材料科学概论ch2-2
《材料学概论》课程大纲
![《材料学概论》课程大纲](https://img.taocdn.com/s3/m/d97be12b02d8ce2f0066f5335a8102d277a2614a.png)
《材料学概论》课程大纲《材料学概论》课程大纲2015年3月第1讲材料的支柱和先导作用1.1材料的定义和分类,选择材料的标准1.1.1 材料的定义——材料、原料、物质之间的关系1.1.2 判断物质是否为材料的依据1.1.3 材料的分类1.1.4 材料生命周期的循环1.2材料的重要性1.2.1 材料是人类社会进步的标志1.2.2 材料是当代文明的根基1.2.3 材料是各类产业的基础1.2.4 先进材料是高新技术的核心1.2.5 新材料是国家核心竞争力的体现1.2.6 材料可以“点石成金,化腐朽为神奇”1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”1.2.8 复合材料和功能材料大大扩展了材料的应用领域1.3材料科学与工程四面体1.3.1 材料科学与工程的定义和学科特点1.3.2 材料科学与工程四要素1.3.3 重视材料的加工和制造1.3.4 提高材料的性能永无止境1.4材料与创新1.4.1 关注材料的最新应用——强调发展,注重创新1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉及材料1.4.3 新材料如何适应技术创新和产业创新第2讲材料就在元素周期表中(一)2.1元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布2.1.1 门捷列夫元素周期表——最伟大的材料事件2.1.2 元素周期表中120种元素综合分析2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则2.2过渡族元素、稀土元素和镧系元素2.2.1 过渡族元素——d或f亚层电子未填满的元素2.2.2 过渡族元素的一般特征2.2.3 稀土元素——4f亚层电子未填满的元素2.2.4 稀土元素的特征2.3元素周期表反映元素的规律性2.3.1 碳的sp3、sp2、sp杂化2.3.2 电子授受及元素氧化数变化2.3.3 过渡族元素和难熔金属2.3.4 原子半径、离子半径和元素的电负性2.3.5 原子的电离能和可能的价态表现第3讲材料就在元素周期表中(二)3.1材料性能与组织结构的关系3.1.1 材料性能与化学键类型的关系3.1.2 材料性能与微观结构的关系3.1.3 铁的晶体结构3.1.4 材料性能与组织的关系3.2从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体3.2.1 固体能带的形状3.2.2 金属的能带结构与导电性3.2.3 绝缘体、导体和半导体的能带图3.2.4 半导体的能带结构与导电性3.2.5 化合物半导体和荧光体材料第4讲金属及合金材料(一)4.1高炉炼铁和转炉炼钢4.1.1 钢材的传统生产流程4.1.2 高炉炼铁中的化学反应4.1.3 高炉的构造4.1.4 高炉炼铁运行过程4.1.5 炼钢的目的4.1.6 氧气转炉炼钢的原料4.1.7 氧气转炉炼钢的主要化学反应4.1.8 沸腾钢和镇静钢4.2金属材料的组织结构4.2.1 晶态和非晶态,单晶体和多晶体4.2.2 固溶体和金属间化合物4.2.3 相、相图、组织和结构4.2.4 利用Fe-C相图分析钢的平衡组织4.2.5 凝固中的形核与长大4.3铸锭及其组织4.3.1 铸锭典型的三区组织4.3.2 枝晶的形成和铸锭组织的控制4.3.3 定向凝固和连铸连轧4.3.4 单晶制造第5讲金属及合金材料(二)5.1金属材料的加工5.1.1 金属的热变形5.1.2 金属的冷变形5.1.3 由铜锭到铜箔的压延加工5.2钢的强化机制5.2.1 碳钢中的各种组织5.2.2 钢的强化机制5.2.3 合金钢及合金元素的作用5.2.4 铁的磁性5.2.5 表面处理(1)——表面淬火及渗碳淬火5.2.6 表面处理(2)——表面渗碳、氮化及喷丸处理5.2.7 合金钢(1)——强韧钢、可焊高强度钢和工具钢5.2.8 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢5.3钢材的热处理5.3.1 热处理的目的和热处理温度的确定5.3.2 钢的退火(annealing)5.3.3 钢的正火(normalizing)5.3.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择5.3.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂5.3.6 钢的回火(tempering)第6讲粉体及纳米材料6.1粉体材料的性能6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性6.2粉体的加工与处理6.2.1 破碎和粉碎6.2.2 分级和集尘6.2.3 混料及造粒6.2.4 输送及供给6.2.5 非机械式粉体制作方式6.3粉体的应用6.3.1 日常生活中的粉体6.3.2 工业应用的粉体材料6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善6.4纳米材料6.4.1 纳米材料与纳米技术的概念6.4.2 包罗万象的纳米领域6.4.3 “纳米”就在我们身旁6.4.4 纳米材料制备和纳米加工6.4.5 纳米技术与纳米材料的发展前景第7讲陶瓷及陶瓷材料7.1陶瓷材料的定义和分类7.1.1 陶瓷发展史——人类文明进步的标志7.1.2 陶瓷及陶瓷材料(1)——按致密度和原料分类7.1.3 陶瓷及陶瓷材料(2)——按性能和用途分类7.1.4 陶瓷及陶瓷材料(3)——结构陶瓷和功能陶瓷7.2坯体成型7.2.1 普通黏土陶瓷的主要原料7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压成型和等静压成型7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型7.3陶瓷烧结7.3.1 普通陶瓷的烧结过程7.3.2 陶瓷的烧成和烧结工艺7.4陶瓷材料的结构7.4.1 普通陶瓷的组织和结构7.4.2 精细陶瓷的组成、组织结构和性能7.5结构陶瓷7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和ZrO27.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN7.5.3 结构陶瓷及应用(3)——SiC和Si3N47.5.4 低温共烧陶瓷(LTCC)基板7.6功能陶瓷7.6.1 功能陶瓷及应用实例(1)——陶瓷电子元器件7.6.2 功能陶瓷及应用实例(2)——生物陶瓷和换能器件7.6.3 功能陶瓷及应用实例(3)——微波器件、传感器和超声波马达第8讲玻璃材料及玻璃的应用8.1玻璃的发展简史8.1.1 玻璃的发现至少有5000年8.1.2 古代玻璃与现代玻璃的组成惊人地相似8.2玻璃的定义和特征8.2.1 玻璃的传统定义和现代定义8.2.2 现代生活中不可缺少的玻璃8.3玻璃的加工8.3.1 玻璃熔融和成形加工8.3.2 非传统方法制造玻璃8.4建筑及高铁用玻璃8.4.1 免擦洗玻璃8.4.2 保证冬暖夏凉的中空玻璃8.4.3 夏天冷室用节能玻璃8.4.4 防盗玻璃8.4.5 子弹难以穿透的防弹玻璃8.4.6 防止火势蔓延的防火玻璃8.4.7 电致变色(加电压时着色)玻璃8.4.8 防水雾(防朦胧)镜子的秘密8.4.9 高铁车厢用窗玻璃8.4.10 汽车前窗用钢化玻璃8.4.11 下雨天不用雨刷的疏水性玻璃8.4.12 防紫外线玻璃8.4.13 隐蔽玻璃8.4.14 反光玻璃微珠8.4.15 天线玻璃8.4.16 汽车用防水雾玻璃8.5高技术玻璃8.5.1 生物医学用玻璃材料8.5.2 特殊性能玻璃材料8.5.3 图像显示、光通信用玻璃材料8.5.4 高新技术前沿用玻璃材料第9讲高分子及聚合物材料(一)9.1何谓高分子和聚合物9.1.1 树脂、高分子聚合物、塑料等术语的内涵及相互关系9.1.2 乙烯分子中的共价键9.1.3 高分子的特征9.1.4 乙烯在引发剂H2O2的作用下发生聚合反应9.1.5 常见聚合物的结构和用途(1)——按结构和反应分类9.1.6 常见聚合物的结构和用途(2)——按性能和用途分类9.2聚合物的合成9.2.1 加聚反应和聚合物实例(1)——均加聚9.2.1 加聚反应和聚合物实例(2)——共加聚9.2.1 缩聚反应和聚合物实例——共缩聚9.3从结构层次看聚合物9.3.1 聚丙烯中的不对称碳原子引起的立体异构9.3.2 高分子链的结构层次9.3.3 高分子链间的相互作用9.3.4 高分子的聚集态结构第10讲高分子及聚合物材料(二)10.1高分子材料性能与加工10.1.1 天然橡胶和合成橡胶10.1.2 热固性塑料10.1.3 聚合物的结构模型及力学特性10.1.4 聚合物的形变机理及变形特性10.1.5 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑10.1.6 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成形和射出成形10.1.7 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造10.2人造纤维10.2.1 干法纺丝10.2.2 湿法纺丝和熔体纺丝10.3胶粘剂和涂料10.3.1 胶粘剂的构成和粘接原理10.3.2 胶粘剂的制造和用途10.3.3 涂料的分类及构成10.3.4 涂料中各种成分的选择10.3.5 涂料的成膜和固化第11讲复合材料和生物材料11.1复合材料的定义和分类11.1.1 复合材料的定义和分类11.1.2 复合材料的界面11.1.3 复合材料的特长及优势11.2增强材料和基体材料11.2.1 复合材料中增强材料与基体材料的匹配11.2.2 增强纤维的制造11.2.3 碳纤维及C/C复合材料11.2.4 增强纤维的编织和铺展11.2.5 复合材料的成形制造11.3复合材料的应用11.3.1 复合材料在航空航天领域的应用11.4天然复合材料11.4.1 天然复合材料——木材的断面组织11.4.1 天然复合材料——木材的微观结构11.5生物材料11.5.1 生物材料的定义和范畴11.5.2 骨骼、筋和韧带组织11.5.3 骨骼固定和关节修复11.5.4 各种植入人体的材料11.5.5 植入人体材料的损伤及防止第12讲磁性及磁性材料12.1磁性的来源12.1.1 磁性起源于电流12.1.2 磁矩、导磁率和磁化率12.1.3 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系12.2磁性材料的分类12.2.1 高导磁率材料、高矫顽力材料及半硬质磁性材料12.2.2 亚铁磁性和软磁铁氧体磁性材料12.2.3 铁氧体永磁体的制作12.2.4 从铁系合金到铁氧体材料12.3磁畴和磁滞回线12.3.1 磁畴及磁畴的运动12.3.2 决定铁磁畴结构的能量类型12.3.3 滞回线及其决定因素12.4软磁材料与硬磁材料12.4.1 非晶态高导磁率材料12.4.2 永磁材料及其进展12.4.3 钕铁硼稀土永磁材料及其制备工艺12.4.4 钕铁硼永磁材料性能的提高和改进12.4.5 粘结磁体12.4.6 永磁材料的应用和退磁曲线第13讲薄膜技术及薄膜制备技术13.1薄膜的定义和薄膜形成的必要条件13.1.1 薄膜的定义和薄膜材料的特殊性能13.1.2 获得薄膜的三个必要条件13.1.3 真空获得13.1.4 薄膜是如何沉积的13.1.5 气体放电13.1.6 等离子体与薄膜沉积13.2薄膜制备——PVD法13.2.1 真空蒸镀13.2.2 离子镀和激光熔射13.2.3 溅射镀膜13.2.4 磁控溅镀靶13.2.5 溅射镀膜的应用13.3薄膜制备——CVD法13.3.1 CVD法原理及设备13.3.2 各类CVD的应用13.4薄膜的加工13.4.1 薄膜的图形化——湿法刻蚀和干法刻蚀13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)13.4.3 平坦化技术和大马士革工艺13.5薄膜材料的应用13.5.1 超硬涂层13.5.2 金刚石及类金刚石涂层13.5.3 镀Cu膜用于集成电路芯片制作。
材料科学概论 第二章
![材料科学概论 第二章](https://img.taocdn.com/s3/m/79fb4c026c85ec3a87c2c5df.png)
质谱仪:可测量分子的分 子量。根据带电粒子在电 磁场中能够偏转的原理, 按物质分子碎片的质量差 异进行分离和检测物质组 成的一类仪器。质谱仪以 离子源、质量分析器和离 子检测器为核心。
8
用于材料成分结构检测的仪器
12
电负性
• 电负性:表示不同元素的原子在分子中吸引电子的能 力。电负性与原子的亲合能和第一电离能之和成正 比,X=0.18(I+Y) • I-第一电离能,原子失去一个电子而成为1价正离子 所需能量。 • Y-亲合能,一个中性原子获得一个电子成为负离子所 放出的能量。 • Cl原子核外带有7个价电子,具有强烈的获得电子的 倾向;而带有1 个价电子的Na则容易失去其价电子。
合成、加工 成分、结构
Hale Waihona Puke 性能环境生态2015-6-25
DJTU Materials Science & Engineering
5
本章主要内容
2.1 材料的成分与组织结构 2.2 材料的合成与加工
2.3 材料的性质与使用性能
2.4 结构材料的失效
6
2.1 材料的成分与组织结构
2.1.1 材料的化学成分
A
1
6 5 4 2 3
B A B A
2015-6-25
39
2)将第二层球对准第一层的 1,3,5位(B层), 将第三层球对准第一层的 2,4,6位(C层), 形成ABC ABC周期--面心立方堆积,f.c.c (face-centered cell) , 配位数 12 ,同层 6,下层各 3,空间利用率74.05% 。
1
《材料科学概论》课件
![《材料科学概论》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/b259f34317fc700abb68a98271fe910ef12daef4.png)
2 原子结构和元素周期表
通过了解原子的组成和元素周期表,我们可以深入了解材料的基本构成和特性。
3 材料分类和特性
材料可以根据其组成、结构和性能进行分类,不同材料具有各自独特的特性和应用。
材料的加工与性能
1
材料的性能评估方法
2
了解材料性能评估的常用方法,如力学 性能测试、热学性质分析等,以评估材
未来发展趋势
1 材料科学的新挑战
2 人工智能
探讨材料科学在面对新兴技术和需求时所面 临的挑战,如环境友好材料、可持续发展等。
了解人工智能在材料科学中的应用,如材料 设计、加工过程优化等,以推动材料科学的 发展。
学习方法
课程将采用讲座、案例分析和实验等多种教学 方法,帮助学习者全面理解材料科学的概念和 应用。
课程内容
我们将涵盖材料科学的基础知识、加工与性能、 新材料与应用,以及未来发展趋势等内容。
考试评估
学习者将参加期中考试和期末考试,以及完成 课程作业和实验报告,综合评估学习成果。
基础知识
1 材料科学的定义
《材料科学概论》PPT课 件
欢迎来到《材料科学概论》PPT课件!在这个课程中,我们将一起探索材料科 学的世界,了解材料的定义、分类和加工方式,还会探讨材料的性能评估、 新材料与应用,以及材料科学的未来发展趋势。
课程介绍
课程目标
通过本课程,学习者将了解材料科学的基础知 识,培养对材料的分类和性能评估的认知,以 及掌握材料加工方法。
料的可行性和应用潜力。
材料的加工方法
学习不同的材料加工方法,包括冶金和 塑料加工,了解其原理和实际应用。
新材料和的材料研究进展,如纳米材料、新能源材 料等,了解它们带来的革新和应用领域。
材料科学概论论文
![材料科学概论论文](https://img.taocdn.com/s3/m/74513e85d4d8d15abe234e5c.png)
材料科学概论所谓材料,是指经过某种加工,具有一定结构、组分和性能,并可应用于一定用途的物质,通俗的讲就是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。
材料是人类生活和生产的物质基础,是人类认识自然和改造自然的工具,是人类进步程度的主要标志。
可以这样说,自从人类一出现就开始了使用材料。
材料的历史与人类史一样久远。
从人类的出现到二十一世纪的今天,人类的文明程度不断提高,材料及材料科学也在不断发展。
在人类文明的进程中,材料大致经历了‘‘ 1.使用纯天然材料的初级阶段 2.人类单纯利用火制造材料的阶段 3.利用物理与化学原理合成材料的阶段 4.材料的复合化阶段5.材料的智能化阶段这五个阶段。
当前,高技术新材料的发展日新月异,材料科学的内涵也将日益丰富。
我们每一天都与材料打交道,它如空气般萦绕在我们身边的每一个角落、每一分每一秒。
从清晨睁开眼睛时投射入眼底的那束光开始算起,牙刷、毛巾、牙膏……无不是材料这一庞大而复杂家庭的一份子。
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、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。
80年代以高技术群为代表的新技术革命,又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。
这主要是因为材料与国民经济建设和人民生活密切相关。
材料除了具有重要性和普遍性以外,还具有多样性。
从物理化学属性来分,可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。
从用途来分,又分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。
更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料;传统材料与新型材料。
金属材料金属材料,特别是钢、铜、铝等,仍是21世纪的主要结构材料和电能传输材料。
金属材料已有成熟的生产工艺,相当多的配套设施和工业规模生产,价格低廉、性能可靠,已成为涉及面广、市场需求大的基础材料。
金属材料虽然今后会部分被高分子材料、陶瓷材料及复合材料所代替,由于它有比高分子材料高得多的弹性模量,比陶瓷高得多的韧性和良好的导电性能,在相当长的时期内改变不了它在材料中的主导地位,即使在高技术产业中也不例外.金属材料的发展趋势是:随着航天航空和其它尖端技术的飞跃的发展,在改善和提升传统材料品质的同时,金属功能材料、非平衡态金属,特别是高比强、高模量、耐高温、抗氧化,抗腐蚀、耐磨损合金和金属基复合材料会有快速的发展,如金属超导材料、钛及其合金、铝基增强复合材料,金属间化合物、形状记忆合金和纳米晶块体材料等。
海南大学 材料科学概论 笔记
![海南大学 材料科学概论 笔记](https://img.taocdn.com/s3/m/7d90b7c1aa00b52acfc7ca60.png)
十四种空间点阵: 1 简单立方点阵:a=b=c,α=β=γ =90° 2 体心立方点阵:a=b=c,α=β=γ =90° 3 面心立方点阵:a=b=c,α=β=γ =90° 4 简单四方点阵:a=b ≠ c,α=β=γ =90° 5 体心四方点阵:a=b ≠ c,α=β=γ =90° 6 简单菱方点阵:a=b=c,α=β=γ ≠ 90° 7 简单六方点阵:a=b ≠ c,α=β=90°,γ =120° 8 简单正交点阵:a≠b≠c,α= β= γ = 90° 9 底心正交点阵:a≠b≠c,α= β= γ = 90° 10 体心正交点阵:a≠b≠c,α= β= γ = 90° 11 面心正交点阵:a≠b≠c,α= β= γ = 90° 12 简单单斜点阵:a≠b ≠c α= β =90°≠ γ 13 底心单斜点阵:a≠b ≠c α= β =90°≠ γ 14 简单三斜点阵:a≠b≠c α≠β≠γ≠90° 金属晶体的结构主要为:FCC、BCC、HCP 三、晶向指数和晶面指数
物质基础。
举例:飞机的发展: 木头——铝合金——钛合金——复合材料
自行车发展:锰钢车——铝合金车——复合材料做支架
日常生活用品:彩电、冰箱、洗衣机、空调、洗浴器皿、上下水道 国民经济各部门从事物质生产:以材料为工具和加工的原料
许多重大技术革命的发生,在很大程度上依赖于新材料的诞生。 举例:半导体材料—— 大规模集成电路—— 计算机
立方最密堆积六方最密堆积立方体心堆积四面体堆积三离子晶体的结构规则鲍林规则负离子配位多面体规则鲍林第一规则根据这一规则描述和理解离子晶体结构时将其视为由负离子配位多面体按一定方式连接而成正离子处于配位多面体的中央
全国考研专业课高分资料
海南大学
《材料科学概论》
笔记
材料科学基础材料科学概述资料讲解
![材料科学基础材料科学概述资料讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/9f2eaaea2b160b4e777fcf1d.png)
材料和生活用品
钛结构自行车:“自行车发烧友” 选择钛合金制自行 车。钛合金的应用场合很特殊。通常用于需要抗腐蚀 ,耐疲劳,高弹性的场合
生命科学材料 原来使用专用的汞合金,为防止金属合金的分解已经
开发出一种可以满足口腔中特殊的物理及化学环境的新 型陶瓷。具体来讲,它需要满足下列要求:耐口腔中的 酸;低热导率(这对你吃冷饮有好处);尽得住数年的 咀嚼力;耐骤冷骤热;当然还要口感舒适
spatial orientationof anelectroncloud
自旋角动量量子数si:表示电子自旋(spin
moment)的方向,取值为+1或-1 22
核外电子的排布(electron configuration)规律
能量最低原理(Minimum Energy principle)电子总是占据能量最低的壳层
二、材料结构简述
1.原子结构 2.结合键 3.固体结构 4.结构缺陷
1原子结构 (Atomic Structure )
一、物质的组成(Substance Construction) 物质由无数微粒(Particles)聚集而成 分子(Molecule):单独存在 保存物质化学特性
dH2O=0.2nm M(H2)为2 M(protein)为百万 原子(Atom): 化学变化中最小微粒
第一章材料科学概述
一、材料与材料科学 二、材料结构简述 三、材料的性能 四、材料工艺及其与结构和性能的关系 五、材料的强化机制
一、材料与材料科学
1.《材料科学基础》的基本概念 2.《材料科学基础》的地位 3. 学习《材料科学基础》的意义
1. 《材料科学基础》的基本概念
材料是指人类社会能接受地,经济地的制造有用物品的物质。 材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、加工工艺、 材料的性能与材料应用之间的相互关系的科学。材料科学是当代 科学技术发展的基础、工业生产的支柱,是当今世界的带头学科 之一。纳米材料科学与技术是20世纪80年代发展起来的新兴学科 ,成为21世纪新技术的主导中心。 材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论,它将各种材料( 包括金属、陶瓷、高分子材料)的微观结构和宏观结构规律建立 在共同的理论基础上,用于指导材料的研究、生产、应用和发展 。它涵盖了材料科学和材料工程的基础理论。
材料科学概论课后习题及答案
![材料科学概论课后习题及答案](https://img.taocdn.com/s3/m/c5633e0af18583d049645975.png)
一、填空题:1.原子间的键合可分为化学键和物理键两大类。
其中化学键包括离子键、金属键和共价键。
2.铁碳合金可按含碳量来分类,含碳量低于2.11%的为碳钢(含碳量低于0.0218&的为工业纯铁),含碳量大于2.11%的为铸铁。
3.以锌为唯一的或主要的合金元素的铜合金称为黄铜。
4.传统上,陶瓷的概念是指所有以黏土为主要原料与其他天然矿物质原料经过粉碎加工、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。
5.按照陶瓷坯体结构不同和坯体致密度不同,把陶瓷制品分为两大类陶器和瓷器。
6.陶瓷的微观结构是指晶体结构类型、对称性、晶格常数、原子排列情况及晶格缺陷等,分析京都可达数挨。
7.陶瓷的显微结构是指在光学显微镜(如金相显微镜、体式显微镜等)或是电子显微镜(SEM/TEM)下观察到的陶瓷内部的组织结构,也就是陶瓷的各种组成(晶相、玻璃相、气相)的形状、大小、种类、数量、分布及晶界状态、宽度等,观察范围为微米数量级。
8.高聚物的静态粘弹性行为表现有蠕变、应力松弛。
9.聚合物在溶液中通常呈无规线团构象,在晶体中呈锯齿形或螺旋形。
10.制作碳纤维的五个阶段分别是拉丝、牵伸、稳定、碳化和石墨化。
11.复合材料通常有三种分类法,分别是增强材料、基体材料、纤维材料。
12.所谓纳米材料,从狭义上说,是有关原子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料的总称。
从广义上说,纳米材料是指晶粒或晶界等显微构造等达到纳米尺寸(<100nm)的材料。
13.信息材料是指与信息技术相关,用于信息收集、储存、处理、传输和显示的各类功能材料。
二、名称解释:1.加工硬化:金属随变形程度的增大,强度和硬度上升而塑性和韧性下降的现象。
2.热处理:p673.白口铸铁:p814.玻璃相:p1275.晶体相:p1266.气相:p1287.结构陶瓷:p117 8.功能陶瓷:p118 9.球晶:p164 10.取向:高分子链在特定的情况下,沿特定方向的择优平行排列,聚合物呈各向异性特征。
材料科学概论-纲要
![材料科学概论-纲要](https://img.taocdn.com/s3/m/90a4b3ef102de2bd96058890.png)
7个晶系中,共有 个晶系中, 个晶系中 14种空间点阵型式 种空间点阵型式
(Types of Spacial Lattices)
按晶格常数的不 晶格常数的不 组合可将晶胞 同组合可将晶胞 分为7种类型, 对应7 对应7个晶系 (Crystal system)
大部分材料是由2种或更多种元素组成的。 大部分材料是由2种或更多种元素组成的。多 元晶体材料中各组元原子可能以2 元晶体材料中各组元原子可能以2种不同的方 式分布:固溶体和化合物。 式分布:固溶体和化合物。
• 原子、分子间的结合力:是原子、分子之间吸 原子、分子间的结合力:是原子、 结合力 引力和排斥力的合力 合力。 引力和排斥力的合力。
离子键 化学键 共价键 金属键 范德华键 物理键 氢键
• 结合键
• 晶体:原子以周期性重复方式在三维空间有规 晶体: 则排列的固体,否则称为非晶体 非晶体。 则排列的固体,否则称为非晶体。
第二节 材料的合成与加工
④高分子聚合物常用的挤出、压制、压延等方法。 高分子聚合物常用的挤出、压制、压延等方法。 ⑤焊接和黏接技术 ⑥为改善材料的性能,还要利用热处理技术 为改善材料的性能, • 材料选用时必须考虑材料的可加工性 如铸造过程产生的疏松、空洞、成分偏析, 如铸造过程产生的疏松、空洞、成分偏析,压力 加工过程中产生的加工硬化等。 加工过程中产生的加工硬化等。
• 材料的使用性能:指材料在服役条件下所表现 材料的使用性能: 使用性能 的特性,它是材料性质与服役条件、 的特性,它是材料性质与服役条件、产品设计 及加工融合在一起所决定的要素, 及加工融合在一起所决定的要素,其度量指标 有寿命、速度、能量效率、 有寿命、速度、能量效率、安全性和寿命期及 费用等。 费用等。 • 材料的物理、化学、力学性质都是成分和结构 材料的物理、化学、 的体现,它们决定着材料的使用范围。 的体现,它们决定着材料的使用范围。
材料基础-第一章材料科学概论
![材料基础-第一章材料科学概论](https://img.taocdn.com/s3/m/693eba2a580216fc700afdd5.png)
第 四,不同类型的材料是可以相互替代和 补充,充分发挥各种材料特有的优异性能。 例如,通过对不同材料之间的复合,可以 获得结构与性能明显优于原组分材料的性能。 此外,金属材料、高分子材料和 陶瓷材料 如果一直自成体系,缺乏沟通,互不了解,就 不利于学科的协调发展和创新,更不利于集各 个单一材料的优异性能于一体,研制出性能更 为优越的新型复合材料。 正是在这样的背景下,一门新的综合性学 科-材料科学诞生了。
1.4. 2 材料科学与工程 1. 材料科学 材料科学是研究材料的组成、结构与材 料性质之间关系的一门学科。 简言之,材料科学是研究材料的组织、 结构与性质的相互关系。 它是从化学的角度,研究材料的化学组 成、原子结构、原子结合键、物相及合成方 法; 从晶体学和固体物理学的角度,分析和 讨论材料的形态、结构及其性能。
2. 材料科学与工程 材料科学与工程是研究有关材料的组成、 结构、制备工艺与其性能及使用效能以及它们 之间相互关系的技术开发及其应用的科学。 材料科学与工程的研究内容可用四面体图 来表示(图1-1), 即材料科学与工程四要素的 相互关系: 合成与制备(synthesis-preparation)、 组成与结构(composition - structure)、 性质(property) 性能(performance)以及它们之间的关系。
1.2 材料的分类 材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是 社会进步文明程度的标志,是一切科学技术与工 程技术的物质基础。它与世界科技发展、国家经 济建设和日常生活密切相关。 在20世纪70年代,人们已把信息、材料和能 源列为现代文明的三大支柱;20世纪80年代以高 新技术为代表的新技术革命,把新材料、信息技 术和生物技术列为重要标志;21世纪,美国把与 材料密切相关的四大技术:纳米技术、生物技术、 信息技术和认知技术列为发展的重中之重。 材料不仅非常重要,而且种类繁多,目前主 要有如下几种分类方法:
材料科学导论(二)ppt课件
![材料科学导论(二)ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/e46740f6195f312b3169a599.png)
划痕硬度试验法
中国海洋大学材料学院
第四节 材料的力学性能指标
三、材料的其他力学性能
1、材料的疲劳性能指标 指在指定疲劳寿命下,材料能承受的上 限循环应力。分为对称循环疲劳强度和不对
称循环疲劳强度。应力包括弯曲、拉伸和扭
转等。
中国海洋大学材料学院
第四节 材料的力学性能指标
三、材料的其他力学性能
2、材料的磨损指标 磨损是指在摩擦作用下,材料表面逐渐 损伤的现象。
肖氏硬度:将一定质量的钢球,在一定高度下落
撞击材料,测量回弹高度
中国海洋大学材料学院
硬度指材料抵抗局部塑性变形的能力
布氏硬度
中国海洋大学材料学院
维氏硬度
硬度指材料抵抗局部塑性变形的能力
中国海洋大学材料学院
洛氏硬度
硬度指材料抵抗局部塑性变形的能力
莫氏硬度是以材料抵抗刻划的能力作为衡量硬度的 依据
五、材料的腐蚀性能
六、材料的老化
中国海洋大学材料学院
第五节 材料的其他性能
一、材料的热学性能
1. 材料的热容:表示材料吸收热量的能力,用单位 质量材料温度升高1度所吸收的热量表示 2. 材料的热膨胀:表示材料受热后外型尺寸变化的
中国海洋大学材料学院
第三节
二、材料的结构层次
1. 材料的元素组成 2. 材料的分子结构
材料的结构
3. 材料的超分子结构(凝聚态结构) 4. 材料的晶体结构(聚集态结构) 5. 材料的相态结构 6. 材料的宏观结构(物理结构)
中国海洋大学材料学院
二、材料的结构层次
1、材料的元素组成:组成材料的元素种类和相对数量
第一节
什么是材料科学?
材料的定义
材料科学是从事对材料本质的发现、 分析、认识、设计及控制方面的理论体系。 其目的在于揭示材料的行为,给予材 料属性的描述或建立模型,以及解释组成
《材料科学概论》课件
![《材料科学概论》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/512b10a36394dd88d0d233d4b14e852459fb3911.png)
陶瓷材料的应用
总结词
耐高温、硬度高
详细描述
陶瓷材料具有优良的耐高温和硬度高的特性,广 泛应用于高温炉具、航空航天、机械等领域。
总结词
绝缘性好、化学稳定性高
陶瓷材料的应用
详细描述
陶瓷材料具有良好的绝缘性能和化学稳定性,能够适应各种恶劣 环境下的使用需求。
总结词
生物容性和生物活性,能够促进骨组织 再生和修复。
02
CATALOGUE
材料的性质
材料的物理性质
导热性
光学性质
描述材料传输热量的能力。金属通常 具有良好的导热性,而隔热材料如玻 璃纤维或泡沫则具有较低的导热性。
涉及材料对光的吸收、反射和折射等 特性。例如,镜子利用玻璃的高反射 性,而透明玻璃则允许光线通过。
电导率
衡量材料传导电流的能力。金属是电 的良导体,而塑料和陶瓷则是电的不 良导体。
材料的化学性质
耐腐蚀性
材料抵抗化学物质(如酸、碱、 盐等)腐蚀的能力。例如,不锈 钢因其抗腐蚀性而在许多应用中
得到使用。
抗氧化性
材料在高温下抵抗氧化(即生锈或 腐蚀)的能力。某些金属如金和铂 具有很高的抗氧化性。
稳定性
材料在各种环境条件下保持其化学 性质的能力。例如,食盐在水中溶 解,但在干燥条件下会结晶。
高分子材料的应用
总结词
质轻、强度高
VS
详细描述
高分子材料具有质量轻、强度高的特点, 能够有效地减轻产品重量,提高使用性能 。
高分子材料的应用
总结词
绝缘、耐腐蚀
详细描述
高分子材料具有良好的绝缘性能和耐腐蚀性 ,能够适应各种复杂环境下的使用需求。
高分子材料的应用
总结词
高分子材料概论复习概括
![高分子材料概论复习概括](https://img.taocdn.com/s3/m/227d8a2f58fb770bf78a553b.png)
《高分子材料概论》第1章绪论1.2.1 塑料塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料。
它是以树脂为主要组分,加入各种添加剂,能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。
塑料的组成:1)树脂: 塑料的主要组分。
2)填充剂(填料): 提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。
3)增塑剂: 提高塑料的可塑性和柔软性4)稳定剂: 提高塑料对热、光、氧等的稳定性,延长使用寿命。
5)增色剂: 赋予塑料制品各种色彩。
6)润滑剂: 提高塑料在加工成形过程中的流动性和脱模能力,同时可使制品光亮美观。
7)固化剂: 与树脂发生交联反应,使受热可塑的线型结构变成热稳定好的体型结构。
8)其他: 还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。
塑料的分类(注意分类举例)1)按塑料热性质分类:热塑性塑料:受热时软化或熔融、冷却后硬化,韧性好,可反复成型加工。
聚乙烯、聚氯乙烯热固性塑料: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,立体网状结构,不可再生。
具有更好耐热性和抗蠕变能力。
酚醛树脂、环氧树脂2)按塑料的功能和用途分类:通用塑料:产量大、用途广、价格低的塑料,但性能一般,主要用于非结构材料。
聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯工程塑料:具有较高力学性能,能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。
具有较宽的温度适用范围,能在苛刻条件下长时间使用。
通用工程塑料:长期在100~150℃范围内应用的塑料聚酰胺、聚苯醚、聚甲醛、聚碳酸酯特种工程塑料:在150 ℃以上长期使用的塑料。
聚砜、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚芳酯功能塑料:导电塑料、导磁塑料、感光塑料等1.2.2 橡胶橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。
线形柔性高分子聚合物,以生胶为原料,加入适量配合剂而形成。
橡胶的结构特征:(1)分子链具有足够的柔性;(2)玻璃化温度比室温低得多:(3)在使用条件下不结晶或结晶较小,理想情况是在拉伸时可结晶,除去外力后结晶又消失,网状结构橡胶的组成:橡胶是以生胶为主要成分,添加各种配合剂和增强材料制成的。
材料科学概论复习指导
![材料科学概论复习指导](https://img.taocdn.com/s3/m/c1e803c5aa00b52acfc7ca2f.png)
材料科学概论复习指导一.课程主要内容:材料科学概论主要包括金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料、复合材料和新材料等内容,主要介绍了材料科学的常用术语、基础理论、各类材料的性能和应用以及材料科学与工程的四要素之间的相互关系等。
了解材料的分类、各种材料的性能及材料科学的研究方法与新材料的研究情况,掌握材料科学的研究内容、四要素的含义以及其他材料科学的基础理论,建立微观结构与宏观性能的联系,能从常见材料的内部结构、性能和应用方面做简单的分析。
二.主要知识点第一章绪论材料科学、材料工程、材料科学与工程的定义、材料的定义与分类重点及难点:理解材料科学、材料工程、材料科学与工程的定义,材料的定义与分类。
第二章材料学纲要掌握四要素及晶体非晶体含义定义,了解点阵、空间点阵、晶胞、七大晶系的构成、多晶材料的固溶体、化合物及其组成,点、线、面缺陷概念,位错的概念;了解各种检测手段,掌握结构失效的四周形式及定义重点及难点:材料学的概念及材料学的四要素第三章金属材料掌握固态金属材料的分类、纯铁物理性质,了解Fe-C相图,掌握共晶、共析、包晶转变及碳在铁中的三种固溶体,了解碳钢的分类、钢的加热、冷却时的组织转变,掌握钢常规热处理的四种方式及其定义,了解合金钢的定义、分类及合金元素在钢中的作用,了解铸铁的石墨化过程、铸铁的组织分类及性能特点,了解铝镁钛铜及其合金的特性、分类,了解轴承合金的特点重点及难点:掌握Fe-C相图、几种热处理方式及主要合金元素的作用、有色金属固溶强化的特点、铸铁的球化处理第四章无机非金属材料掌握无机非金属材料的构成及特点,掌握陶瓷材料的相组成和晶体缺陷及特点,掌握普通陶瓷结构陶瓷的分类、特点及相关生产工艺,了解功能陶瓷各类材料的特点及应用,掌握气硬性无机胶凝材料的定义,了解气硬性胶凝材料石灰石膏的生成及特点,了解水泥玻璃的构成、特性及生成方法重点及难点:掌握无机非金属材料结构,不同陶瓷材料的生产工艺及其主要组成第五章高分子材料掌握高分子材料的基本概念如链结构、聚合度、立体规整性、不同分子量的表述方法、缩聚、结构单元、共聚物、高分子合金等,掌握高分子的结构构成要素,了解高分子的发展历史,高分子合成的主要反应,高分子的结构及其对性能的影响,掌握链式聚合、自由基聚合等反应的特征、阴阳离子聚合反应的特点,了解聚烯烃、ABS、PA等典型的高分子品种重点及难点:掌握高分子材料的结构、不同几种主要的合成工艺及影响因素特点第六章复合材料掌握复合材料的分类、性能特点及发展趋势,掌握复合材料的复合原理、增强及增韧机理,掌握不同种类复合材料的界面作用机理,熟悉不同种类复合材料的构成特点及用途重点及难点:掌握复合材料的复合原理第七章新材料了解纳米材料、生物材料和超导材料等新材料的结构、制备方法、性能与应用。
《材料科学概论》课件
![《材料科学概论》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/0c4b5007bf1e650e52ea551810a6f524ccbfcbc1.png)
02
材料的基本性质
材料的物理性质
导热性
描述材料传输热量的能力。金属 通常具有良好的导热性,而隔热 材料如玻璃纤维或泡沫塑料则具 有较低的导热性。
电导率
衡量材料传导电流的能力。金属 是电的良导体,而塑料和陶瓷则 是电的不良导体。
光学性质
涉及材料对光的行为,如反射、 折射、吸收和散射等。例如,镜 子利用其高反射性来反射光。
详细描述
材料科学是研究材料的组成、结构、性能及其应用的学科,旨在通过实验、理论分析和计算模拟等方法,探索材 料的内在规律和特性,为新材料的研发和应用提供理论支持。
材料科学的重要性
总结词
材料科学在人类文明进步、科技发展、国民经济等方面具有重要作用。
详细描述
材料科学是现代工业和科技发展的重要基础,对人类文明进步和国民经济具有重要意义。新材料的研 发和应用为能源、环保、医疗、交通等领域提供了关键技术支持,推动了科技进步和社会发展。
磁学性能测试
包括磁导率、磁化强度、矫顽力等, 用于研究材料对磁场的作用和响应。
材料的化学性能测试
化学稳定性测试
包括耐腐蚀性、抗氧化性、耐候性等,用于 评估材料在化学环境中的稳定性。
腐蚀性能测试
包括电化学腐蚀、化学腐蚀等,用于评估材 料在特定环境中的耐腐蚀能力。
催化性能测试
通过研究材料对化学反应的催化作用,了解 其反应机理和活性。
硬度测试
通过测量材料表面抵抗被压入或划痕的能力 ,反映其硬度。
材料的其他性能测试
生物性能测试
针对生物相容性、生物活性等进行测试,用于评 估材料在生物医学领域的应用潜力。
渗透性测试
针对气体、液体等在材料中的渗透行为进行测试 ,用于评估材料的密封性能等。
材料科学概论(一)第一章作业 名词解释 (1) PTFE 聚四氟乙烯、铁氟龙
![材料科学概论(一)第一章作业 名词解释 (1) PTFE 聚四氟乙烯、铁氟龙](https://img.taocdn.com/s3/m/90633f2ebcd126fff7050bfd.png)
材料科學概論(一)第一章作業名詞解釋(1)PTFE 聚四氟乙烯、鐵氟龍化學式是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。
聚四氟乙烯廣泛應用於各種需要抗酸鹼和有機溶劑的場合,並被用來製作不粘鍋以及乾式變壓器。
聚四氟乙烯很軟,因此經常用於塗層。
(2)PVC 聚氯乙烯、化學式-(CH2CHCl)-n是一種使用一個氯原子取代聚乙烯中的一個氫原子的高分子材料。
由於其防火耐熱作用,聚氯乙烯被廣泛用於各行各業各式各樣產品。
(3)PS 聚苯乙烯、化學式是一種無色透明的熱塑性塑料。
具有高於攝氏100度的玻璃轉化溫度聚苯乙烯的化學穩定性比較差,溫度超過75到95°C會釋放出苯乙烯。
易被強酸強鹼腐蝕(如未經稀釋的橙汁),但可以被多種有機溶劑溶解,如丙酮、乙酸乙酯。
不抗油脂,受到紫外光照射後易變色。
聚苯乙烯質地硬而脆,無色透明,可以和多種染料混合產生不同的顏色。
發泡聚苯乙烯(俗稱保麗龍)也被用於建築材料,具吸音、隔音、隔熱等效果。
(4)PE 聚乙烯、化學式- (CH2-CH2) n -是日常生活中最常用的高分子材料之一,大量用於製造塑料袋聚乙烯抗多種有機溶劑,抗多種酸鹼腐蝕,但是不抗氧化性酸,例如硝酸。
在氧化性環境中聚乙烯會被氧化。
(5)GFRP 玻璃纖維增強塑膠(Glassfiber Reinforced Plastic,俗稱玻璃鋼),是一種有機非金屬跟無機非金屬複合的塑膠基複合材料,包含機體和增強體兩部分。
GFRP具有良好的電絕緣性能和粘結性能,較高的機械強度和耐熱性,可塑性極強,成型收縮率小,體積較輕,施工方便。
(6)CFRP 碳纖維增強複合材料CFRP被廣泛運用於工程中,如橋樑加固、維修。
工程中結構因時間積累,產生結構破壞。
採用碳纖維結構加固、維修的方法是現代工程技術常用的方法。
CFRP還被廣泛應用在軍事,航空,體育用品,賽車等領域。
(7)PC 聚碳酸酯化學式是一種無色透明的無定性熱塑性材料,耐酸、耐油。
材料学科概论试题及答案
![材料学科概论试题及答案](https://img.taocdn.com/s3/m/88ed8161e97101f69e3143323968011ca200f75f.png)
材料学科概论试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 材料科学主要研究的是什么?A. 材料的加工工艺B. 材料的微观结构C. 材料的性能D. 材料的组成答案:C2. 下列哪项不是金属材料的特性?A. 导电性B. 导热性C. 可塑性D. 绝缘性答案:D3. 陶瓷材料通常具有哪些特性?A. 高强度B. 高韧性C. 高硬度D. 低密度答案:C4. 聚合物材料的玻璃化温度是指什么?A. 聚合物的熔点B. 聚合物的脆性温度C. 聚合物从玻璃态到高弹态的转变温度D. 聚合物的软化温度答案:C5. 纳米材料的尺寸通常在什么范围内?A. 1-100纳米B. 1-100微米C. 1-100毫米D. 1-100厘米答案:A二、填空题(每题2分,共20分)1. 材料科学中的“四要素”是指______、______、______和______。
答案:组成、结构、加工、性能2. 金属材料的强度和硬度通常随着______的增加而增加。
答案:晶粒尺寸的减小3. 陶瓷材料的断裂韧性通常比金属材料______。
答案:低4. 聚合物材料的分子链结构可以分为______和______。
答案:线型、支链型5. 纳米材料的表面效应是指随着材料尺寸的减小,其______所占比例增大。
答案:表面积三、简答题(每题10分,共30分)1. 简述材料的疲劳破坏机制。
答案:材料的疲劳破坏机制是指在循环应力作用下,材料内部缺陷逐渐扩展,最终导致材料断裂的过程。
2. 描述金属材料的塑性变形机制。
答案:金属材料的塑性变形机制通常涉及位错的滑移和攀移,以及晶粒的旋转和变形。
3. 聚合物材料的老化过程是如何发生的?答案:聚合物材料的老化过程通常涉及分子链断裂、交联以及氧化等化学反应,导致材料性能下降。
四、计算题(每题10分,共30分)1. 已知某金属的屈服强度为200 MPa,弹性模量为200 GPa,请计算该金属的弹性应变。
答案:弹性应变 = 屈服强度 / 弹性模量 = 200 MPa / 200 GPa =0.0012. 如果一个聚合物材料的玻璃化温度为100°C,其使用温度为50°C,请计算其相对温度。
复旦大学材料科学导论课后习题答案解析[搭配_石德珂《材料科学基础》教材]
![复旦大学材料科学导论课后习题答案解析[搭配_石德珂《材料科学基础》教材]](https://img.taocdn.com/s3/m/01e2063802020740be1e9bfc.png)
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。
--材料科学与工程概论 作者 杜双明 全书 第2章
![--材料科学与工程概论 作者 杜双明 全书 第2章](https://img.taocdn.com/s3/m/dcf869eff46527d3240ce0aa.png)
20
第2章 材料的基本性能
3.维氏硬度 维氏硬度是为了克服洛氏硬度只能测定硬度小于450 的较软材料和其标尺太多且不能直接换算的缺点而提出的 另一种硬度测试法。
21
第2章 材料的基本性能
图2-7 维氏硬度试验原理示意
22
第2章 材料的基本性能
2.1.3 疲劳极限与蠕变极限 1.疲劳极限 疲劳是指材料或构件在循环应力或应变作用下,经一
5
第2章 材料的基本性能
图2-1 退火低碳钢拉伸曲线示意图 (a) 载荷 - 伸长曲线;(b) 工程应力 - 应变曲线
6
第2章 材料的基本性能
图2-2 退火纯铜拉伸曲线示意图
7
第2章 材料的基本性能
图2-3 典型材料拉伸曲线示意图
8
第2章 材料的基本性能
1.弹性和弹性模量
物体在外力作用下其形状和尺寸发生了改变,当外力
吸收因子 反射因子、声波阻抗等
耐蚀性
表面腐蚀
标准电极电位、腐蚀速率、腐蚀强度、耐蚀 性等
老化
性能随时间下降
各种性能 随时间变 化的稳 定性, 如老化时 间、 脆点时间等
4
第2章 材料的基本性能
2.1 材料的力学性能
2.1.1 弹性、塑性及强度 材料的弹性、塑性及强度一般通过材料单向静拉伸试
验来测定。
2
第2章 材料的基本性能
材料分为天然材料和人工材料两大类。自然界赋予了 天然材料特有的组成、结构和天然属性(性能)。
3
第2章 材料的基本性能
性能类别 力学性能
物理性能 化学性能
表 2-1 材料使用性能的分类、表现行为及相应的性能指标
基本性能
- 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
• Honeycomb 蜂巢
• Adjacent 相邻的 • Dimensional 维度 • parallelepiped 平等六 面体 • Symmetry 对称 • Rapid 快速的 • Restriction 限制
Dense 密的
Core 核心
Diagonal 对角的 Share 分享 Regular 规则 hexagon 六角形、六边形 interstice 空隙、间隙
• Close packed crystal structures • Density computations • Types of solids ! Single crystal ! Polycrystalline ! Amorphous
5
Types of Solids
Crystalline material: atoms self-organize in a periodic array Single crystal: atoms are in a repeating or periodic array over the entire extent of the material Polycrystalline material: comprised of many small crystals or grains
! The hard spheres touch one another along cube diagonal the cube edge length, a= 4R/ 3 ! The coordination number, CN = 8 !Number of atoms per unit cell, n = 2 Center atom (1) shared by no other cells: 1 x 1 = 1 8 corner atoms shared by eight cells: 8 x 1/8 = 1 ! Atomic packing factor, APF = 0.68 15 ! Corner and center atoms are equivalent
Chapter 2. Atomic Structure, Bonding and the Structure of Crystalline Solids
---2nd partFra bibliotek1New words
Solid 固体 Arrange 排列 unit cell 单胞 Translation 平移(操作) coordination number 配位 数 Atomic packing factor 致 密度 single crystal 单晶 Polycrystalline 多晶 Amorphous 非晶 Array 阵列 Systematic 系统的 Sphere 球 Block 块、阻塞 Describe 描述 Generate 产生 Entire 完全、全部
Example: 2D honeycomb net can be represented by translation of two adjacent atoms that form a unit cell for this 2D crystalline structure. Example of 3D crystalline structure: Different choices of unit cells possible, generally choose parallelepiped unit cell with highest level of symmetry
11
!Number of atoms per unit cell, n = 4. (For an atom that is shared with m adjacent unit cells, we only count a fraction of the atom, 1/m). In FCC unit cell we have: 6 face atoms shared by two cells: 6 x 1/2 = 3 8 corner atoms shared by eight cells: 8 x 1/8 = 1 ! Atomic packing factor, APF = fraction of volume occupied by hard spheres = (Sum of atomic volumes)/(Volume of cell) = 0.74 (maximum possible)
Face-Centered Cubic (FCC) Crystal Structure (I)
! Atoms are located at each of the corners and on the centers of all the faces of cubic unit cell ! Cu, Al, Ag, Au have this crystal structure
Hexagonal Close-Packed Crystal Structure (I)
! HCP is one more common structure of metallic crystals ! Six atoms form regular hexagon, surrounding one atom in center. Another plane is situated halfway up unit cell (caxis), with 3 additional atoms situated at interstices of hexagonal (close-packed) planes ! Cd, Mg, Zn, Ti have this crystal structure
8
Metallic Crystal Structures
! Metals are usually (poly)crystalline; although formation of amorphous metals is possible by rapid cooling ! As we learned in Chapter 2-1, the atomic bonding in metals is non-directional no restriction on numbers or positions of nearest-neighbor atoms large number of nearest neighbors and dense atomic packing ! Atom (hard sphere) radius, R, defined by ion core radius - typically 0.1 - 0.2 nm ! The most common types of unit cells are the faced centered cubic (FCC), the body-centered cubic (BCC) and the hexagonal close-packed (HCP). 9
12
Face-Centered Cubic Crystal Structure (III)
!Corner and face atoms in the unit cell are equivalent !FCC crystal has APF of 0.74, the maximum packing for a system equal-sized spheres FCC is a close-packed structure !FCC can be represented by a stack of close-packed planes (planes with highest density of atoms)
3
• plane 晶面 • stacking 堆垛
Mismatch 错配
Annealing 退火
Anisotropy 各向异性
• sequence 序列
• divide 划分 • polymorphism 多晶型 性
Random 随机的
Texture 织构 short-range order 短程有 序
Amorphous: lacks a systematic atomic arrangement
6
Crystal structure
To discuss crystalline structures it is useful to consider atoms as being hard spheres with well-defined radii. In this hard-sphere model, the shortest distance between two atoms is one diameter. We can also consider crystalline structure as a lattice of points at atom/sphere centers.
• allotropy 同素异构
• crystallography 结晶学
4
Outline
How do atoms arrange themselves to form solids? • Fundamental concepts and language • Unit cells • Crystal structures ! Face-centered cubic ! Body-centered cubic ! Hexagonal closepacked
13
Body-Centered Cubic (BCC) Crystal Structure (I)
Atom at each corner and at center of cubic unit cell