材料科学概论
材料科学概论考点总结
材料科学概论考点总结1·材料: 材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质(Materials is the stuff from which a thing is made for using.)2·材料的分类及类型:按服役领域分类：结构材料 (受力，承载)，功能材料 (半导体，超导体以及光、电、声、磁等)按化学组成分：金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料按材料尺寸分：零维材料，一维材料，二维材料，三维材料按结晶状态分：晶态材料，非晶态材料，准晶态材料3·材料科学：是一门以实体材料为研究对象，以固体物理，热力学，动力学，量子力学，冶金，化工为理论基础的交叉型应用基础学科。
4·材料的发展要素：材料的成分、组织结构、合成加工、性质与使用性能5·材料的力学性能：弹性模量，强度，塑性，断裂韧性，硬度6·塑性变形：材料在外力作用下产生去除外力后不能恢复原状的永久性变形称为塑性变形。
塑性变形具有不可逆性7·能带：满带，空带，价带，禁带8·磁性的分类：磁滞回线： Hc ：矫顽力 Hm：饱和磁场强度Br ：剩余磁感应强度 Bs：饱和磁感应强度9·不同材料的热导率特性：金属材料有很高的热导率，无机陶瓷或其它绝缘材料热导率较低，半导体材料的热传导，高分子材料热导率很低10·固溶体：合金的组元以不同的比例相互混合混合后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的相同这种相就称为固溶体.11·断裂韧度：是衡量材料在裂纹存在的情况下抵抗断裂的能力12·影响断裂失效的因素：（1）材料机械性能的影响（2）零件几何形状的影响（3）零件应力状态的影响（4）加工缺陷的影响（5）装配、检验产生缺陷的影响13·穿晶断裂：裂纹在晶粒内部扩展，并穿过晶界进入相邻晶粒继续扩展直至断裂（即蠕变）的抗力；以7001000/2.σ表示700℃下经1000h产生0.2%残余变形量的最大应力23·材料的持久强度：材料在高温长期载荷下对断裂的抗力；以50010000σ表示在500℃下经10000h发生断裂的应力值。
材料科学概论
材料科学概论材料科学是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的学科，是现代工程技术和工业生产的基础。
材料科学的发展对于推动科技进步、促进经济发展具有重要意义。
本文将从材料科学的基本概念、发展历程、研究内容和应用前景等方面进行介绍。
首先，材料科学是一门跨学科的学科，它涉及物理学、化学、力学、工程学等多个学科的知识。
材料科学的研究对象包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料等。
材料科学的研究内容主要包括材料的结构与性能、材料的制备与加工、材料的性能测试与评价以及材料的应用等方面。
其次，材料科学的发展历程可以追溯到人类社会的发展史。
从最早的石器时代、青铜时代到铁器时代，材料的发展推动了人类社会的进步。
随着工业革命的到来，材料科学得到了迅猛的发展，新材料的不断涌现为工业生产和科技创新提供了重要支撑。
材料科学的研究内容主要包括材料的结构与性能、材料的制备与加工、材料的性能测试与评价以及材料的应用等方面。
材料的结构与性能研究主要包括材料的晶体结构、微观结构、宏观结构以及材料的力学性能、热学性能、电学性能、光学性能等。
材料的制备与加工研究主要包括材料的制备工艺、材料的加工工艺以及材料的表面处理等。
材料的性能测试与评价主要包括材料的物理性能测试、化学性能测试、机械性能测试以及材料的可靠性评价等。
材料的应用研究主要包括材料在电子、航空航天、能源、环保、生物医药等领域的应用。
最后，随着科技的不断进步，材料科学的应用前景将更加广阔。
新材料的不断涌现将推动工业生产的转型升级，提高产品的质量和性能。
同时，材料科学的发展也将为环境保护、能源开发、生物医药等领域提供重要支撑，推动社会的可持续发展。
综上所述，材料科学作为一门重要的交叉学科，对于推动科技进步、促进经济发展具有重要意义。
我们应该加强对材料科学的研究和应用，不断推动材料科学的发展，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
材料科学概论
材料科学概论
材料科学概论的内容主要包括以下几个方面：
首先是介绍材料科学的概念，材料科学是应用物理、化学、生物学和工程技术去分析、认识、制造及开发物质结构和性质。
它将物理学，化学，物理化学，物理气体学，有机化学，材料物理，构筑物理结合起来，涉及材料特性，本质式结构，加工方法，安全性等方面，是工程技术解决实际问题的基础。
其次，介绍材料科学的应用领域，材料科学的应用非常广泛，涉及工业，航空，军工，能源，生物技术和计算机技术等，它能提供实际的物理和化学物质的结构与性质的解释，从而更加充分地利用各种材料，满足科研和工业生产所需。
最后，简要概括材料科学和材料工程之间的相互关系，材料科学作为基础科学，提供材料物理和化学的本质，材料工程利用材料科学研究成果，制定适用于特定目的材料性质，实用工程技术，研制出符合市场需求的先进材料，材料科学和材料工程是用于解决实际问题的有效工具。
总之，材料科学涉及到各个方面的物理和化学物质，其应用为工业提供了重要支持，材料科学和材料工程之间的相互关系也一直在发挥着重要作用。
材料科学概论 第二章
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
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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
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。
(完整版)材料科学概论复习题及答案
复习特种陶瓷—材料的结构—．材料科学—无机非金属材料—失效—特种陶瓷—硅酸盐水泥—热处理—纳米材料判断题1. 低碳钢的硬度及塑性均比高碳钢的高。
错2. 橡胶是在高弹态下使用的高分子材料。
对3. 玻璃是一种晶体材料，它具有透光性、抗压强度高、但脆性大的特点。
错4. 位错、空位、间隙原子都是实际晶体中的点缺陷。
错5. 什么是材料？如何进行分类?材料是指人类社会可接受、能经济地制造有用器件或物品的固体物质。
6. 什么是材料的成分？什么是材料的组织？什么是材料的结构？材料的成分是指组成材料的元素种类及其含量，通常用质量分数（w），也可以用粒子数分数表示。
材料的组织是指在光学显微镜或电子显微镜下可观察到，能反应各组成相形态、尺寸和分布的图像。
材料的结构主要是指材料中原子的排列方式。
7. 材料科学与工程的四大要素是什么？材料成分，结构，工艺，性能。
8. 传统陶瓷坯料常见的成形方法及生产工艺？9. 什么是高分子材料？高分子材料具有哪些性能特点？高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的。
力学性能：最大的特点是高弹性和黏弹性。
电性能：绝大多数高分子材料为绝缘体。
热性能：绝热性。
10. 什么叫复合材料？按基体材料分为哪几类？复合材料指由两种或更多种物理性能、化学性能、力学性能和加工性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。
复合材料可分为基体相和增强相。
按基体分为树脂基、金属基陶瓷基。
11. 陶瓷由哪些基本相组成？它们对陶瓷的性能有什么影响？晶体相、玻璃相、气相。
12. 简述提高陶瓷材料强度及减轻脆性的途径？13. 按照用途可将合金钢分为哪几类？机器零部件用钢主要有哪些？可分为结构钢，工具钢，特殊钢和许多小类。
轴，齿轮，连接件。
14. 材料典型的热处理工艺有哪些？什么叫回火?退火、正火、淬火、回火。
钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的性能，将其加热Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火。
材料科学概论(3)
2、正火
钢材或钢件加热到Ac3 （亚共析钢）和Acm（过共 析钢）以上30～50℃，保温适当时间后，在空气中均 匀冷却，得到珠光体类组织（一般为索氏体）的热处 理称为正火。 正火与完全退火的主要差别在于冷却速度快，使 钢的组织比较细，一般用于以下几方面： 最终热处理，可以细化奥氏体颗粒，使组织均匀化； 减少亚共析钢中的铁素体，使珠光体含量增多并细化， 从而提高钢的强度、硬度和韧度。对于普通结构钢零 件，力学性能要求不很高时，可以正火作为最终热处 理。 作为预先热处理，截面较大的合金结构钢件，在淬火 或调质处理（淬火＋高温回火）前常进行回火，以消 除代状组织等，并获得细小而均匀的组织。 改善切削加工功能，低碳钢或低合金钢退火后硬度太 低，不便于切削加工。正火可提高其硬度，改善切削 加工功能。
（3）铸钢： 铸钢牌号的表示是在数字前“ZG”，数字则代表钢 中碳的平均质量分数（以万分数表达）。例如ZG25， 表示w(C)＝0.25%的铸钢。铸钢可用来制造形状复杂而 需要一定强度、塑性和韧度的零件，如起重运输机中的 齿轮、联轴器及重要的机件。
（4）碳素工具钢：
碳素工具钢的w(C)＝0.65～1.35%，钢号用碳的平均 质量的千分数表示，并在前冠以“T”字。例如T9是w(C) ＝0.90%的碳素工具钢。 碳素工具钢均为优质钢，若属于高级优质钢，则在 钢号后标注“A”字。碳素工具钢主要用来制造各种刃具、 量具、模具等。
钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的性能，
（1）钢在回火时的组织转变：钢淬火后得到的是不稳定的马氏体和 残余奥氏体。回火加热能促进其发生转变。根据转变过程和形成 的组织，回火可分为4个阶段： 第一阶段（200℃以下）马氏体分解。在200℃以下加热时，马氏体 中的碳以ε碳化物的形式析出，而使过饱和度减小，正方度降低， 形成的组织为回火马氏体。 第二阶段（200～300℃）残余奥氏体分解。马氏体不断分解为回火 马氏体，体积缩小，降低了对残余奥氏体的压力，使之转变为下 贝氏体，下贝氏体和回火马氏体本质相似。残余奥氏体从200℃ 开始分解，到300℃基本完成，得到的下贝氏体不多，所以这个 阶段的组织主要是回火马氏体。 第三阶段（250～400℃）回火托氏体的形成。马氏体和残余奥氏体 在250℃以下分解形成ε碳化物和过饱和度较低的α固溶体后， 继续升高温度时，过饱和固溶体很快转变成铁 素体；亚稳
材料科学概论作业题
1、简述传统材料与新型材料之间的辨证关系传统材料是指已经成熟而且在工业生产中已大批量生产的材料。
新型材料是指那些已在发展，具有优异性能和应用前景的材料。
传统材料可通过采用新技术、提高技术含量、大幅度增加附加值而变成新材料。
新型材料经过长期生产和应用可转变成传统材料。
传统材料是新型材料的基础，新型材料是传统材料的推动力。
2、按物化成分可将材料分为几大类？他们的性能特征取决于什么？按物化成分可将材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料。
它们的性能特征主要取决于化学键。
3、解释材料、材料科学与工程材料：是指人类社会可接受、能经济地制造出有用器件或物品的固体物质。
材料科学与工程：是研究材料组成与结构、合成与制备性质和使用性能以及它们之间的关系。
4、简述合金中两个基本相即：固溶体和化合物的特征及分类？固溶体特征：溶质原子占据溶剂原子晶体中所占部分位置或溶入到溶剂空隙中，并保持溶剂的晶体结构类型。
化合物特征：①产生位置总是总是处于固溶体之间的中间位置，也称中间相。
②中间相大多为金属化合物。
③中间相的结合键是各种化学键的混合。
④中间相可用化学式表示，但大多数中间相不遵循化学价规则。
⑤中间相性能：硬而脆，有些具有特殊功能。
固溶体分类：主要为置换型固溶体和间隙型固溶体，置换型固溶体可能是无限固溶体（如Ag-Au、Au-Cu、Mo-W、Cu-Ni、Ni-Fe、Fe-Cr、Au-Ni），而间隙型固溶体只能是有限固溶体(Cu-Zn、Ag-Zn)。
化合物分类：正常价化合物—按化合价规律形成（Mg2Si、Mg2Sn、Mg2Pb、BaSe）电子价化合物—按电子浓度规律形成（Cu3Al、Cu5Sn）间隙化合物—过渡金属+小半径非金属元素（C、N、H、O、B）当r非/r金＜0.59时——间隙相（过渡金属+ N或H、WC、TiC、VC）当r非/r金＞0.59时——复杂结构的间隙化合物[（过渡金属+B）、（Cr、Mn、Fe+C）]5、根据所学知识，在进行产品设计时应考虑哪些方面的因素？在进行产品设计时：首先应考虑产品的使用性能和服役环境。
材料科学概论论文
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。
材料科学概论-纲要
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
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：
《材料科学概论》课件
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
材料科学概论
材料科学概论材料科学是一门研究材料的组成、结构、性能和制备方法的学科。
它涉及到金属、陶瓷、高分子材料和复合材料等各种材料的研究和应用。
材料科学的发展对于推动现代工业、科技和生活的发展起着至关重要的作用。
首先，材料科学研究的对象是各种材料。
材料是构成一切物体的基础，它们的性能直接影响着物体的功能和使用寿命。
材料科学家通过对材料的组成、结构和性能进行研究，可以改善材料的性能，开发新的材料，提高材料的利用率，从而推动科技的进步和社会的发展。
其次，材料科学的研究内容包括材料的结构与性能。
材料的结构决定了它的性能。
通过对材料的微观结构和宏观性能进行研究，可以了解材料的内部构造和性能表现，为材料的设计、制备和应用提供科学依据。
例如，金属材料的晶体结构决定了其机械性能，高分子材料的分子结构决定了其力学性能和耐久性能，陶瓷材料的晶粒结构决定了其导热性能和耐磨性能。
再次，材料科学的发展对于推动材料工程的进步起着至关重要的作用。
材料工程是一门综合性的学科，它涉及到材料的设计、制备、加工和应用等方面。
材料科学的发展为材料工程提供了新的材料和新的技术手段，推动了材料工程的发展。
例如，纳米材料、复合材料和功能材料等新型材料的出现，为材料工程的发展提供了新的机遇和挑战。
最后，材料科学对于推动现代工业的发展起着至关重要的作用。
材料是现代工业的基础，它们的性能直接影响着产品的质量和性能。
材料科学的发展为工业提供了新的材料和新的技术手段，推动了工业的进步。
例如，高强度、高韧性和耐腐蚀的新型材料的出现，为航空航天、汽车制造、电子设备和医疗器械等领域提供了新的材料选择。
总之，材料科学是一门重要的学科，它的发展对于推动科技进步、工业发展和社会进步起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步和社会的不断发展，材料科学将会得到更加广泛的应用和推广，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
《材料科学概论》课件
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。
材料学概论
材料科学导论是化学工业出版社于2012年出版的一本书。
作者是胡珊和李震。
本书可作为材料和相关专业的教材，也可作为材料研究人员的参考书。
材料科学概论包括7章。
第一章介绍了材料和材料科学研究的内容和任务，材料的种类，性质，应用，材料的发展现状和趋势。
用金属植入物固定骨折端是目前临床治疗中最基本的方法。
骨科作为这一过程的主人，必须了解并控制金属植入物的各种材料特性。
（一）植物内部刚度控制指标假体的刚度是抵消骨折端变形的重要指标，与骨折端的稳定性密切相关。
固定其他因素后，刚度会受到许多因素的影响：首先，内生菌的材料模量影响内生菌的硬度。
对于形状和大小相同的内生菌，基础材料的模量越大，其刚度就越大。
相反，基础材料的弹性模量越小，其刚度越小。
例如，在相同条件下，钢板的刚度较大，而钛板的刚度较小，因此可以通过在允许的强度范围内改变内生菌的材料来控制内生菌的刚度。
其次，内生菌的几何参数影响内生菌的刚度。
当内生菌的长度和材料相同时，内生菌的硬度随横截面参数的增加而增加，因此可以通过在允许的强度范围内增加或减少内生菌的横截面参数来控制内生菌的硬度。
同样，在相同的横截面参数条件下，内生菌越长，其刚度越小，相反，其长度越小，其刚度就越大，因此可以通过增加或减少其内生菌的刚度来控制临床长度。
第三，力的作用方式影响内部植物的刚度。
当内部植物抵抗弯曲应力时，较小的应力可能导致内部植物产生相对较大的变形，即表现出相对较小的刚度；当内生菌抵抗拉力和压力时，内生菌在相同应力下产生相对较小的变形，因此内生菌在该应力下显示出更大的刚度。
因此，根据不同的载荷模式，通常在材料力学中会使用不同的刚度名称，例如拉伸和压缩刚度，剪切刚度，扭转刚度，弯曲刚度等。
（二）内固定强度控制指标材料力学表明，内置物的强度与材料，技术水平，几何参数，作用力的类型和大小等密切相关。
在临床上，有许多方法可以提高内生菌的强度。
材料科学概论考点总结
1·材料: 材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质(Materials is the stuff from which a thing is made for using.) 2·材料的分类及类型:按服役领域分类：结构材料 (受力，承载)，功能材料 (半导体，超导体以及光、电、声、磁等)按化学组成分：金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料按材料尺寸分：零维材料，一维材料，二维材料，三维材料按结晶状态分：晶态材料，非晶态材料，准晶态材料3·材料科学：是一门以实体材料为研究对象，以固体物理，热力学，动力学，量子力学，冶金，化工为理论基础的交叉型应用基础学科。
4·材料的发展要素：材料的成分、组织结构、合成加工、性质与使用性能5·材料的力学性能：弹性模量，强度，塑性，断裂韧性，硬度6·塑性变形：材料在外力作用下产生去除外力后不能恢复原状的永久性变形称为塑性变形。
塑性变形具有不可逆性7·能带：满带，空带，价带，禁带8·磁性的分类：磁滞回线： H c：矫顽力 H m：饱和磁场强度B r：剩余磁感应强度 B s：饱和磁感应强度9·不同材料的热导率特性：金属材料有很高的热导率，无机陶瓷或其它绝缘材料热导率较低，半导体材料的热传导，高分子材料热导率很低10·固溶体：合金的组元以不同的比例相互混合混合后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的相同这种相就称为固溶体.11·断裂韧度：是衡量材料在裂纹存在的情况下抵抗断裂的能力12·影响断裂失效的因素：（1）材料机械性能的影响（2）零件几何形状的影响（3）零件应力状态的影响（4）加工缺陷的影响（5）装配、检验产生缺陷的影响13·穿晶断裂：裂纹在晶粒内部扩展，并穿过晶界进入相邻晶粒继续扩展直至断裂14·沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展导致断裂15·磨损的定义：在机件表面互相接触并作相对运动产生的摩擦过程中，会有微小颗粒从表面不断分离出来形成尺寸和形状不同的磨屑，使材料逐渐损失，导致机件尺寸变化和质量损失，这种表面损伤现象即为磨损。
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Valve [vAlv]
Gasket [5^Askit] 垫圈, 衬垫
spring wire
B Ceramics [si5rAmiks]
1 . Refractory [ri5frAktEri]
Difficult to melt or work; resistant to heat.
2 . fracture toughness 断裂韧度
3 . crystalline[5kristElain]
Being, relating to, or composed of crystal or crystals.
• Characteristics(metallic 金属的，金属性的) • It is strong and can be readily formed into
practical shapes . • Ductile [5dQktail] —permanent deformability • metallic luster • electric conductor
• a . Metals metallic bond • b . Ceramics (glass) ionic [aI5RnIk] and
covalent [kEu5veilEnt] bond
• c . Polymers covalent and Van der waals
bond
• d . Composites • e . semiconductors
science
II. The structural materials
III. The electronic and magnetic
materials
materials
IV. Materials in engineering design
engineering
• Nature of materials’ properties
engineering
Key word
• Alloy [5AlCi]
• Atomic-scale-architecture
• Brittle [5britl] • Ceramic [si5rAmik] • Composite [5kCmpEzit, -zait] • Concrete [5kCnkri:t]
• Conductor
• Crystalline [5kristElain] adj. • Devitrified [di:5vitrifai] • Ductility [dQk5tiliti]
• Electronic and magnetic material
• Element [5elimEnt] • Fiberglass [5faIbE^lB:s]
4 . Devitrify [di:5vitrifai]
To cause (a glassy material) to become crystalline and brittle.
5 . solution
A homogeneous mixture of two or more substances, which may be solids, liquids, gases, or a combination of these.
Introduction to Materials Science and
Engineering
Guan Rui-fang
材料与新技术革命
材料与国防现代化
• This book is divided into four
major sections
I. The fundamentals
A Metals
1 . i.e. Latin， the written abbreviation for id est ,
也就是，即。 读作：that is 2 . state-of-the-art
技术发展水平，现代化的。 3 . superplastic.
超塑性的,超塑性材料(制)的
Structural steel
Key word
• Glass • Glass-ceramic • Insulator • Materials science and engineering • Materials selection • Metallic
• Microcircuitry [5maIkrEJs\:kIt]
• Microscopic-scale architecture • Noncrystalline
• Microscopic or submicroscopic structure
• Engineering design
Chapter I Materials for Engineering
1.1 Types of materials 1.2 From structure to properties 1.3 Selection of materials 1.4 Materials science and
• The ceramics is derived from Greek word “keramic” which means an art of potter .
Include :
• Nonmetallic [5nCnmi5tAlik]
Key word
• Oxide
• Periodic[piEri5Cdik]
table
• Plastic
• Polyethylene [7pCli5eWili:n]
• Polymer
• Property • Refractoryaterial • wood
• Silica硅石，SiO2
• Silicate]硅酸盐
• Silicon硅元素
• Steel
1.1 Types of materials
What materials are available to me ?
Five categories