材料导论总结

合集下载

2024年材料科学导论心得体会

2024年材料科学导论心得体会

2024年材料科学导论心得体会材料科学导论是一门综合性的学科,涉及到材料的基本原理、结构、性能等方面的知识。

通过学习这门课程,我对材料科学有了更深入的了解,并且也得到了许多宝贵的经验和体会。

首先,在学习材料科学导论的过程中,我明白了材料是我们生活中不可或缺的一部分。

无论是建筑材料、电子材料还是生物材料,都在不同程度上影响着我们的日常生活。

通过对各类材料的学习,我们能够更加了解材料的特性和应用,为未来的科研和工程应用提供基础。

其次,学习材料科学导论让我意识到了科学研究的重要性和困难性。

在学习过程中,我们了解到许多知名的科学家通过不断的实验和理论研究,为人类探索材料领域做出了巨大贡献。

然而,科学研究并非一蹴而就,需要长时间的努力和不断的尝试。

在现实生活中,科学家们往往需要面对种种困难和挑战,才能取得突破性的进展。

通过学习材料科学导论,我深刻认识到科学研究需要坚持不懈的精神和扎实的工作。

此外,学习材料科学导论也让我认识到了团队合作的重要性。

材料科学是一个复杂且多学科交叉的领域,需要不同专业背景的人员共同合作才能取得成功。

在课程中我参与了一些小组项目和实验,这些经历让我深刻认识到了合作的重要性。

合作能够让我们更好地发挥各自的优势,共同解决问题并取得更好的成果。

因此,在未来的学习和工作中,我会积极参与合作,互相学习、互相促进。

另外,学习材料科学导论也加深了我对材料的研究方法和实验技术的了解。

在课程中,我们学习了很多材料分析和测试的方法和技术,例如扫描电子显微镜、拉曼光谱等。

这些技术的应用可以帮助我们更准确地了解材料的结构和性能,并为后续的研究提供依据。

通过课程中的实验,我也亲身体验了一些材料的制备和检测过程,这让我更加深入地理解了材料科学的实践性和技术性。

在学习材料科学导论的过程中,我还注意到了材料科学的可持续发展和环境保护的重要性。

如今,人类面临着能源和环境等诸多挑战,寻找可持续的材料和技术已经成为一个迫切的需求。

材料导论总结

材料导论总结

第一章材料是宇宙间可用于制造有用物品的物质,是人类赖以生存的物质基础材料是人类文明的里程碑。

历史学家往往把制造工具的原材料作为社会发展的标志。

石器陶瓷青铜铁水泥钢硅高分子材料复合材料信息功能工程结构能源纳米生物智能化生态新材料技术是工业革命和产业发展的先导材料的发展史就是科学技术的发展史材料的可持续发展战略与生态环境材料材料按物理、化学性质分:金属无机非金属有机高分子复合材料科学与工程(MSE)材料成分-结构-合成与加工-性能-使用效能第二章材料性能:工艺性能是指制造工艺过程种材料适应加工的性能。

使用性能是指材料制成零件或产品后,在使用过程中能适应或抵抗外界对它的力、化学、电池、温度等作用而必须具有的能力。

载荷类型:静载荷、动载荷、变载荷载荷F(力)伸长量ΔL拉伸曲线应力σ应变ε应力-应变曲线名义工程试样能恢复到原状称为弹性形变卸去载荷后,试样不能恢复到原状,即有残余形变试样产生永久残余形变而不断裂的变形为塑性形变弹性极限:材料产生完全弹性形变时所承受的最大应力值弹性模量:金属材料在弹性状态下的应力与应变比值 E=σ/ε Mpa塑性:断裂前材料发生不可逆永久变形的能力断后伸长率:试样拉断后标距的伸长与原始标距之比δ=(L1-L0)/L0 mm断面收缩率:试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比ψ=(S0-S1)/S0 mm2屈服强度:载荷不增加而材料还继续伸长的现象为屈服,材料开始屈服时对应的应力σs 抗拉强度:材料在试样拉断前所承受的最大应力σb硬度是衡量金属材料软硬程度的指标布氏硬度HB(S,W):试应力F 直径D淬火钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间后卸除试应力,测量压痕直径d,计算出压痕球缺表面积S所承受的平均应力值洛氏硬度HR:工厂中应用最广泛的测试方法。

锥顶角为120的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球为压头,在规定载荷作用下压入被测金属表面,测定压痕深度疲劳极限:循环应力应变局部永久性累积损伤突然发生完全断裂蠕变:金属材料在较高温度和应力作用下产生缓慢塑性形变蠕变极限:在T下和规定试验时间t内,使试样产生一定蠕变伸长量的应力冲击吸收功最常用冲击试验方法:摆锤式一次性冲击试验摩擦:两个相互接触的物体或物体与介质间相对运动时出现的阻碍作用磨损:由于摩擦而导致材料表面逐渐损失以致表面损伤的现象电阻率:阻碍电流流动的度量数值上等于单位长度和单位面积的导电体电阻值只与材料性质有关Ωm电导率:电阻率倒数σ=S/m 其值越大,材料导电性能越好超导电性:一定的低温条件下材料突然失去电阻的现象性能指标:临界转变温度Tc 临界磁场Hc 临界电流密度Jc影响材料导电性的因素温度化学成分晶体结构杂质金属电阻率随温度升高而增大锑铋镓反例冷塑性变形是金属电阻率增大合金化对导电性有显著影响磁化:材料中磁矩排列时取向趋于一致而呈现出一定的磁性磁化率:M/H=χ磁导率:B/H=μ抗磁性:材料被磁化后,磁化矢量与外加磁场方向相反顺磁性:………相同磁化曲线:磁感应强度或磁化强度与外加磁场强度的关系曲线磁滞回线:磁化一周得到一个闭合回线磁滞效应:磁感应强度的变化总落后与磁场强度的变化磁滞损耗:回线所包围的面积相当于磁化一周所产生的能量损耗软磁回线:瘦小高磁导率高饱和磁感强度较小矫顽力小磁滞损失硬磁回线:肥大较大矫顽力和剩磁硬磁由称永磁材料热容:在没有相变和化学反应下,材料温度升高1K时所吸收的热量J/K比(质量)热容:单位质量材料的热容J/(kgK) 摩尔热容J/(molK)热膨胀:物体的体积或长度随温度升高而增大的现象线膨胀系数:α温度上升1K,单位长度的伸长量,单位K-1 随温度升高而加大热传导:当固体材料一端的温度比另一端高时,热量就会从热端自动地传向冷端热导率:一定温度梯度下,单位时间通过单位垂直面积的热量J/(mKs)腐蚀是物质的表面因发生化学或电化学反应而受到破坏的现象材料的腐蚀是一种自发进行的过程,是物质由高能态向低能态的转变形式化学腐蚀:金属表面与非电解质直接发生化学反应而引起的破坏电化学腐蚀:金属表面与电解质溶液发生电化学反应引起的破坏老化:外观变化物理性能变化力学性能变化第三章材料结构组成材料原子(或离子,分子)的结构组成材料原子(或离子、分子)间的结合金属离子共价分子组成材料原子(或离子、分子)的排列晶体非晶体混合材料结构内存在缺陷面缺陷线缺陷点缺陷质子数Z决定元素本性核内质子和中子总数决定原子量原子直径埃A为单位A=10-10m 量子力学:微观粒子的波粒两象性海森堡测不准原理薛定谔方程根据结合键的不同状态,可把凝聚态分成五大类:液体液晶橡胶态玻璃态晶态结合键:原子间吸引力和排斥力合力结果离子键:正离子和负离子由于静电引力相互吸引,当它们充分接近时会产生排斥,引力,斥力相等即形成稳定的离子键。

材料导论重点及归纳

材料导论重点及归纳

1、材料的定义与分类材料是人类用来制造有用的构件、器件或物品的物质。

材料与物质的区别:①对材料而言,可采用“好”或“不好”等字眼加以评价,对物质则不能这样;②材料总是和一定的用途相联系的;③材料可由一种物质或若干种物质构成;④同一种物质,由于制备方法或加工方法的不同,可成为用途各异的不同类型的材料。

按化学组成和结构特点:金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料按材料性能:结构材料、功能材料按使用领域:建筑材料、电子材料、耐火材料、医用材料...2、材料的地位和作用材料是人类社会发展的基础和先导,是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。

材料、能源、信息被称为人类社会的“三大支柱” 。

纵观人类利用材料的历史,可以清楚地看到,每一种重要新材料的发现和应用,都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。

材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革,甚至引起一次世界性的技术革命,大大地加速社会发展的进程,从而把人类物质文明推向前进。

人类文明的发展史就是材料的发展史材料的发展史就是人类文明的发展史石器时代、青铜器时代、铁器时代、? ? ?、半导体时代新材料是高技术发展的基础,是工业革命和产业发展的先导3、材料的性质材料性质:是材料的功能特性和效应的描述,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:强度、硬度、刚度、塑性、韧性材料在力的作用下所表现出的特性即为材料的力学性质。

(1)弹性模量弹性模量是指材料在弹性极限范围内,应力与应变(即与应力相对应的单位变形量)的比值,用E 表示,即:(2)强度在外力作用下,材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。

(有多种强度类型)材料在外力作用下发生塑性变形的最小应力叫屈服强度,用 d S表示。

工程上规定,试样产生0.2%塑性变形时的应力值为该材料的条件屈服强度,记为 d 0.2。

抗拉强度是将试样在拉力机上施以静态拉伸负荷,使其破坏(断裂)时的载荷。

大学材料导论知识点总结

大学材料导论知识点总结

大学材料导论知识点总结一、材料的基本概念1、材料的定义:材料是人类使用的各种原始、半成品和成品物质的统称。

它们通常包括金属、陶瓷、高分子材料、复合材料等,并且广泛应用于工业、建筑、医疗、航天航空等领域。

2、材料的分类:可以根据不同的属性将材料划分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。

金属材料包括铁、铜、铝等金属元素及其合金;非金属材料包括陶瓷、高分子材料等;复合材料是由两种或两种以上不同种类的材料组成的混合材料。

3、材料的性能:材料的性能包括力学性能、物理性能、热学性能、电学性能、化学性能等。

在材料导论中,学生将学习如何通过实验或者理论计算等方法来评价和分析材料的各种性能。

二、材料的结构和性质1、金属材料的结构和性质:金属材料通常以金属原子通过金属键连接而成的结晶结构,具有良好的导电、导热、可塑性和韧性等性质。

在材料导论课程中,学生将学习如何通过晶体学和相变等知识来理解和分析金属材料的结构和性质。

2、非金属材料的结构和性质:非金属材料通常以共价键或者离子键连接而成的分子、离子或原子结构,具有较好的绝缘、耐热、耐腐蚀等性质。

学生将学习如何通过结构化学等知识来理解和分析非金属材料的结构和性质。

3、复合材料的结构和性质:复合材料由两种或两种以上不同种类的材料组成,它具有各种不同种类材料的优点,并且能够弥补各种不同种类材料的缺点。

在材料导论中,学生将学习复合材料的组成、制备方法、结构和性质等知识。

三、材料的应用和研究方法1、材料的应用:材料广泛应用于工业、建筑、医疗、航天航空等领域。

在材料导论课程中,学生将学习各种材料的应用领域、特点以及相关的工程实例。

2、材料的研究方法:为了解释和分析材料的结构与性质,学者们提出了许多研究材料性质的方法。

例如,X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等方法可以用来研究材料的结构;拉伸实验、冲击实验、硬度实验等方法可以用来研究材料的力学性能。

在材料导论中,学生将学习这些研究方法的原理、应用和操作技巧。

材料导论期末考点总结

材料导论期末考点总结

材料导论期末考点总结材料导论是一门综合性的学科,广泛涉及材料科学、材料工程以及相关学科的知识体系。

期末考试是对学生对所学知识的综合应用能力的考察,理解和掌握期末考点对于顺利通过考试至关重要。

本文将对材料导论期末考点进行总结,以便学生在复习时有针对性地了解和把握重点内容。

一、晶体和晶体缺陷1.晶体的结构和性质:晶格、晶体结构类型、晶体的性质与晶格结构之间的关系。

2.晶体缺陷的分类和特点:点缺陷、线缺陷、面缺陷的具体分类和特点。

3.晶体缺陷的原因和形成机制:热原子运动、拉伸和压缩等外力、辐射等原因引起晶体缺陷形成的机制。

4.晶体缺陷对材料性能的影响:晶体缺陷对导电性、导热性、塑性、疲劳性等材料性能的影响。

二、金属材料的结构和性能1.金属晶体结构:简单立方、面心立方、体心立方晶体结构的特点和性质。

2.金属的力学性能:塑性和韧性的概念、强度、硬度、延性、弹性模量等力学性能的定义和计算方法。

3.金属的物理性能:导电性、导热性、合金化等物理性能的定义、计算和提高途径。

三、陶瓷材料的结构和性能1.陶瓷晶体结构:离子晶体结构的特点、堆垛方式、层间间隔和离子间离心距的关系。

2.陶瓷的物理性能:绝缘性、压电性、磁性、光学性质等物理性能的定义、计算和提高途径。

3.陶瓷的力学性能:脆性的概念、强度、硬度、韧性等力学性能的定义和计算方法。

四、高分子材料的结构和性能1.高分子链结构:线性链、支化链和交联链的结构特点和分子量对聚合物结构和性能的影响。

2.高分子的物理性能:热稳定性、熔融性、黏度、玻璃化转变温度等物理性能的定义和计算方法。

3.高分子的力学性能:强度、韧性、刚性、弹性恢复性等力学性能的定义和计算方法。

五、复合材料的结构和性能1.复合材料的组成和结构:基体材料、增强材料和界面相的特点和组成关系。

2.复合材料的力学性能:强度、韧性、疲劳性、层间剪切强度等力学性能的定义和计算方法。

3.复合材料的物理性能:导电性、导热性、热稳定性等物理性能的定义和计算方法。

材料物理导论总结

材料物理导论总结

第一章:材料的力学形变:材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化,称为形变力学性能机械性能:材料承受外力作用,抵抗形变的能力及其破坏规律,称为材料的力学性能或机械性能应力:材料单位面积上所受的附加内力称应力.法向应力应该大小相等,正负号相同,同一平面上的两个剪切应力互相垂直.法向应力导致材料的伸长或缩短,剪切应力引起材料的切向畸变.应变:用来表征材料受力时内部各质点之间的相对位移.对于各向同性材料,有三种基本的应变类型.拉伸应变,剪切应变,压缩应变.拉伸应变:材料受到垂直于截面积的大小相等,方向相反并作用在同一直线上的两个拉伸应力时材料发生的形变.剪切应变:材料受到平行于截面积的大小相等,方向相反的两剪切应力时发生的形变.压缩应变:材料周围受到均匀应力P时,体积从起始时的V0变化为V1的形变.弹性模量:是材料发生单位应变时的应力,表征材料抵抗形变能力的大小,E越大,越不易变形,表征材料的刚度越大.是原子间结合强度的标志之一.黏性形变:是指黏性物体在剪切应力作用下发生不可逆的流动形变,该形变随时间的增大而增大.剪切应力小时,黏度与应力无关,随温度的上升而下降.牛顿流体:服从牛顿黏性定律的物体称为牛顿流体.在足够大的剪切应力下或温度足够高时,无机材料中的陶瓷晶界,玻璃和高分子材料的非晶部分均会产声黏性形变,因此高温下的氧化物流体,低分子溶液或高分子稀溶液大多属于牛顿流体,而高分子浓溶液或高分子熔体不符合牛顿黏性定律,为非牛顿流体.塑性:材料在外应力去除后仍能保持部分应变的特性称为塑性.晶体塑性形变两种类型:滑移和孪晶.延展性:材料发生塑性形变而不断裂的能力称为延展性.μ泊松比,定义为在拉伸试验中,材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加率之比.滑移是指在剪切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分发生平移滑动,在显微镜下可观察到晶体表面出现宏观条纹,并构成滑移带.滑移一般发生在原子密度大和晶向指数小的晶面和晶向上.材料的滑移系统往往不止一个,滑移系统越多,则发生滑移的可能性越大.实际晶体材料的滑移是位错缺陷在滑移面上沿滑移方向运动的结果:位错运动所需的剪切应力比使晶体两部分整体相互滑移所需的应力小的多.蠕变:蠕变是在恒定的应力作用下材料的应变随时间增加而逐渐增大的现象.影响因素:温度、应力、组分、晶体键型、气孔、晶粒大小、玻璃相等.无机材料的蠕变理论:位错蠕变理论,扩散蠕变理论,晶界蠕变理论.黏弹性:材料形变介于理想弹性固体和理想黏性液体之间,既具有固体的弹性又有液体的黏性,称为黏弹性.时温等效原理力学松弛现象有蠕变,应力松弛静态力学松弛,滞后和力损耗动态力学松弛晶界:是结构相同而取向不同晶体之间的界面.高分子材料的力损耗与温度和频率的关系:1.高分子材料在玻璃化温度Tg以下受到应力时,相应的应变很小,主要由键长和键角的改变引起,速度快到几乎能跟得上应力的变化,因此&很小,tan&也小;温度升高到Tg附近时,以玻璃态向高弹态过渡,链段开始运动,此时材料的粘度很大,链断运动收到的摩擦阻力很大,高弹应变明显落后于应力的变化,因此tan&出现极大值;温度更高时应变大,而且链断运动比较自由,&变小,tan&也小;温度很高时,材料从高弹态向粘流态过渡,分子链段间发生互相滑移,导致力损耗急剧增加,tan&急剧增大.2.高分子材料在应力变化的频率较低时,分子链断运动基本能跟上应力的变化,tan&很小;频率很高时,分子链断完全跟不上应力的变化,tan&也很小;而当频率中等时,分子链断运动跟不上应力的变化,使tan&出现极大值,此时材料表现出明显的粘弹性.应力松弛:是指在恒定的应变时,材料内部的应力随时间增长而减小的现象.机械强度:材料在外力作用下抵抗形变及断裂破坏的能力称为机械强度.根据外力作用形式,可分为抗拉强度,抗冲强度,抗压强度,抗弯强度,抗剪强度.材料在低温下大多脆性断裂;高温下大多韧性断裂.麦克斯韦模型:应变恒定时,应力随时间指数衰减;形变一定,力减小.应力松弛沃伊特模型:应力恒定时,形变随时间增大而增大;力一定,形变增大.蠕变延展性材料拉伸时有可塑性功,可阻碍断裂.第二章:材料的热学热力学与统计力学的关系:热力学是用宏观的方法,研究热运动在宏观现象上表现出来的一些规律,是从能量转化的观点来研究物质的热性质;而统计力学则从物质的微观结构出发,应用微观粒子运动的力学规律和统计方法来研究物质的热性质.热力学第二定律:克劳修斯说法不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化.开尔文说法不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功而不引起其他的变化.低温时:Cp≈Cv高温时:Cp>Cv,定压加热时,物体除升温外,还会对外做功,升高单位温度需吸更多热量.经典理论:①定压下单一元素的摩尔热容Cv=25J/Kmol②化合物材料摩尔热容等于构成该化合物分子各元素摩尔热容之和.③1摩尔固体的总能量:E=3NkT=3RT;摩尔热容Cv=3Nk=3R ≈25J/Kmol晶格热振动:晶体中的原子以平衡位置为中心不停地振动,称其为“晶格热振动”声子:晶格振动的能量是量子化的,以hv为单元来增加或减少能量,称这种能量单元为“声子”.金属材料的总热容为声子和电子两部分的共同贡献.固体材料热膨胀的本质:在于晶格点阵实际上在做非简谐运动,晶格振动中相邻质点间的作用力实际上是非线性的,点阵能曲线也是非对称的.体胀系数近似等于三个线胀系数之和.热传导:是指材料中的热量自动的从热端传向冷端的现象.固体材料热传导:主要由晶格振动的格波来实现;高温时还可能由光子热传导.材料热传导的微观机理:1.声热子传导2.光热子传导3.电子热传导金属主要含孔率大的陶瓷热导率小,保温.热稳定性:是指材料承受温度的急剧变化而不致碎裂破坏的能力.裂纹的产生和扩展与材料中积存的弹性应变能和裂纹扩展所需的断裂表面能有关.材料的抗热应力损伤性正比于断裂表面能,反比与弹性应变能释放率.第三章:材料的电学金属自由电子气模型费米电子气模型:该模型认为金属材料的原子失去价电子成为带正电的离子实,而价电子在离子实的正电背景下能自由移动,既满足电中性条件,也不会因价电子间的库伦斥力而散开,这种自由电子还服从泡利不相容原理,其能量分布满足费米-狄拉克分布函数能带理论:采用“单电子近似法”来处理晶体中的电子能谱.单电子近似法:来处理晶体中电子能谱①固体原子核按一定周期性固定排列在晶体中②每个电子是固定原子核势场及其它电子的平均势场中运动电子型电导:①导电载流子是电子或空穴即电子空位②具有“霍尔效应”③例:硅、锗和砷化镓等晶态半导体材料以及许多导体材料杂质和缺陷的影响:使严格周期性排列原子产生的周期性势场受到破坏,在禁带中引入允许电子所具有的能量状态即能级;这种禁带中的能级对半导体材料性质有重要的影响.杂质能级与允带能级的区别:允带能级可容纳自旋方向相反的两个电子.施主杂志能级只可能有:1.中性施主被一个电子占据2.电离施主没有被电子占据.本征是指半导体本身的特征.半导体的载流子浓度:实际的半导体总含有或多或少的杂质,但当杂质浓度很小或者温度足够高时,由价带到导带的本征激发所产生的载流子可超过杂质电离产生的载流子,这时载流子浓度主要由半导体本征性质所决定,而杂质影响可忽略不计,也称这种半导体为本征半导体.本征载流子浓度ni随温度T升高呈指数增大,ni随禁带宽度Eg成指数减小.导带中电子浓度n.和价带中空穴浓度P.受温度T和费米能级Ef的影响.电子型电导:Rh霍尔系数只与材料的载流子种类浓度有关;“磁阻效应”可分为物理磁阻和几何磁阻.施主和受主杂质同时存在时,半导体的导电类型决定于浓度大的杂质.本征载流子浓度ni随温度升高呈指数增大,随禁带宽度Eg的增大呈指数减小.任何非简并半导体中两种载流子浓度的乘积等于本征载流子的浓度的平方与杂质无关.杂质半导体的杂质能级被电子或空穴占据的情况与允带中的能级有区别:在允带中的能级可以容纳自旋方向相反的两个电子,而施主或受主杂质能级上,只可能有如下两种情况:1.中性施主或受主被一个电子或空穴占据;2.电离施主或受主没有被电子或空穴占据.离子型电导:具有“电解效应”电极附近发生电子得失,伴随着产生新物质.两种离子载流子:①晶格离子本身因为热振动而离开晶格形成热缺陷的本征离子载流子,它在高温下起主要作用②由于杂质离子等弱联系离子运动而形成的杂质离子载流子,它在低温下起主要作用.其中的载流子浓度与迁移率都与温度呈指数正比关系.介电体分子三种极化类型:电子极化、离子极化、偶极子转向极化电损耗来源:①普通无机晶体介质只有位移极化,损耗来源主要为离子电导,tanδ与电导率σ成正比②无定形玻璃:电导损耗、松弛损耗、结构损耗由Si-O网络的变形引起③多晶陶瓷:离子电导损耗、松弛损耗、夹层损耗④铁电陶瓷:自发极化超电导性的特征:完全导电性、完全抗磁性、磁通的量子化、约瑟夫逊效应叙述BaTiO3典型电解质中在居里点以下存在的四种极化机制:电子极化:指在外电场作用下,构成原子外围的电子云相对原子核发生位移形成的极化.建立或消除电子极化时间极短2.离子极化:指在外电场的作用下,构成分子的离子发生相对位移而形成的极化,离子极化建立核消除时间很短,与离子在晶格振动的周期有相同数量级3.偶极子转向极化:指极性介电体的分子偶极矩在外电场作用下,沿外施电场方向而产生宏观偶极矩的极化.4.位移型自发极化:是由于晶体内离子的位移而产生了极化偶极矩,形成了自发极化.试比较,聚合物介电松弛与力学松弛的异同点:材料的力学松弛包括了静态力学松弛与动态力学松弛:蠕变与应力松弛属于静态力学松弛;滞后和力损耗属于动态力学松弛.介电松弛指在固定频率下测试聚合物试样的介电系数和介电损耗随温度的变化,或在一定温度下测试试样的介电性质随频率的变化.两者都反映了聚合物的结构、构型及链段的运动状态.引起散射的根本原因:半导体内周期势场受到破坏.电离杂质浓度越高,载流子散射机会越多;温度越高,越不易散射.温度越高,晶格热振动越激烈,散射概率增大.散射与迁移呈反比.导体,半导体和绝缘体的区别:电子全部填满到某个允带,而其上面的允带则完全空着,填满电子的允带称为满带,完全没有电子的允带称为空带,具有这种能带结构的固体称为绝缘体.能带结构与绝缘体相似,不同点在于禁带宽度Eg较窄,因而,不在很高的温度下,满带中的部分电子受热运动的影响,能够被热激发而越过禁带,进入到上面的空带中去而形成自由电子,从而产生导电能力,具有这种能带结构的固体称为半导体.满带上面的允带不是全部空着,而是有一部分能级被电子填充,另一部分能级空着,这种允带称为导带.有外加电场时导带中的电子便能挑到能量较高的能级上形成电流,称这种材料为导体.介电体的击穿:介电体在高电场下电流急剧增大,并在某一电场强度下完全丧失绝缘性能的现象.第四章:材料的磁学磁偶极子:通常把线度小至原子的小磁体称为磁偶极子.产生磁矩的原因:1.电子绕原子核的轨道运动,产生一个非常小的磁场,形成一个沿旋转轴方向的轨道磁矩2.每个电子本身做自旋运动,产生一个沿自旋轴方向的自旋磁矩,它比轨道磁矩大的多.材料的宏观磁性是组成材料的原子中电子的磁矩引起的未填满的电子壳层,电子的自旋磁矩未被完全抵消,则原子具有永久磁矩.反之.波尔磁子UB:把原子中每个电子都看作一个小磁体,具有永久的轨道磁矩和自旋磁矩.最小的磁矩称为波尔磁子.×10-24A·m2材料的磁性取决于材料中原子和电子磁矩对外加磁场的响应,具体可分为抗磁性,顺磁性,反铁磁性,铁磁性和亚铁磁性,前三种属于弱磁性,后两种为强磁性.材料的抗磁性和顺磁性的来源:1.组成原子的电子的固有自旋2.电子绕核旋转的轨道角动量3.外加磁场所产生的轨道矩改变.前两个是对顺磁性有贡献,后一个是对抗磁性有贡献.自由磁矩的顺磁性理论:原子磁偶极距之间无相互作用,为自由磁偶极距,热平衡下为无规则分布,外加磁场后,原子磁偶极距的角度分布发生变化,沿着接近外磁场方向作择优分布,而引起顺磁磁化强度.磁滞回线的面积与磁滞损耗成正比.分子场两个假说:分子场假说:铁磁材料在一定温度范围内存在与外加磁场无关的自发磁化,导致自发磁化的相互作用力假定为材料内部存在分子场,其数量级大小为109A/M,原子磁矩在分子场作用下,克服热运动的无序效应,自发地平行一致取向.磁畴假说:自发磁化是按区域分布的,各个自发磁化区域称为磁畴,在无外磁场时都是自发磁化到饱和,但各磁畴自发磁化的方向有一定分布,使宏光磁体的总磁矩为零.居里温度的本质:是铁磁材料内静电交换作用强弱在宏观上的表现,交换作用越强,就需要越大热能才能破坏这种作用,宏观上就表现出居里温度越高.铁磁材料的五种相互作用能:交换能,磁晶各向异性能,磁弹性能,退磁场能,外磁场能.磁损耗:在动态磁化过程中,材料样品内的磁损耗除了具有静态磁化时磁滞损耗外,还有涡轮损耗和剩余损耗.品质因子:能量的储存与能量的消耗之比为品质因子Q.对于永磁恒磁、硬磁材料,希望其在外加磁场去除后仍能长久的保留较强的磁性,其主要性能指标是:矫顽力Hc、剩余磁感应强度Br或剩余磁化强度Mr和最大磁能积BHmax,希望这三个性能指标越大越好.并要求材料对温度、震动、时间、辐射及其它干扰因素的稳定性也好.何谓轨道角动量猝灭现象:由于晶体场导致简并能级分裂,可能出现最低轨道能级单态.当单态是最低能级轨道时,总轨道角动量的绝对值L2虽然保持不变,但轨道角动量的分量L z不再是常量. 当L z的平均值为0时,称其为轨道角动量猝灭.自发磁化的物理本质是什么材料具有铁磁性的充要条件是什么:铁磁体自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用;材料具有铁磁性的充要条件为:必要条件:材料原子中具有未充满的电子壳层,即原子磁矩,充分条件:交换积分A > 0超交换作用有哪些类型为什么A-B型的作用最强具有三种超交换类型: A-A, B-B和A-B.因为金属分布在A位和B位,且A位和B位上的离子磁矩取向是反平行排列的.超交换作用的强弱取决于两个主要的因素: 1两离子之间的距离以及金属离子之间通过氧离子所组成的键角ψi2 金属离子3d电子数目及轨道组态.因为ψi越大,超交换作用就越强,所以A-B型的交换作用最强讨论动态磁化过程中,磁损耗与频率的关系.低频区域f < 104Hz引起损耗的机理主要是由于不可逆磁化过程产生的磁滞和磁化状态滞后于磁场变化的磁后效;中频区域 f = 104---106Hz,损耗会出现峰值;高频区域f = 106—108Hz,急剧下降,损耗迅速增加.交变磁场的频率与畴壁振动的本征频率或弛豫频率相同时,发生畴壁共振或畴壁弛豫而吸收大量引起损耗增大超高频区域f = 108—1010Hz继续下降,可能出现负值,而出现自然共振引起的峰值,这是由于外加磁场频率与磁矩进动固有频率相等时产生共振现象引起的;极高频区域f > 1010Hz对应为自然交换共振区域.铁氧体材料按磁滞回线特征分类:分为软磁材料、硬磁永磁材料和矩磁材料铁氧体是含有铁酸盐的陶瓷磁性材料.与铁磁性相同点:具有自发磁化强度和磁畴不同点:①一般由多种金属的氧化物复合②其磁性来自两种磁矩,一种在一个方向排列整齐,一种磁矩在相反方向排列静态磁化:静态磁场;磁滞线面积大;静态磁滞损耗.动态磁化:动态磁场;小;磁滞损耗,涡流损耗,剩余损耗.第五章:材料的光学对人眼睛敏感的可见光谱的波长r=,光属于横波材料的折射率:光在真空中的速度v真空与材料的速度v材料之比,称为材料的折射率n.相对折射率:当光从材料1通过界面传入到材料2时,与界面法向形成的入射角i1和折射角i2与两种材料的折射率n1与n2的关系为:n21=sinn1/sinn2=n2/n1.N21为材料2相对于材料1的相对折射率.折射率随材料的电容率ε增大而增大.原因:由于ε与材料的极化现象有关,当材料的的原子受到外加电场的作用而极化时,正电荷沿电场方向移动,负电荷沿反电场方向移动,使得正负电荷的中心发生相对位移,外加电场越强正负电荷中心间距越大.当材料的离子半径增大时,其ε增大,折射率也增大.可用大离子获得高折射率材料:PBS,n=.小离子获得低折射率材料:SiCl4 n=均质材料:如通过非晶态或立方晶体的各向同性材料时,光速不因传播方向的改变而变化,材料只有一个折射率.非均质材料:材料存在内应力时,垂直于拉应力方向的n大,平行于拉应力的n小,而在同质异构材料中,高温晶型n小,低温晶型n大.散射现象:光在材料中传播时,遇到不均匀结构产生的次极波,与主波方向不一致,会与主波合成出现干涉现象,使光偏离原方向.光的吸收:由于光是一种能量流,在光通过材料传播时,会引起材料的价电子跃迁或使原子振动,从而使光能的一部分变为热能,导致光能的衰减,这种现象称为光的吸收.金属对光的吸收很强烈,因为金属的价电子处于未满带吸收光子后呈激发态不必跃迁到导带就能发生碰撞而发热.朗波特定律:光的强度随厚度的增加而呈指数性衰减.α光的吸收系数,取决于材料的性质与光的波长.光的折射率的色散:材料的折射率N随入射光的频率减小而减小的现象,称为光的折射率的色散.影响材料透光性的因素:吸收系数,反射系数,散射系数,材料的厚度.透光率随这四个因素的增大而减小提高材料透光率的措施:采用高纯材料以避免材料形成异相,添加微量成分以降低材料的气孔率,以及采用热压法,热锻法或热等静压法.散射系数的影响因素:乳浊剂的颗粒尺寸,相对折射率及体积百分比.当颗粒尺寸与入射光波长相近,颗粒体积百分比高,颗粒与基体材料的折射率相差较大时,能得到最大散射效果.显色原理:着色剂对光的选择性吸收而引起选择性反射或透射.发光:光是原子或分子发射出的具有一定波长和频率的能量.当材料的原子或分子从外部接受能量成为激发态,然后从激发态回到正常态时,会以电磁辐射形式放出所接受的能量,这种辐射现象称为发光.发光的机理:能发出荧光的材料主要是具有共轭键的苯环为基的芳香族和杂环化合物;而能发出磷光的材料主要是具有缺陷的某些复杂无机晶体,大多是第二族金属的硫化物,晒化物和氧化物作为基质,重金属作为激活剂.激光:激发态的粒子受到一个具有能量等于两能级间差值的光子作用,使粒子转变到正常态同时产生第二个光子,称其为受激发射,这样产生的光称为激光.激光的特点:激光的特点是具有时间和空间的相干性,是一种单色和定向的相干光束.激光可应用在许多方面,如激光通信,测距,定向,雷达等.光的入射角大于临界角时就会发生光的全反射光学纤维:光学纤维是由两种不同折射率的材料制成,以折射率大的材料作为光纤的芯子,折射率小的材料作为光纤的包层.光信号在玻璃纤维光纤中传输时的传输损耗,主要来源有:1.光纤材料的本征损耗,包括Si-O键在波长为9um,和21um处的红外振动吸收延伸到2um附近的影响.2.光纤材料的杂志吸收,包括微量OH-根在波长为,和处的基波,二次谐波和三次谐波的振动吸收,以及过渡金属离子引起的吸收 3.光纤的结构缺陷,包括光纤芯子半径沿轴向有着微小变化,折射率分布也有微小不均匀性,从而引起散射损耗.光纤按折射率剖面分布和传输模式可分为三种:单模光纤直径几个um,只传输单模光束,阶跃型多模光纤由低折射率玻璃外层包覆高折射率玻璃芯子,渐变型多模光纤折射率沿光纤径向由中央向四周连续减小非线性光学效应:在强光场或其他外加场的扰动下,材料原子或分子内电子的运动除了围绕其平衡位置产生微小的线性振动外,还会受到偏离线性的附加扰动,此时材料的电容率往往变为时间或空间的函数,材料的极化响应与光波电厂不再保持简单的线性关系,这种非线性极化将引起材料光学性质的变化,导致不同频率光波之间的能量耦合,从而使入射光波的频率,振幅,偏振及传播方向发生改变,即产生非线性光学效应.主要是原子外层束缚电子在光波电场作用下的受迫振动产生的.其光学材料的特点:当高能量的光波射入时,会在材料中引起非线性光学效应,产生谐波,电光效应,光混频,参量振荡等. 第六章:材料的声学声波是由物体振动而产生的,当以空气作介质传播时,人能听到频率在25Hz-20kHz范围的声音.声波是一种机械波.回声:一定形状的房间中,反射声可形成回声,声焦点或死点现象当不同壁面反射而到达听者的声音所经过的路程大于直达声17m时,则到达的反射将形成回声.声波三个基本物理定律以及意义:声振动作为一个宏观的物理现象,满足三个基本物理定律:牛顿第二定律、质量守恒定律和绝热压缩定律,由此分别可以推导出介质运动方程p-V关系、连续性方程V-p’和物态方程p-p’关系,并由此导出声波方程――p,V和p’等对空间、时间坐标的微分方程.声波过程是绝热过程.平面波:若声波沿x方向传播而在yz平面上各质点的振幅和相位均相同,则为平面波.声强:在声场中任一点上一定方向的声强,是指单位时间内在该点给定方向通过垂直此方向单位面积上的能量.声阻:声阻是流体阻力或辐射阻力粘滞性引起,它导致能量耗散,使声能转为热能.室内声学:声音在一定封闭空间内辐射,传播或接收,此时室内物体和房间壁面会引起发射声,房间还会使声音在空间的分布发生变化而使音质改变.吸声材料吸声原理:吸声材料的作用就是把声能转化为热能.对于柔顺性吸声材料,其吸声机理在于柔顺骨架内部摩擦,空气摩擦和热交换;对于非柔性吸声材料,其吸声特性依靠空气的粘滞性,进入材料的声波迫使材料孔内的空气振动,而空气与骨架间进行热交换,更促进了声能的损耗.影响水声声速的因素:声波在水中的阻力损失比在大气中小,则声波在水中可比大气中传播更远温度,含盐率及压力,其作用依次减弱.水声材料主要用于制作各种声源发射器和水听器,曾用过水溶性单晶、磁致伸缩材料和压电陶瓷材料,随着水声换能器技术的发展,要求具有功率大、频率常数低、时间和温度稳定性好、强电场下性能好以及能承受动态张应力大的材料.声波在传播时有扩展损失,和衰减损失.超声波:频率在20khz以上.产生超声波的材料主要有两大类:.压电晶体和陶瓷是产生超声波的一类重要的材料;磁致伸缩材料为另一类超声波发生材料微声:频率在几十兆赫兹以上的超高频超声波.。

材料导论学习报告

材料导论学习报告

材料导论学习报告材料导论是材料学的基础课程,讲授一些材料学基本理论和知识,包括各类材料的结构、性能、制备、加工和应用等方面内容。

在学习过程中,我主要学习了材料的分类、材料的结构以及其基本性质,各类材料的特点、优缺点以及具体应用场景。

首先,我了解了各类材料的分类。

材料的分类有许多种方法,按照其来源可分为天然材料和人造材料;按照其性质可分为金属材料、非金属材料以及复合材料等。

在课程中,我理解了不同分类的意义和意义,这有助于我对不同材料的理解和应用。

其次,我了解了材料的结构以及其基本性质。

材料的结构分为晶体结构和非晶体结构,而其基本性质又包括材料的机械性能、热力学性质和电磁性质。

在学习中,我通过了解晶体和非晶体材料的结构,掌握了其物理特性并学会通过分析材料的基本性质区分不同材料。

另外,材料导论让我认识到不同材料的特点。

在许多领域,各类材料都有其特有优点和不足之处,我们需要根据实际需求和目标来选择合适的材料。

例如,对于金属材料,其优点在于其硬度和韧性较高,但其腐蚀性和耐磨性较差;相反,陶瓷材料硬度高、稳定性好,但较易被破坏,难以加工。

因此,了解各类材料的特点以及其应用场景将是我们选择材料时的重要指导。

最后,在材料导论的学习中我也了解了各类材料的具体应用场景。

例如,金属材料广泛应用于建筑、汽车、电器、工业机械等领域;而高分子材料适用于包装、生物医学、电力等领域。

这些实际应用场景的了解,不仅帮助我们更好地应用所学知识,也有助于我们对不同材料的发展前景和创新方向进行探究。

总之,材料导论是一门重要的基础课程,对于材料学、机械工程等相关专业学生而言是必修课。

除了了解材料的结构、基本性质和分类,更为重要的是通过理论与实际应用的结合,学会对材料进行分析和比较。

在材料的科学研究和产业应用中,准确选择和运用不同材料将会是推动材料科技创新与进步的基础。

大一材料导论知识点

大一材料导论知识点

大一材料导论知识点材料导论是一门介绍材料科学与工程的基础课程,旨在让学生对不同类型的材料及其特性有一个整体的了解。

本文将针对大一材料导论中的几个重要知识点进行介绍,帮助学生更好地理解和学习这门课程。

一、材料的分类与常用材料1. 材料的分类:金属材料、无机非金属材料、有机材料、复合材料等。

2. 常用金属材料:铁、铜、铝、钢等。

常用无机非金属材料:陶瓷、玻璃等。

常用有机材料:塑料、橡胶等。

常用复合材料:纤维增强复合材料、层层复合材料等。

二、常见材料性能与表征方法1. 机械性能:强度、硬度、韧性等。

常用的测试方法有拉伸试验、硬度测试等。

2. 热性能:熔点、热膨胀系数等。

常用的测试方法有差热分析法、热膨胀试验等。

3. 电磁性能:电导率、磁性等。

常用的测试方法有电导率测量、磁性测试等。

4. 光学性能:透光性、折射率等。

常用的测试方法有透光率测量、折射率测试等。

5. 化学性能:腐蚀性、稳定性等。

常用的测试方法有腐蚀试验、稳定性测试等。

三、材料的结构与组织1. 金属材料的结构与组织:晶格结构、晶体缺陷、晶体生长等。

2. 陶瓷材料的结构与组织:晶体结构、非晶态、多孔结构等。

3. 高分子材料的结构与组织:线性结构、支化结构、交联结构等。

4. 复合材料的结构与组织:纤维增强剂、基体材料、界面结构等。

四、材料加工与制备方法1. 金属材料的加工与制备方法:熔铸、轧制、锻造等。

2. 陶瓷材料的加工与制备方法:烧结、热压等。

3. 高分子材料的加工与制备方法:模塑、挤出等。

4. 复合材料的加工与制备方法:层层堆叠、纤维增强等。

五、材料应用领域1. 金属材料的应用领域:机械制造、建筑结构等。

2. 陶瓷材料的应用领域:陶瓷器皿、电子元器件等。

3. 高分子材料的应用领域:塑料制品、橡胶制品等。

4. 复合材料的应用领域:航空航天、汽车制造等。

总结:材料导论是大一学生必修的基础课程,通过学习这门课程,学生将对各种类型的材料有一个整体的了解和认识。

大一材料导论知识点总结

大一材料导论知识点总结

大一材料导论知识点总结
一、材料的基本概念和基本性能
1. 材料的概念和分类
2. 材料的结构与性能关系
3. 材料的物理性能
4. 材料的力学性能
5. 材料的化学性能
6. 材料的热学性能
7. 材料的电学性能
二、金属材料
1. 金属材料的概念
2. 金属材料的组织与性能
3. 金属材料的加工
4. 金属材料的腐蚀与防护
5. 金属材料的热处理
三、无机非金属材料
1. 陶瓷材料
2. 玻璃材料
3. 氟化物材料
4. 碳素材料
5. 硼硅氮材料
四、高分子材料
1. 高分子材料的概念
2. 高分子材料的结构与性能
3. 高分子材料的加工与应用
五、复合材料
1. 复合材料的概念
2. 复合材料的结构与性能
3. 复合材料的加工与应用
六、材料表面工程
1. 表面改性技术
2. 表面涂层技术
3. 表面功能化技术
七、功能材料
1. 光学材料
2. 磁性材料
3. 催化材料
4. 传感材料
5. 能源材料
总结:
本文总结了大一材料导论中的基本知识点,包括材料的基本概念和基本性能、金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料、材料表面工程和功能材料等内容。

通过学习这些知识点,可以深入了解材料的性能和应用,为今后的材料科学研究和工程应用打下坚实的基础。

材料工程导论 复习整理

材料工程导论 复习整理

材料工程导论一:1材料的分类:金属材料,无机非金属材料,复合材料,高分子材料2材料学科二级分类:(1)钢铁冶金(2)有色金属冶金(3)金属物理化学(4)金属材料与热处理(5)金属压力加工(6)无机非金属材料(7)硅酸盐工程(8)高分子材料与工程(9)粉末冶金(10)粉末冶金(11)复合材料(12)材料科学与工程(13)腐蚀与防护(14)复合材料(15)铸造(16)焊接3材料科学与工程的四个基本要素(MSE四要素)(1)使用性能(2)材料的性质(3)结构与成分(4)合成与加工二:1材料力学性质(结构材料性质的表征)(1)强度:材料抵抗外应力的能力(2)塑性:外力作用下,材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能力(3)韧性:材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量的能力。

(4)刚度:外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。

(5)疲劳强度:材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。

(6)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(7)硬度:材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的能力。

2三类主要材料力学失效形式:断裂、磨损、腐蚀三:1传统意义上,材料的加工范畴包括四方面(1)材料的切削:车、铣、刨、磨、切、钻(2) 材料的成型:铸造、拉、拔、挤、压、锻(3) 材料的改性:合金化、热处理(4)材料的联接:焊接、粘接2如果按材料的流变特性来分析,则材料的成型方法分三种(1)液态成型:金属的铸造、溶液纺丝(2)塑性成型:金属的压力加工(3)流变成型:金属、陶瓷、高分子成型3材料的改性目的:通过改变材料的成分、组织与结构来改变材料的性能内容:(1)材料的“合金化”(2)材料的热处理4什么是材料热处理: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。

这种方法在金属材料和现代陶瓷材料的改性方面有广泛的应用。

注:典型热处理工艺:淬火、退火、回火、正火四:1碳钢的分类(1)按碳的质量百分数分:低碳钢(C:≤0.25%)、中碳钢(C:0.25%≤ C ≤ 0.6%)、高碳钢(C:>0.6%)(含碳量越高,硬度、强度越大,但塑性降低)(2)按钢的质量分(主要是杂质硫、磷的含量):高级优质碳素钢(S ≤0.030%,P ≤0.035%)、优质碳素钢(S ≤0.040%,P ≤0.040%)、普通碳素钢(S ≤0.055%,P ≤0.045%)(3)按用途分:(1)碳素结构钢:主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等(2)碳素工具钢:主要用于刀具、模具、量具等2碳钢的牌号与用途(1)普通碳素结构钢:Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等。

材料导论总汇

材料导论总汇

P19 2.1 THE STRUCTURE OF ATOMS原子主要包括三种基本亚原子微粒:质子、中子和电子。

现有的简单模型将原子想象成一个相对稀疏的变密度的分散的电子云围绕着一个直径为10-14m的原子核构成的,因此原子的直径在10-10m的范围内。

原子核占有原子的大部分质量并且包含有质子和中子。

质子的质量为1.673*10-24g,单位电量为1.602*10-19库伦,中子比质子稍微重一些,中子的质量是1.675*10-19g,不带电。

电子的质量相对小一些,是9.109*10-28g(是质子质量的1/1836)并且单位电量是-1.602*10-19库伦(与质子的电荷数相同但是符号相反)。

表2.1总结了亚原子微粒的性能。

电子云几乎占据了原子全部的体积,但只占原子质量的很少一部分。

这些电子,特别是外层电子,决定了原子主要的电性能,机械性能,化学性能及热性能,所以原子结构的基础知识在工程材料的学习中十分重要。

2.2 ATOMIC NUMBERS AND ATOMIC MASSES原子序数:一个原子的原子序数是指其原子核中的质子数(带正电的微粒),在一个不带电的显中性的原子中,它的原子序数与其核外带负电的电子云中的电子数相同。

每一个元素有它独一无二的原子序数,因此可以通过原子序数来辨别元素。

在图2.1中显示了从原子序数为1的H到原子序数为105的Ha的所有元素的原子序数。

原子质量:一种元素的相对原子量是指一摩尔那种元素中有6.023×1023 原子。

元素的相对原子量从1到105被标记在这种元素的下面如表2.1.碳12由6个中子和6个质子组成并且12表示碳的相对原子质量。

一种原子质量被准确定义为碳12原子质量的1/12。

1摩尔的碳12相对原子质量中12g表示她的重量。

摩尔质量或者1摩尔这种元素被定义为1摩尔那种元素的相对摩尔原子质量。

例如,1摩尔Al质量为26.98g并且包含有6.023×1023原子。

材料导论复习要点(全)

材料导论复习要点(全)

1. 化学键(离子键、共价键、金属键)--主价键组合键氢键----介于范德华键和主价键之间物理键(范德华键)----次价键无机非金属结构主要包含:离子键、共价键和混合键无机非金属材料包括:离子晶体、共价晶体、混合晶体1.1.1 离子键定义:正负离子间的静电作用为离子键。

决定离子晶体的结构因素包括以下几个方面:离子半径、球体最紧密堆积程度、配位数、离子的极化形成两种空隙:四面体空隙和八面体空隙极化:带电离子所产生电场对另一离子的电子云发生作用,使离子大小形状发生改变,这种现象。

极化率:离子自身被极化的作用;极化力:极化周围离子的作用。

影响:1.共价键定义:由两个或者多个原子共同使用它们的外层电子,在理想情况下,达到电子饱和的状态,由此组成较为稳定和坚固的化学结构叫做共价键2.金属键性能特点:1)良好的导电性及导热性;2)正的电阻温度系数;3)良好的强度及塑性;4)特有的金属光泽。

3.范德华键分子间以微弱静电引力相引而结合在一起。

没有方向\饱和性例:NaCl 晶体中,已知Na+ 离子和Cl-半径分别为0.102nm 和 0.181nm ,确定正负离子的配位数并计算一个晶胞中有多少个NaCl 分子?解:配位数:R+/R_=0.102/0.181=0.56在0.414~0.732之间,可以确定Na: CN=6分子数 Na: ¼*12+1=4,Cl:1/8*8+1/2*6=4 ,即Z=4例:CsCl 晶体中,已知Cs+ 离子和Cl-半径分别为0.174nm 和 0.181nm ,确定正负离子的配位数并计算一离子极化偶极 离子间距变化 离子配位数变化晶体结构类型变化个晶胞中有多少个CsCl分子?解:配位数 R+/R_=0.174/0.181=0.96在0.732~1之间,可以确定Cs: CN=8分子数 Cs: 1Cl:1/8*8=1 ,即Z=12、硅酸盐结构特点:① 结构中Si4+间没有直接的键,而它们是通过O2–连接起来的。

材料专业导论心得体会

材料专业导论心得体会

材料专业导论心得体会在我刚刚踏入大学校门,对未来的学习和职业道路充满迷茫与好奇之时,材料专业导论这门课程如同一盏明灯,为我照亮了前行的方向。

通过这门课程的学习,我不仅对材料专业有了更深入、更全面的认识,也在心中种下了一颗热爱材料科学的种子。

在课程的开始,老师为我们介绍了材料专业的广泛应用和重要地位。

材料是现代社会发展的基石,从日常生活中的衣物、建筑材料,到高科技领域的航空航天、电子信息,几乎所有的产品和技术都离不开材料的支持。

这让我深刻地认识到,选择材料专业并非偶然,而是顺应了时代的需求和科技发展的潮流。

材料的分类繁多,包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等等。

每一类材料都有其独特的性能和应用领域。

金属材料具有良好的强度和导电性,常用于机械制造和电气工程;无机非金属材料如陶瓷和玻璃,具有耐高温、耐腐蚀的特性,在化工和能源领域发挥着重要作用;高分子材料则以其轻质、易加工的特点,广泛应用于塑料制品和纤维制品;而复合材料则结合了多种材料的优点,展现出优异的综合性能,在航空航天等高端领域有着广阔的应用前景。

通过学习,我了解到材料的性能不仅仅取决于其化学成分,还与其微观结构密切相关。

相同成分的材料,由于制备工艺和处理方法的不同,可能会呈现出截然不同的性能。

这让我明白了材料科学研究的复杂性和挑战性,也激发了我对探索材料微观世界的兴趣。

为了深入了解材料的性能和结构,我们需要运用各种先进的分析测试手段,如 X 射线衍射、电子显微镜、热分析等。

这些技术能够帮助我们揭示材料的内部结构和成分,为材料的设计和优化提供有力的依据。

在课程中,老师们还分享了许多材料科学领域的前沿研究成果和应用案例。

例如,新型纳米材料在生物医学领域的应用,为疾病的诊断和治疗带来了新的希望;高性能的电池材料的研发,推动了新能源汽车的发展;以及具有特殊功能的智能材料的出现,为未来的智能化生活创造了无限可能。

这些案例让我真切地感受到材料科学的魅力和潜力,也让我对未来的职业发展充满了期待。

电子材料导论知识点总结

电子材料导论知识点总结

一、半导体材料半导体材料是电子器件中最常用的材料之一,主要用于制造电子元器件,如晶体管、压敏电阻器、太阳能电池等。

半导体材料的电子结构和导电性质使其具有独特的特性。

常用的半导体材料有硅、锗、砷化镓、磷化铟等。

其中,硅是最常用的半导体材料,用于制造大多数的集成电路和功率器件。

二、绝缘体材料绝缘体材料是指导电性能较差的材料,主要用于制造电子器件的绝缘层、介质层等。

常用的绝缘体材料有二氧化硅、氧化铝、氧化硅氮等。

这些材料具有优良的绝缘性能和机械性能,能够满足电子器件在使用过程中的要求。

三、金属材料金属材料是电子器件中不可或缺的材料之一,主要用于制造导线、电极、接插件等。

常用的金属材料有铜、铝、金、银等。

金属材料具有良好的导电性能和机械性能,能够满足电子器件对于导电和机械连接的要求。

四、半导体材料的基本性质1. 禁带宽度:半导体材料的禁带宽度是指在材料中,电子从价带跃迁到导带所需要的能量,是决定半导体导电性能的重要参数。

禁带宽度越小,半导体的导电性能越好。

2. 载流子浓度和载流子迁移率:半导体材料的载流子浓度和迁移率是决定半导体导电性能的重要参数。

载流子浓度越高,半导体的导电性能越好;而载流子迁移率越高,半导体的导电性能也越好。

3. 能带结构:半导体材料的能带结构对于其导电性能、光学性能等具有重要的影响。

不同的能带结构对应着不同的半导体器件结构和性能。

4. 控制杂质的掺杂:通过在半导体材料中控制杂质原子的掺杂,可以改变半导体的导电性能和光学性能,从而制备出不同类型的半导体器件。

五、电子材料的应用1. 半导体材料的应用:半导体材料广泛应用于集成电路、光电器件、功率器件等领域。

2. 绝缘体材料的应用:绝缘体材料广泛应用于电子器件的绝缘层、介质层等,用于提高电子器件的稳定性和可靠性。

3. 金属材料的应用:金属材料广泛应用于电子器件的导线、电极、接插件等,用于实现电子器件的连接和传输。

1. 新型半导体材料的研究:随着电子器件对于性能和可靠性要求的不断提高,研究新型半导体材料成为了电子材料研究的重要方向。

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。

材料导论复习要点(全)

材料导论复习要点(全)

1. 化学键(离子键、共价键、金属键)--主价键组合键氢键----介于范德华键和主价键之间物理键(范德华键)----次价键无机非金属结构主要包含:离子键、共价键和混合键无机非金属材料包括:离子晶体、共价晶体、混合晶体1.1.1 离子键定义:正负离子间的静电作用为离子键。

决定离子晶体的结构因素包括以下几个方面:离子半径、球体最紧密堆积程度、配位数、离子的极化形成两种空隙:四面体空隙和八面体空隙极化:带电离子所产生电场对另一离子的电子云发生作用,使离子大小形状发生改变,这种现象。

极化率:离子自身被极化的作用;极化力:极化周围离子的作用。

影响:1.共价键定义:由两个或者多个原子共同使用它们的外层电子,在理想情况下,达到电子饱和的状态,由此组成较为稳定和坚固的化学结构叫做共价键2.金属键性能特点:1)良好的导电性及导热性;2)正的电阻温度系数;3)良好的强度及塑性;4)特有的金属光泽。

3.范德华键分子间以微弱静电引力相引而结合在一起。

没有方向\饱和性例:NaCl 晶体中,已知Na+ 离子和Cl-半径分别为0.102nm 和 0.181nm ,确定正负离子的配位数并计算一个晶胞中有多少个NaCl 分子?解:配位数:R+/R_=0.102/0.181=0.56在0.414~0.732之间,可以确定Na: CN=6分子数 Na: ¼*12+1=4,Cl:1/8*8+1/2*6=4 ,即Z=4例:CsCl 晶体中,已知Cs+ 离子和Cl-半径分别为0.174nm 和 0.181nm ,确定正负离子的配位数并计算一 离子极化偶极 离子间距变化 离子配位数变化晶体结构类型变化个晶胞中有多少个CsCl分子?解:配位数 R+/R_=0.174/0.181=0.96在0.732~1之间,可以确定Cs: CN=8分子数 Cs: 1Cl:1/8*8=1 ,即Z=12、硅酸盐结构特点:① 结构中Si4+间没有直接的键,而它们是通过O2–连接起来的。

材料专业导论心得体会

材料专业导论心得体会

材料专业导论心得体会在材料专业导论课程的学习过程中,我收获了许多知识和经验。

通过对材料科学基础知识的学习,我对材料的性质和应用有了更深入的理解。

同时,导论课程也让我认识到材料专业的重要性和发展前景。

在这篇文章中,我将分享我对材料专业导论课程的心得体会。

一、材料科学基础知识的学习在导论课程中,我们学习了材料科学基础知识,包括材料的组成和结构、材料的性能测试方法,以及不同材料的应用领域等。

我通过学习了解了不同种类材料的特点和优缺点,如金属材料、陶瓷材料、高分子材料等。

我深刻认识到材料的选择与应用是与材料的性质和特性有着密切联系的。

二、材料应用领域的广泛性通过导论课程,我了解到材料在各个领域都有着广泛的应用。

例如,金属材料在汽车制造、航空航天等领域发挥着重要作用;陶瓷材料在电子器件、建筑材料等方面有广泛应用;高分子材料在医疗器械、塑料制品等方面具有重要地位。

这些案例让我认识到材料专业的重要性和发展前景。

三、材料创新与可持续发展导论课程还启发了我对材料创新和可持续发展的思考。

随着科技的不断进步,材料的研究和发展也日新月异。

我认识到材料创新是推动社会进步和经济发展的重要因素之一。

同时,我们也需要关注材料在生产、使用、废弃等不同阶段对环境的影响,积极探索可持续发展的材料科学与技术。

四、实践与应用能力培养在导论课程中,我参与了一些实践课程和项目,如材料性能测试、材料制备等。

这些实践课程的参与不仅增加了我对材料的了解,还培养了我实践操作和应用能力。

我意识到在材料专业中,理论知识和实践技能同等重要,只有将理论知识应用于实际问题中,才能真正发挥材料科学的价值。

五、团队合作与交流能力培养在导论课程中,我与同学们一起参与了小组项目和讨论。

这些小组活动培养了我与他人合作、共同解决问题的能力。

通过与同学们的讨论和交流,我不仅拓宽了自己的视野,还从中学习到了他人的观点和经验。

团队合作和交流是材料专业中必不可少的能力,导论课程为我们培养了这方面的能力打下了基础。

材料科学导论心得体会

材料科学导论心得体会

材料科学导论心得体会材料科学是一门综合性的学科,研究物质的性质、结构、性能以及制备与应用等方面的知识。

在学习材料科学导论这门课程过程中,通过学习相关的理论知识和实践操作,我对材料科学有了更加深入的了解和认识。

在此总结我的心得体会如下:一、材料科学的基础知识学习材料科学导论的第一步是了解其基础知识。

材料科学研究的对象是物质,而物质的性质又受其微观结构的影响。

通过学习材料的组成、结构和性能等方面的知识,可以对不同材料进行分类和理解。

在材料科学中,研究的范围非常广泛,包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料等多种类型的材料。

在学习过程中,我了解到了常见的材料分类和特性,对于各类材料的特点以及它们各自的应用领域有了初步了解。

二、材料的制备与加工材料的制备与加工是材料科学中的重要环节。

不同的材料制备方法和加工工艺会对材料的性能产生重要影响。

通过学习材料的制备方法和加工工艺,我们可以了解不同材料制备的过程和原理,了解不同工艺对材料微观结构和性能的影响。

在学习过程中,我了解到了一些常见的材料制备和加工方法,包括熔融法、溶液法、热处理等。

通过实践操作,我还学习了一些基础的实验技术,比如材料的常见测试方法和材料表征技术等。

三、材料的性能与评价材料的性能与评价是材料科学中的重要内容。

材料的性能直接关系到材料的应用,也是评价材料优劣的重要指标。

通过学习材料的性能与评价,我们可以了解不同性能指标的定义和测试方法,了解不同材料的优缺点。

在学习过程中,我了解到了一些常见的材料性能指标,包括力学性能、热学性能和电学性能等。

通过实验操作,我还学习了一些基础的测试方法,比如拉伸测试、硬度测试和热膨胀测试等。

四、材料的应用与发展材料的应用与发展是材料科学的最终目标。

通过学习材料的应用与发展,我们可以了解不同材料在各个领域的应用情况,了解材料科学在不同领域的发展现状。

在学习过程中,我了解到了一些常见的材料应用领域,包括航空航天、能源、生命科学和环境等。

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(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。

材料导论知识点总结

材料导论知识点总结

材料导论知识点总结一、关于导论的基本概念导论是学术论文的开篇,是一篇学术论文的序言。

它通过介绍研究课题的背景、研究现状、研究意义和研究目的,引出本文的主题,并提出研究问题和研究思路。

导论部分的文字既要简练明了,又要准确到位。

在导论部分,作者需要对研究课题作出简要介绍,引出研究的动机和意义,提出研究问题和研究的范围,同时引起读者的兴趣,使其对本文的内容产生浓厚的兴趣。

导论的基本内容包括:1.研究课题的背景与意义2.研究课题的研究现状与问题3.研究课题的研究目标与意义4.研究课题的研究方法与实施步骤导论的基本作用包括:1.引出全文主题,交代研究课题的环境背景与研究背景,引出研究的目的和意义。

2.界定研究课题的范围与限制,明确研究问题,并提出研究的思路和方法。

3.为后续章节的论述提供依据和铺垫,引导读者对全文的理解和把握。

导论部分的写作要点:1.要明确主题和研究范围,提炼出清晰的研究问题,并阐明研究的动机和意义。

2.要介绍研究课题的历史渊源和研究现状,交代研究的过程和背景。

3.要明确研究的目的和意义,提出明确的研究问题,澄清研究课题的限制条件和特殊要求。

4.要合理安排论述顺序,做到合理、有序、连贯。

5.要注意保证导论部分的文字简明扼要,条理清晰,不涉及过多细节内容。

二、关于导论的写作技巧1.引言突出导论部分要引起读者的浓厚兴趣,以突出的引言引导读者进入全文内容。

可以采用具体的案例,引用权威人物的观点,也可以提出疑问、比喻等手法,来引起读者兴趣,使其主动阅读下去。

2.主题明确导论部分要明确全文的主题,交代研究的背景和动机。

引出研究课题的意义和价值,明确研究问题,以让读者清晰地认识到研究的重要性,使其产生浓厚兴趣。

3.逻辑清晰导论部分的写作要求逻辑清晰,要做到有头有尾,有条有理。

对引言突出、主题明确、研究问题的介绍、论述顺序的安排,都要做到有条不乱、有理有据。

4.节奏快速导论部分要做到节奏快速,用尽可能简单明了的语言来进行叙述,不要过多泛泛而谈,而是要点到为止,用最简洁的文字来阐述清楚。

  1. 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. 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. 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)。

Module 1:1-1Understand the following terms (a) engineering materials: a term often loosely used to define most materials that go into products and systems.(b) engineering materials technology: covers fields of applied science related to materials, materials processing(处理,加工), and the many engineering specialties(特性)dealing with materials, such as research and development, design, manufacturing, construction, and maintenance(维护,保持).(c) materials: the matter of the universe which have properties that make them useful in structures, machines, devices(装置), products and systems.(d) materials science:(e) materials engineering: deals with the synthesis(合成)and used of knowledge in properties, processing and behavior, prepare, modify(修饰), and apply materials to specific needs.(f) materials science and engineering: a major field of study, which involves the generation and application of knowledge relating the composition(构成), structure(结构), and processing of materials to their properties and uses.(g) properties: describes the behavior of materials when subjected to some external force or condition.1-5Understand the two terms,Life Cycle Analysis (LCA) : products to determine their impact on the global environment. and Life Cycle Inventory (LCI);what in the main purpose of LCA?Dealing with the materials and processes involved in products in terms of cost and environmental impacts.1-11What is the difference between design for assembly and design for disassembly?Design for assembly(装配)emphasizes(着重) easy product assembly by robots and other automated equipment; Design for disassembly is a concept that places recycling at the beginning or design stage of the materials cycle to ensure that waste going into municipal landfills will be minimized.1-14How can the stage of recycling/disposal become the first stage in the materials cycle? 1-18Understand the terms of metals, alloys and powdered metals.Metals are elements that can be defined by their properties, such as ductility(延展性), toughness(韧性), malleability(可锻性), electrical and heat conductivity(导热系数), and thermal expansion(热膨胀).Alloy(合金)consists(由组成)of metal elements combined with other elements.Powdered metals: alloying of metals involves melting(融化) the main ingredients(材料)together so that on cooling, the metal alloy is generally a nonporous(无孔的)solid.1-19List the subgroups(子组)of metallics.Ferrous, Nonferrous and Powdered metal1-20Give some examples for ferrous metals and nonferrous metals.Ferrous(黑色金属): Iron, Steel, Cast ironNonferrous(有色金属): Cooper, Aluminum, TinPowdered metals(粉末金属): Sintered(烧结的)steel, Sintered brass(黄铜)1-21 Describe the main stages in preparing powdered metals1-26List the two types of plastics regarding processing method, and give some examples for each type.Thermosets (热固): epoxy(环氧树脂), phenolic(酚醛树脂), and polyurethane(聚氨酯).Thermoplastics: acrylics(丙烯酸树脂), nylon and polyethylene(聚乙烯).1-32List the typical properties of ceramics(陶瓷).Hard, brittle, stiff and have high melting points.1-33What type of chemical bonds existing in ceramics?Ionic bonds and covalent bonding1-49Understand the following terms;(a) catalyst(催化剂): a substance that enters into a chemical reaction in such a way as to make the reaction go faster without itself being consumed.(b) stoichiometry(化学计量数): the branch of chemistry that deals with calculation of mass implied in chemical equations.(c) factor of safety(安全系数): defined as the ratio of unnormal operation conditions(d) allowable stress(许用应力) (or design, working, safe stress): the maximum level of stress that a part will be permitted(允许)to endure under operation conditions. Module 2:2-2What is matter(物质)? Anything that has mass and occupies volume.List the four states in which matter exists.Liquid, Solid, Gas and Plasma(等离子体)2-7Describe the atomic structure(原子结构), and exemplify(示例)the standard notation (标准符号)for expressing the composition of nucleus.Proton, Neutron, Electron, …..2-9What is the Valence Electron(价电子)? Describe its influences on the chemical properties of an element and on the formation(构造)of chemical bonding.Valence Electron: Those electrons that occupy the outermost ring or shell from the nucleus.Valenceis the capacity of an element to combine with other elements.2-10Explain the following terms: ionization(离子化), ionization potential(电离势能), electronegativity(电负性), electron affinity(电子亲和性), electron configuration(电子排布).Ionization: the process of pulling away (removing) or adding valence electrons from a balanced or neutral atom.Ionization potential: the energy required to cause the loss of a valence electron. Electronegativity: the degree to which an atom attracts electrons.Electron affinity: the same as electronegativityElectron configuration: the manner in which the electrons of an atom distribute themselves in the ground, or lowest energy, state2-11Describe the electron structure with Classical Theory and Quantum Mechanical Theory (量子力学), listing four quantum(量子数)numbers to characterize(描绘)an electron as to its size, shape and spatial orientation(空间环境).Classical Theory: the position of electrons in relation to the nucleus of an atom must be described in terms of a probability distribution(概率分布)rather than by the precisely determined value(精确值).Quantum Mechanical Theory: the basis for a new branch of physics.---the idea that light is quantized—that it is made up of discrete(离散)amounts of energy.Four quantum numbers:1.shells or principle energy levels;2.sublevel, subshell(亚层)or orbital(轨道);3.the number of energy states for each subshell;4.the electron spin(电子自旋)moment.2-13Exemplify the relationship that can be used to determine the maximum number of electrons at any energy level.2*n^22-19What is the Chemical Bonding? What are the groups and subgroups of the chemical bounding?Chemical bonding: explained simply as the end product of the interaction(相互作用)of the electrical forces of attraction and repulsion(排斥)between oppositely charged or similarly charged particles(带电粒子)of matter.Groups: Primary bonding(主价键)and secondary bondingSubgroups: Primary bonding: covalent bonding, ionic bonding, metallic bonding; Secondary Bonding: hydrogen boning, van der waals forces2-20Understand the terms: (a) chemical bonding;(b) covalent or shared electron-pair bonding;(c) triple covalent: one in which two atoms share three of their electrons with each other.(d) ionic bonding; some elements actually swap or transfer electrons to other elements(e) metallic bonding; these are shielded from the strong attractive forces of the positive nucleus by the inner electrons and thus they bond to the nucleus relatively weakly(f) polar molecule: both the positive and negative charges are localized within the molecule(g) nonpolar molecule; each atom shares the bonding electrons equally, producing an electrical charge distribution that is symmetrical about a line joining the two nuclei(j) hydrogen bond. The oxygen atom, having a slight negative charge, attracts a positive hydrogen atom belonging to an adjacent water molecule2-21What key word can be used to describe covalent bonding, ionic bonding, and metallic bonding?Ionic bonding:electron swappingCovalent bonding: electron sharingMetallic bonding: electron swarming2-23How is the hydrogen bond formed?The covalent bonds between the hydrogen and oxygen atoms in a water molecule, being polar, result in an asymmetrical charge distribution. The oxygen atom, having a slight negative charge, attracts a positive hydrogen atom belonging to an adjacent water molecule and forms a hydrogen bond.Exemplify the contributions of hydrogen bond to the properties and behavior of polymeric materials.The hydrogen bond affects the properties and behavior of materials. In thermoplastics, the hydrogen bond joins long, chainlike molecules to each other. These relatively weak bonds can be easily loosened or broken by heating, permitting flow(流动) to take place.2-24List the two forms of microstructure(微观结构)of solid. What is the difference between them in terms of atomic arrangement?Amorphous(无定型的): contains no repetitious(重复的)pattern of atom locations to any extent(范围).Crystalline(晶体): possesses(控制)an ordered, three-dimensional(三维的), geometric arrangement that repeats itself.2-26Define the terms: unit cells(晶胞), space lattices(空间点阵), and intercepts.Unite cell: used to describe the basic building block or basic geometric arrangement of atoms in a crystal.Space lattices: repeat the unit cell in all three dimensions, you create a crystalline structure with a definite pattern. This larger pattern of atoms in a single crystal is known as a space lattices.Intercepts: The sides of the box, labeled a, b, c, are the lattice parameters(晶格参数)in x, y, and z directions, respectively. These distances are also known as intercepts.2-27What are the seven crystal systems? How many space lattices can atoms form?1. simple cubic unit cell:2. body-centered cubic;3. face-centered cubic;4. body-centered tetragonal(四边)crystal lattice unit cell;5. hexagonal(六边)crystal system;6. close-packed hexagonal crystal lattice unit cell7. orthorhombic (正交晶)and monoclinic unit cell2-28Describe the intercepts of cubic, tetragonal, and hexagonal crystal systems.Cubic: a=b=cTetragonal: a=b≠cHexagonal: a=a≠c2-29What are the three basic cubic crystal systems? What are their abbreviations(缩写)?Simple cubic—scBody-centered cubic---bccFace-centered cubic---fcc2-37【polymorphism(多态性), allotropy(同素异形), atomic packing factor(原子堆积因数) )Understand the terms: coordination number(配位数), polymorphism, allotropy, atomic packing factor and void fraction(空隙率).Coordination number (CN): to describe how many atoms are touching each other in a group of coordinated atoms.Polymorphism: the phenomenon that elements that exist in more than one crystal structure, depending primarily on the temperature.Allotropy: the same as polymorphismAtomic packing factor: the ratio of the volume of atoms present in a crystal to the volume of the unit cell.Void fraction:2-39What is the difference in the crystal structures of polymorphic and allotropic(同素异形materials?Polymorphic materials: don’t possess this reverse(颠倒) phenomenon.Allotropic materials: can, after changing to one structure, reverse the phenomenon and return to its previous(早先的)structure.2-42Describe the long-range-order(长程有序)materials and short-range-order materials.Long-range-order materials: the orderly arrangement of atoms extends throughout the entire materials, forming a regular grid like lattice(栅格)or pattern(模式).Short-range-order materials: their order is limited to an atom’s nearest neighboring atoms.2-45What are crystal impurities(杂质)and crystal defects(缺陷)?Crystalimpurities: there is some disorder in the atomic structure brought about by something other than impurity atoms.Crystal defects: a disorder of the crystal structure, which is brought about by some mechanism such as thermal agitation(剧烈振动) of the crystal during its formation, the effects of gravity, or the result of high-energy radiation(辐射).2-46Group, subgroup the crystal imperfections. List two crystal impurities and three crystal defects.Group:Crystalimpurities & crystal defectsSubgroup: Crystal impurities: a mixture; diffusion(扩散); the doping(掺杂质); Crystal defects: point defects; line defects and area defects2-47What are substitutional solid solutions(置换固溶体) and interstitial(填隙式固溶体)solid solutions? What are the conditions on which the two solid solutions form?Substitutional solid solutions: the solute atoms replace some of the solvent atoms in a crystal structure of the solvent.Interstitial solid solutions: if impurity atoms take up sites in the lattice structure(晶格)that are normally unfilled or unoccupied(空闲)by the solvent atoms, they form an interstitial solid solution.2-48Define the terms: solution, solvent, solute, mixture, solid solution, alloy, plastic alloy, diffusion, and vacancy(空白).Solution: a homogeneous(均匀的)mixture of chemically distinct(独特的)substances that forms a phase.Solvent: the substance present in the greatest proportion.Solute: the other substance or substances present.Mixture: a material that has no fixed composition and contains more than one phase.Solid solution: simply a solution in the solid state that consists of two kinds of atoms combined in one type of space lattice.Alloy: a combination of a metal and one or more other elements forming either a mixture or a solid solution.Plastic alloy: blends(混合) of polymers or copolymers(共聚)with other polymers or elastomers(弹性体).2-61What are the functions of grain boundaries(晶界)?Grain boundaries with different orientations(方向)of grains and grain growth in two dimensions(规模). Remember that a solid contains crystals, each having the same lattice structure. What is different between the individual grains is the orientation of that structure within each grain.2-62Understand the terms: long-range-order materials, short-range-order materials, point defect, dislocation, and are defect.Long-range-order materialsShort-range-order materialsPoint defect: only affect the small volume of the crystal surrounding a single lattice site.Dislocation: a line array of atoms along which there is some imperfection in the bonding of the atoms that causes distortion(变形)of the crystal structure.3-1 Understand the following terms:(a) Physical properties (b)Chemical properties (c)Mechanical properties (d)Stress(e)Strain (f)Deformation (g)Young’s modulus (h)Elastic deformation (i)Plastic deformation (a) Physical properties : Physical properties involve no change in the composition of the material.(b) Chemical properties: Chemical properties are associated with the transformation of one material into another.(c) Mechanical properties(机械性能): a measure of a material's ability to carry or resist mechanical forces or stresses(d) Stress : stress, defined as the resistance offered by a material to external forces or loads, is measured in terms of the force exerted per area .(e) Strain(张力): Strain , or unit deformation(形变), is defined as the unit change in the size or shape of material as a result of force on the material.(f) Deformation(形变): Regardless of how small the force, a body will alter(改变)its shape when subjected to a force. In other words, the body will change its dimensions(大小). The change in a physical dimension is called deformation.(g) Young’s modulus(杨氏模量): Young’s modulus or elastic modulus (E) is defined as the ratio of engineering stress (σ) to engineering strain (Є) in the linear or elastic region of the stress-strain diagram(图表).(h) Elastic deformation(弹性形变):(i) Plastic deformation(塑性形变):When a material is loaded with external forces in the elastic region, the material with the highest modulus value experiences the least amount of deformation or strain, which may be either elastic or plastic deformation.If the material reverts back to its normal size and shape upon removal of the load, it is elastic deformation.If the applied force or load is removed and the material is permanently deformed (changed in shape),the material is said to have undergone plastic deformation.3-5 Describe the difference between elastic and plastic deformation and give an example of each.Elastic deformation: If the material reverts back to its normal size and shape upon removal of the load, it is elastic deformation.Plastic deformation: If the applied force or load is removed and the material is permanently deformed (changed in shape),the material is said to have undergone plastic deformation.3-6 Draw a stress-strain diagram that is obtained(获得)from a tensile test(拉力实验),a) Label(标注)at least four important properties that can be determined from the diagram;b) Indicate elastic region and plastic region; c) Indicate the area that represents the modulus of resilience(回弹模量); d) Indicate the area that represents the modulus of toughness(韧性系数).3-7 Name the different names of elastic modulus and relate this property to the structure and stiffness of materials.The different names of elastic modulus:The modulus of elasticity, elastic modulus, tensile modulus, Young's modulus, modulus of elasticity in tension, or coefficient of elasticity(弹性系数).The stiffness(坚硬)of a material is defined as the ratio of the load to the deformation produced. The higher the value of Young's modulus, the stiffer(更硬的)the material. Reinforced metal composites possess greater stiffness than non-reinforced metals.3-8 Which mechanical property(机械性能)refers to the lowest stress at which plastic deformation occurs?Yield strength.(补充:yield strength 屈服强度:l The stress corresponding(与一致)to the elastic limitl The lowest stress at which plastic deformation occursl For most design, the yield strength(屈服强度)is assumed(假定)to be the same in tension as in compression(压缩).)3-10 Which type of materials shows a little difference between yield strength and tensile strength(抗张强度), brittle materials(脆性材料)or ductile materials(延性材料)? Brittle materials show very little difference between yield strength and tensile strength, 3-11 Which mechanical property is a measure of the energy per unit volume that the material can absorb without plastic deformation?Modulus of resilience(补充:l the area under which the straight-line portion (elastic region) of the stress-strain curvel A measure of the energy per unit volume that the material can absorb without plastic deformation.l SI unit : 1MPa)3-12 Calculate(预测)ductility(延展性)by using two methods. How to distinguish(区分)a ductile material from a brittle material with the aid of a stress-strain diagram or the value of ductility?3-13 Is the specimen(样品)that has 5% or less elongation(延展率)considered as a brittle material or ductile material?A specimen that has 5%or less elongation is considered as a brittle material3-14 Which mechanical property represents the energy per unit volume of a material required to produce fracture(断裂)under static conditions(静态条件).Modulus of toughness.(T)(补充:l The total area under the stress-strain curve up to the point of rupture(断裂).l Represents the energy per unit volume of a material required to produce fracture under static conditions .l3-15 Which properties of metals does the temperature affect the most?Impact resistance(抗冲击性)(effects of temperature over a wide range on the impact resistance of metals)3-16 List three common brittle fracture(脆性破坏)forms.1) Cleavage(分裂)2) Intergranular path3) Chevron pattern(具体:l cleavage:cracks propagate most rapidly along specific crystallographic planes. 开裂破裂l intergranular path : crack grows along the grain boundaries particularly when the grain boundaries are weakened by inclusions or segregation. 晶粒间断裂l Chevron pattern : crack fronts propagate at different levels in the materials from a common origin.回纹状破裂3-18 How does the toughness of metals change with temperature?(TTR=transition temperature range)a) T<T critical temp :Crystalline and amorphous polymers both are brittle at low temperatures ,with corresponding low impact strength(冲击强度).b) T within the transition temperature range :Between TTR, there is a zone in which types of failures are mixed.c) T>T critical tempAbove some critical temperature(临界温度), failures in metals are ductile ,with a much greater absorption(吸收)of energy3-20 When a downward-acting transverse(横向)load is applied to a beam, indicate the type of stresses at the top and bottom surface of the beam.The load in this example would cause the beam to deflect(转向), resulting in compressive stresses near the top surface and tensile stresses(张应力)at the bottom.3-21 How do many ferrous alloys(铁基合金)differ from nonferrous materials in terms of the endurance limit(疲劳极限)?For many ferrous alloys, the endurance limit is about one-half (1/2) the tensile strength of the mental .For nonferrous materials and plastics, they exhibit(展示)no fatigue limit, which means that there is no stress below which they will not fracture.3-22 Do all materials have fatigue (or endurance) limit?Non ferrous metal and some plastics exhibit no fatigue (or endurance) limit.3-24 Understand the terms fatigue limit, fatigue ratio(疲劳比), endurance ratio(耐久比), fatigue strength.l fatigue limit : the maximum stress that can be sustained for an infinite(无穷大) number of stress cyclesl fatigue strength : the maximum stress that can be sustained for a specified(规定的) number of cycles without fracture.l fatigue (endurance) ratio : the quotient(系数)of endurance limit to tensile strength3-26 Amaterial plastically deforms or flows very slowly under load as a function of time. What is this phenomenon called?Creep (a slow process of plastic deformation that takes place when a material is subjected to a constant condition of loading (stress) below its normal yield strength.)3-30 How is the creep rate determined? What is the expression of creep rate?•Creep rate is determined at any point by the slope(斜坡)of the curve.‚Creep r ate is expressed in percent creep strain per hour:蠕变曲线三个阶段Initial stage(原始期)<primary or transient creep> : decreasing creep rateMiddle stage<secondary creep> : constant(不变), minimum rateFinal stage<tertiary creep> : accelerated(加速)creep rate and failure.3-32 When a circular rod is under torsion, the applied torque produces a torsional stress (扭转应力), which type of stress is it? What is the maximum torsional stress called?Stress includes : torsional stress, shear stress(剪切应力).The maximum torsional stress is called Torsional yield strength.3-34 Understand the terms modulus of rupture(断裂模量), modulus of rigidity(刚性模量), modulus of resilience(回弹模量), and modulus of elasticity(弹性模量).3-35 List four important hardness tests.1) The degree of penetration(压痕法):Brinell hardness(HB)(布氏硬度)Vickers hardness(HV)(维氏硬度)Rockwell hardness(HR)(罗氏硬度)2) The resistance of scratching(划痕法):Mohs hardness(莫氏硬度)3) The rebound of a small weight bounced off the surface of the material(回弹法)3-36 What is the difference between Brinell hardness and Vickers hardness tests?3-39 What are the major categories of properties to be considered in material selection? Which properties rank highest in importance when selecting materials for many applications?3-40What are the three tests that supply the most useful information for most applications?l Tensile test -----strengthl Impact test-------rigidityl Hardness test-------durability注释:拉伸试验----强度;冲击试验----刚度;硬度试验----耐久度3-74 What thermal effect(热效应)does a metal exhibit when it is heated deliberately (故意的)? What are the corresponding properties for describing the effects?1) Absorbs heat (吸热)specific heat(比热容)2) Expands coefficient of thermal expansion(热膨胀系数)3) Transmits heat thermal conductivity(导热系数)3-75 List the thermal expansion of the following materials in a decreasing order, i.e.: polymers, metals, covalent and ionic bonded materials.l Polymers > Metals > ionic bonded and covalent bonded3-76 Compare polymers with metals in terms of expansion coefficient and thermal conductivities.Thermal conductivities : metals >> polymersExpansion coefficient (CET): polymers >metals3-77 What are the factors influencing thermal conductivity of materials? Exemplify how they affect thermal conductivity.3-78 Does thermal conductivity of materials increases continuously with increasing temperature?Thermal conductivity (k) of materials has a varied relationship to temperature:l In some materials, k initially decreases with increasing temperature up to a certain temperature and then increases. 例如:Iron, graphite(石墨).l With other materials, k increases continuously with increased temperature. 例如:glass, nylon, platinum(铂金).3-79 Do insulating materials(绝缘材料)have low thermal conductivities and low thermal resistance?Insulating materials have low thermal conductivities and can retard(延缓)the transfer of heat.Module 4:4-7How is steel different from cast iron?Cast iron has between 2%~4% carbon, compared with less than 2% for steel.4-14What metal fabrication(金属加工) is realized by powder metallurgy(粉末冶金)? Sintering(烧结)4-32Which metal behaves superplasticity(超塑性)when at certain temperatures? Titanium4-34What does sintering imply?Compacted and heated to allow diffusion bonding(扩散压合).Supplementary question:1. How much do the nonferrous metals account for among the known elements?3/42. Which form does the carbon exist in each type of cast iron?Gray Cast Iron: carbon existing in a pearlite matrix(波来体基)White Cast Iron: cementite(渗碳体)instead of graphiteNodular or Ductile Cast Iron(球墨铸铁): spherulitic(球粒状)3. Carbon content in ironsa. Ingot iron(低碳钢): 0.01%b. Pig iron(生铁): 4%c. cast iron: 2%~4%d. Gray cast iron: 3.2%e. White cast iron(白口铸铁): 3.5%f. Nodular or Ductile cast iron: 3.5%g. Malleable iron(可锻铸铁): 2.2%Module 6:6-2What are the differences in the compositions and applications of traditional and advanced ceramics?Traditional ceramics: based primarily on natural raw materials of clay(粘土)and silicates (硅酸盐). (used as clay products, glass and cement(水泥))Advanced ceramics: include artifical(人造的)raw materials, exhibit specialized properties, require more sophisticated(复杂的)processing (in structural, electronic and optical aspects)6-4Briefly explain the major factors in determining the density of a material.Atomic weight; how the atoms/ions are stacked(堆放)in the microstructure.6-5(green density(生胚密度), bulk density(体积密度), theoretical density(理论密度)) Compare the following definitions for density:green density: the bulk density of a compact prior to its densification.bulk density: used to refer to a ceramic’s density, as opposed to that of solid material. (W D/W B)theoretical density:apparent density: W D/V A6-6(open porosity(开孔率), closed porosity(多孔性))Compare the definitions for open porosity, closed porosity and apparent porosity(显气孔率).Open porosity: referring to the network of pores(气孔)that is open to the surface and into which a liquid such as water can penetrate(渗透)if the part were submerged in it. Closed porosity: refers to those pores that have become sealed within the grain structure Apparent porosity:6-14Define the term densification.Densification: referring as firing, is a process by which a particulate compact is transformed into a ceramic part that has adequate(充足) properties to satisfy the needs of a specific application.6-18Ceramic process can be simple described as consisting of two steps (a) a cool step, and (b) a hot step. What is the product for each step?Cool step: the ceramic part is formed or shaped into a “green” part or preform.Hot step: the green compact is first subjected to heat to dry up any liquid phase formed during the processing and then subjected to higher heating, known as firing, sintering, or densification.6-21Define the term refractory materials(耐火材料). Cite(引用)some refractory ceramics and some furnace with extremely high temperature.Refractory materials: one with a very high melting point and other properties that make it suitable for uses such furnace linings(炉衬)and kiln construction(窑炉).6-27What are devitrification(不透明)and vitrification(透明).Devitrification: slower cooling permits some crystallization in the process known as devitrification.Vitrification: opposite to devitrification, producing amorphous structures(无定型结构).6-28(soft glasses(普通玻璃), hard glasses(硬化玻璃)) List three common types of glass. Cite the two desirable characteristics of glasses.Soda-lime silica glass(碱石灰石英玻璃)Single-strength glassDouble-strength glassLead-alkali silica glassAluminosilicate glass (铝硅酸玻璃)Desirable characteristics: soft glasses have lower heat resistance and a higher coefficient (系数)of thermal expansion than hard glasses. Hard glasses are borosilicate(硼硅酸盐)and aluminosilicate.Supplementary question:1. What types of bonding can be found in ceramic materials?Ionic and covalent bonds2. What procedures are involved in the ceramic processing?a. Densificationb. Microwave sinteringc. hot pressing(热压烧结)d. overpressure sinteringe. hot isostatic pressing(热等静压)3. Understand the term of cementite(渗碳体)Cementite: a hard brittle iron carbide Fe3C that occurs in steel, cast iron and iron-carbon alloys.。

相关文档
最新文档