材料科学基础全套课件【清华大学】
《材料科学基础》课件
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稳定性
材料在化学环境中保持其组成和结构的能力。
腐蚀性
材料与化学物质反应的能力，一些材料容易受到腐蚀。
活性
材料参与化学反应的能力和程度。
耐候性
材料在各种气候条件下的稳定性，如耐紫外线、耐风雨等。
材料的力学性质
弹性模量
描述材料抵抗弹性变形的能力。
硬度
材料表面抵抗被压入或划痕的能力。
韧性
材料吸收能量并抵抗断裂的能力。
材料科学的发展历程
总结词
概述材料科学的发展历程，包括重要的里程碑和代表 性人物。
详细描述
材料科学的发展历程可以追溯到古代，如中国的陶瓷和 青铜器制作，古埃及的石材加工等。然而，材料科学作 为一门独立的学科是在20世纪中期才开始形成的。在 这个时期，一些重要的里程碑包括开发出高温超导材料 、纳米材料和光电子材料等新型材料，这些材料的出现 极大地推动了科技的发展。同时，一些杰出的科学家如 诺贝尔奖得主也在这个领域做出了卓越的贡献。随着科 技的不断进步，材料科学的发展前景将更加广阔。
。
绿色材料与可持续发展
绿色材料
采用环保的生产方式，开发具有环保性能的新型材料，如可降解 塑料、绿色建材等。
节能减排
通过采用新型材料和技术，降低能源消耗和减少污染物排放，实现 节能减排的目标。
可持续发展
推动材料科学的发展，实现经济、社会和环境的协调发展，促进可 持续发展。
非晶体结构与性质
非晶体的结构特征
非晶体中的原子或分子的排列是无序的，不遵循长程有序的晶体 结构。
非晶体的物理和化学性质
非晶体的物理和化学性质与晶体不同，如玻璃态物质具有较好的化 学稳定性和机械强度。
材料科学基础完整ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
离子% 结 ）= [-1 e 合 -1 4(X A 键 X B )（ 2 1% 00
另一种混合键表现为两种类型的键独立 纯在例如一些气体分子以共价键结合，而 分子凝聚则依靠范德瓦力。聚合物和许多 有机材料的长链分子内部是共价键结合， 链与链之间则是范德瓦力或氢键结合。石 墨碳的上层为共价键结合，而片层间则为 范德瓦力二次键结合。
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5
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
八.材料科学研究的内容：材料结构的基础知识、
晶体结构、晶体缺陷、材料的相结构及相图、材
料的凝固、材料中的原子扩散、热处理、工程材
料概论等主要内容。 .
子，因此，它们都是良好的电绝缘体。但当
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处在
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
高温熔融状态时，正负离子在外电场作用 下可以自由运动，即呈现离子导电性。
2.共价键
（1）通过共用电子对形成稳定结构
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经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
三.结论
1.原子核周围的电子按照四个量子数的规定 从低能到高能依次排列在不同的量子状态 下，同一原子中电子的四个量子数不可能 完全相同。
清华材料科学基础课件skja_24
2020/6/17
课件
12
Examples and Discussions
2020/6/17
课件
13
Exercise
2020/6/17
课件
14
Thank you !
2020/6/17
课件
24
15
2020/6/17
课件
10
§5.17 Frank Partial Dislocation in FCC
1. Frank Partial is formed by extracting or inserting part of {111} plane.
n egative Frank b1 3111
[001 ]
未滑 A
C
B
[001 ]
已滑
AB
CA
BC
A
A
C
C
1 [ 1 12 ]
2
[ 1 10 ]
FCC {111}<112> BCC {112}<111> HCP {1012}1011
2020/6/17
课件
6
Characteristic of Shockley Partial:
1. It is the boundary between faulted and unfaulted.
2. It can be edge, screw or mixed zones dislocation.
3. Even in edge orientation, it can not climb.
《材料科学基础》课件
1 2
a
101
1 6
a
121
1 3
a
111
3-11
全位错
几何条件：
shockley不全位错
Franker不全位错
• 能量条件：
shockley不全位错
全位错
Franker不全位错
b=a/3<111>和｛111｝面垂直。纯刃位错。
b垂直于滑移面，不是fcc晶体的滑移方向， 不能滑移，只可攀移。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4、（3-8）比较刃位错和螺位错的异同点。
14、表征晶体中晶向和晶面的方法有 解析法 和 图示 法。（晶 体投影图 ）
二、分析计算
1、（2-3）（1）晶面A在x、y、z轴上的截距分别是2a、3b和 6c，求该晶面的米勒指数；（2）晶面B在x、y、z轴上的截 距分别是a/3、b/2和c，求该晶面的米勒指数。
1 : 1 : 1 3: 2:1 236
3 0.40183
0.683
•(4) CsCl的分子量为:
(35.453 +132.905 )=168.358，
•阿佛加得罗常数是6.0238×1023;
•每个CsCl分子的质量A为：
168.358/(6.0238×10 ) 23
ZM / N A a3
1168.358 /(6.02 1023) (0.4018 107 )3
配位数是8.
[CsCl 8] 或 [ClCs8]配位六面体。
（4）
对CsCl晶体，晶体结构为简 单立方，晶胞中含有一个 正离子一个负离子，沿体 对角线正负离子相切:
3a 2r 2r
a=0.4018nm
3a 2 (0.167 0.181) 0.696
《材料科学基础教案》PPT课件
1学时 1学时 2学时 3学时 2学时 1学时
教材及教学参考书
1.,《材料科学基础教程》 赵品 XX工业大学出版社 2.《材料科学基础教程习题与解答》 赵品 XX工业大学出版社 3.《材料科学基础》 赵品 XX工业大学出版社 1999年 4.《金属学原理》 刘国勋主编 工业冶金出版社 1980年 5.《金属学》 胡庚祥主编 上海科技出版社 1980年 6.《金属学教程》卢光熙主编 机械工业出版社 1985年 7.《金属学原理》 李 超主编 哈工大出版社 1996年 8.《材料科学基础》 马泗春主编 XX科学技术出版社 1998年 9.《材料科学基础》石德珂主编 XX交大出版社 1995年
第二部分 总纲
• 一、课程性质及教学目的 • 二、课程内容 • 三、与其它课程的关系 • 四、教学对象 • 五、教学时间 • 六、教学地点 • 七、教学指导思想 • 八、教学重点 • 九、教学难点 • 十、教学方法 • 十一、学时分配 • 十二、教学过程 • 十三、实验内容 • 十四、教材及教学参考书
编 XX科学技术出版社 1998年
7《材料科学基础》石德珂主编 XX交大出版社
1995年
讲授内容
1、材料在国民经济中的重要地位与作用 2、材料的分类 3、材料的发展历史 4、材料科学的发展方向 5、本课程的任务与内容
材料在国民经济中的重要地位与作用
材料是用来制造各种有用物件的物质. 它是人类生存与发展、征服和改造自然的物质基础,也是 人类社会现代文明的重要支柱.因此史学家将人类发展分为石 器时代、青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时代、硅时 代和新材料时代.材料科学的发展及进步成为衡量一个国家科 学技术发展的重要标准.材料科学的发展在国民经济中占有极 其重要的地位,因此,材料、能源、信息被誉为现代经济发展 的三大支柱.
清华大学材料科学基础
第二章目录2.1 要点扫描 (1)2.1.1 点缺陷及其平衡浓度 (1)2.1.2 位错的基本类型及柏氏矢量 (6)2.1.3 位错的应力场 (14)2.1.4 位错的弹性能和线张力 (17)2.1.5 作用在位错上的力和Peach-Koehler公式 (19)2.1.6 位错间的交互作用 (24)2.1.7 位错的起动力——Peirls-Nabarro力 (31)2.1.8 FCC晶体中的位错 (32)2.1.9 位错反应 (38)2.1.10 HCP、BCC及其他晶体中的位错 (41)2.1.11 晶体中的界面与表面 (43)2.1.12 位错的观察及位错理论的应用 (46)2.2 难点释疑 (48)2.2.1 柏氏矢量的守恒性 (48)2.3 解题示范 (49)2.4 习题训练 (54)第二章晶体中的缺陷2.1 要点扫描2.1.1 点缺陷及其平衡浓度1.点缺陷的类型在实际情况中，晶体内并不是所有原子都严格地按照周期性规律排列。
因为晶体中总存在一些微笑区域，这些区域的原子排列周期收到破坏。
这些偏离原子周期性排列的区域，都称为缺陷。
如果在任何方向上缺陷区的尺寸都远小于晶体或晶粒的线度，因而可以忽略不计，那么这种缺陷就叫做点缺陷。
点缺陷有以下三种基本类型：①空位实际晶体中某些晶格结点的原子脱离原位，形成的空着的结点位置就叫做空位，如图2-1所示。
空位的形成于原子的热振动有关。
在一定温度下，晶体中的原子都是围绕其平衡位置做热振动的，由于热振动的无规性，一些原子在某一瞬间获得足以克服周围原子束缚的振动能，因而脱离其平衡位置，在原有位置出现空位。
因此，温度越高，原子脱离平衡位置的几率也越大，空位也越多。
②间隙原子进入点阵间隙中的原子称为间隙原子，如图2-2所示。
间隙原子的形成使其周围的原子偏离平衡位置，造成晶格胀大而产生晶格畸变。
图2-2 晶体中的间隙原子 ③ 置换原子那些占据原来基体原子平衡位置上的异类原子称为置换原子。
清华大学材料科学基础
第二章目录2.1 要点扫描 (1)2.1.1 点缺陷及其平衡浓度 (1)2.1.2 位错的基本类型及柏氏矢量 (6)2.1.3 位错的应力场 (14)2.1.4 位错的弹性能和线张力 (16)2.1.5 作用在位错上的力和Peach-Koehler公式 (19)2.1.6 位错间的交互作用 (23)2.1.7 位错的起动力——Peirls-Nabarro力 (30)2.1.8 FCC晶体中的位错 (31)2.1.9 位错反应 (37)2.1.10 HCP、BCC及其他晶体中的位错 (40)2.1.11 晶体中的界面与表面 (42)2.1.12 位错的观察及位错理论的应用 (45)2.2 难点释疑 (47)2.2.1 柏氏矢量的守恒性 (47)2.3 解题示范 (48)2.4 习题训练 (53)第二章晶体中的缺陷2.1 要点扫描2.1.1 点缺陷及其平衡浓度1.点缺陷的类型在实际情况中，晶体内并不是所有原子都严格地按照周期性规律排列。
因为晶体中总存在一些微笑区域，这些区域的原子排列周期收到破坏。
这些偏离原子周期性排列的区域，都称为缺陷。
如果在任何方向上缺陷区的尺寸都远小于晶体或晶粒的线度，因而可以忽略不计，那么这种缺陷就叫做点缺陷。
点缺陷有以下三种基本类型：①空位实际晶体中某些晶格结点的原子脱离原位，形成的空着的结点位置就叫做空位，如图2-1所示。
空位的形成于原子的热振动有关。
在一定温度下，晶体中的原子都是围绕其平衡位置做热振动的，由于热振动的无规性，一些原子在某一瞬间获得足以克服周围原子束缚的振动能，因而脱离其平衡位置，在原有位置出现空位。
因此，温度越高，原子脱离平衡位置的几率也越大，空位也越多。
②间隙原子进入点阵间隙中的原子称为间隙原子，如图2-2所示。
间隙原子的形成使其周围的原子偏离平衡位置，造成晶格胀大而产生晶格畸变。
图2-2 晶体中的间隙原子 ③ 置换原子那些占据原来基体原子平衡位置上的异类原子称为置换原子。
材料科学基础-课件 清华skja_30
So iron membrane between 0.0128 and 0.0729 cm
Examples and Discussions
Exercise
Thank you !
30
D0 : The pre-exponential term
2.
3.
Composition
Size
Q Qo a
4.
Grain size, Defects
5.
Cold wording or irradiation
a. Accelerate diffusion b. Up-hill diffusion may take place
7.
Third elements.
a. No effect.
b. Accelerate by forming fine grains or causing lattice
distortion. c. Retard by forming compound. d. Curious effect.
8.
For self-diffusion
1 J12 n1 2
2. Two dimensional diffusion. 1 D a 2 4 3. Three dimensional diffusion.
simple cubic:
1 D a 2 6
2 1
FCC( Fe):
4 a 2 1 D ( ) a 2 12 2 12
材料科学基础
Fundamental of Materials
Prof: Tian Min Bo
Tel: 62795426 ，62772851 E-mail: tmb@ Department of Material Science and Engineering Tsinghua University. Beijing 100084
材料科学基础PPT课件
第35页/共52页
Y-Sialon
材料观-结构
宏观结构 微观结构
第36页/共52页
结构的含义
宏观结构（眼睛观察范围-0.1mm） 显微结构（晶粒尺寸、分布、100m-0.1
m) 晶体结构（晶胞、晶格、Angstron） 原子结构（电子+质子+中子）
第37页/共52页
结构分析的工具
第38页/共52页
性能
材料性能：材料对外界作用的响应 力学性质：形变与断裂 热学性质：热容量、热导率、热膨胀 电学性质：电导率，介电性质 磁学性质：磁化率等 光学性质：折射或反射 劣化：材料的化学活性
第39页/共52页
组成-工艺过程-结构-性质之间关系 材料科学核心内 容
组成+加工工艺
微观组织结构
性能
大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、 菱镁矿、白云母等）为原料制造的
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3. 有机高分子材料（高聚物）
高聚物是由一种或几种简单 低分子化合物经聚合而组成 的分子量很大的化合物
高聚物的种类繁多，性能各 异，其分类的方法多种多样
按高分子材料来源分为天然
高分子材料和合成高分子材
℃，具有良好的塑性，能承受冷热加工 第27页/共52页
工艺过程－结构（显微结构）
aluminium before refinement
aluminium after refinement
第28页/共52页
不同加工方法的工件组织与性能
第29页/共52页
结构的含义
宏观结构（眼睛观察范围0.1mm）
第10页/共52页
金属材料
在103种元素中，除6种惰性元素和16种非金属元素 外，81种为金属元素。
清华大学材料科学基础
第二章目录2.1 要点扫描 (1)2.1.1 点缺陷及其平衡浓度 (1)2.1.2 位错的基本类型及柏氏矢量 (6)2.1.3 位错的应力场 (14)2.1.4 位错的弹性能和线张力 (16)2.1.5 作用在位错上的力和Peach-Koehler公式 (19)2.1.6 位错间的交互作用 (23)2.1.7 位错的起动力——Peirls-Nabarro力 (30)2.1.8 FCC晶体中的位错 (31)2.1.9 位错反应 (37)2.1.10 HCP、BCC及其他晶体中的位错 (40)2.1.11 晶体中的界面与表面 (42)2.1.12 位错的观察及位错理论的应用 (45)2.2 难点释疑 (47)2.2.1 柏氏矢量的守恒性 (47)2.3 解题示范 (48)2.4 习题训练 (53)第二章晶体中的缺陷2.1 要点扫描2.1.1 点缺陷及其平衡浓度1.点缺陷的类型在实际情况中，晶体内并不是所有原子都严格地按照周期性规律排列。
因为晶体中总存在一些微笑区域，这些区域的原子排列周期收到破坏。
这些偏离原子周期性排列的区域，都称为缺陷。
如果在任何方向上缺陷区的尺寸都远小于晶体或晶粒的线度，因而可以忽略不计，那么这种缺陷就叫做点缺陷。
点缺陷有以下三种基本类型：①空位实际晶体中某些晶格结点的原子脱离原位，形成的空着的结点位置就叫做空位，如图2-1所示。
空位的形成于原子的热振动有关。
在一定温度下，晶体中的原子都是围绕其平衡位置做热振动的，由于热振动的无规性，一些原子在某一瞬间获得足以克服周围原子束缚的振动能，因而脱离其平衡位置，在原有位置出现空位。
因此，温度越高，原子脱离平衡位置的几率也越大，空位也越多。
②间隙原子进入点阵间隙中的原子称为间隙原子，如图2-2所示。
间隙原子的形成使其周围的原子偏离平衡位置，造成晶格胀大而产生晶格畸变。
图2-2 晶体中的间隙原子 ③ 置换原子那些占据原来基体原子平衡位置上的异类原子称为置换原子。