross section or surface of a member, the mechanical behavior may be ascertained by a simple stress-strain test. These are mostly commonly conducted for materials at room temperature.
前面内容 总结复习
第二章 物质结构基础
(Structure of Matter)
原子结构 (Atomic Structure)
原子 (Atom)的组成 原子核+核外电子 原子中电子的空间位置和能量
(Electrons in Atoms)
Hale Waihona Puke 原子之间的相互作用和结合(Atomic Interaction and Bonding)
基本键合 （Primary Interatomic Bonds)： 金属、离子、共价和混合键
派生键合 （Secondary Bonding)
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前面内容 总结复习
固体中的原子有序 (Perfections in Solids) 固体中的原子无序 (Imperfections in Solids) 固体中的转变 (Transformations in Solids) 固体物质的表面结构 (Surface Structures of Solid Materials)
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弹性模量随温度升高而降低？
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某些金属合金 A 呈非晶态合金， B 具有很高的硬度和强度， C 延伸率很低而并不脆。 D 温度升高到玻璃化转变温度以上，粘度明 显降低，发生晶化而失去非晶态结构。
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2. 无机非金属(nonmetals)的力学状态
A 玻璃相熔点低，热稳定性差，强度低。 B 气相（气孔）的存在导致陶瓷的弹性模量和 机械强度降低。 C 陶瓷材料也存在玻璃化转变温度Tg。 D 绝大多数无机材料在弹性变形后立即发生脆 性断裂，总弹性应变能很小。