材料科学基础简介.

1.3用途
a.结构材料：如机床、建筑机械设备、工
程交通工具； b. 导体材料，电线芯（铜）
c.工具等。
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战机
舰船
导弹
高层 建筑
火箭
金属材料的 主要应用领域
战车 人造 卫星 高速列车 汽车
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2无机非金属材料（Inorganic nonmetals）
2.1分类 按成分，化学结构和用途分四大类：混凝土
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一般离子晶体中正负离子静电引力较强， 结合牢固。因此。其熔点和硬度均较高。另 外，在离子晶体中很难产生自由运动的电子， 因此，它们都是良好的电绝缘体。但当处在 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 两个或多个电负性相差不大的原子间通 过共用电子对而形成的化学键。共价键键合 的基本特点是核外电子云达到最大的重叠， 形成“共用电子对”，有确定的方位，且配 位数较小。
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图1.6 SiO2中硅和氧原子间的共价键示意图
共价键在亚金属 （碳、硅、锡、 锗等）、聚合物 和无机非金属材 料中均占有重要 地位。 共价键 晶体中各个键之 间都有确定的方 位，配位数比较 小。共价键的结 合极为牢固，故 共价晶体具有结 构稳定、熔点高、 质硬脆等特点。 共价形成的材料 一般是绝缘体， 其导电性能差。
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2.2基本特性
以陶瓷为例（其它有较大差别）a.离子键、 共价键及其混合键； b.硬而脆； c.熔点高、
耐高温抗氧化d.导热、导电性差； e.耐化学
腐蚀性性好；f.耐磨；g.成型方式为粉末制坏、
烧制成型。三、用途 建筑卫生陶瓷：瓷砖、
浴缸等。工程陶瓷 工程结构陶瓷：反应釜
（耐酸、耐腐蚀）、绝缘瓷瓶；功能陶瓷：磁
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ຫໍສະໝຸດ Baidu 9
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第二节 材料的类别 1. 金属材料（metals）
1.1分类 (1)黑色金属材料－主要是指钢铁材料。 钢（Steel） 按化学成分分碳素钢、合金钢等；按品 质分普通、优质、高级优质钢等；按金相组织或组织结 构分珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体钢等；按用途分 建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢等；按冶 炼方法分平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢等。 铸铁（Cast iron）按石墨形态及性能又分为灰铸铁、 球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、特殊性能铸铁等。
5 电子清洗剂、制冷剂、 有机硅和有机氟等。 5
基本定义：材料是指；用于制造其
它物品、器件、构件、机器或产品的
那些物质。
衣、食、住、行是人类生存的基本需 求，材料则提供了人类生存的物质基 础，也是当今一切科学技术的基础。
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材料的使用是人类技术 进步的标志
人类的进步是从使用工具开始的， 而最早使用的工具是石器。石器的使 用代表了人类智慧的飞跃。
陶瓷（器）（Ceramics）。其中陶瓷又分为：传
（水泥）、玻璃（Glass）硅及耐火材料（Silane） 统陶瓷（天然硅酸盐矿,粘土烧制而成,Silicate
Ceramics)和特种陶瓷（人工化合物：氧化物、氮 化物、硼化物、碳化物）。
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2.2 结构 1、离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要 以离子键的方式结合。离子键键合的基本特点是 以离子而不是以原子为结合单元。
甲醛 甲醇 制氢 醋酸 MTBE 甲醇 MTO
聚甲醛、多聚甲醛、酚 醛树脂、脲醛树脂、氨 基树脂、季戊四醇、新 戊二醇、三羟甲基丙烷 、乌洛托品、MDI等。 醋酸酯、醋酸乙烯、聚 乙烯醇、氯乙酸、醋酸 酐、醋酸纤维素、PTA 等。 油品添加剂，提高辛烷 值
煤炭
MTG
焦炉气
气化 转化
CO、 CO2、H2
b.常温下固体熔点较高；c.金属光泽； d.纯金属范性大、展性、延性大；e.强度 较高；f.导热、导电性好；g.空气中易氧 化，如钢、铁等生成氧化膜，合金可改善 金属性能,提高抗氧化。
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金属键既无饱和 性又无方向性，因 而每个原子有可能 同更多的原子相结 合，并趋于形成低 能量的密堆结构。 当金属受力变形而 改变原子之间的相 互位置时，不至于 使金属键破坏，这 就使金属具有良好 延展性，并且，由 于自由电子的存在， 金属一般都具有良 好的导电和导热性 14 能。
有机玻璃、MBS、涂料 、PET树脂等。
MMA/ DMT 甲醇 MTP
畜禽饲料蛋白等。
蛋白 甲醇 燃料 二甲醚
甲烷 氯 化物
车辆代用燃料等。
聚乙烯、环氧乙烷/乙二 醇、苯乙烯/聚苯乙烯、 聚氯乙烯、醋酸乙烯、 乙丙橡胶、EVA树脂等 。 聚丙烯、环氧丙烷/丙二 醇、聚醚多元醇、苯酚 丙酮、丁辛醇、丙烯酸 及酯、乙丙橡胶、异丙 醇、丙烯腈、丙烯酰胺 等。 气雾剂、民用燃料和车 用燃料（代替柴油）。
性、导电材料。
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3高分子材料：高分子材料实际上是由
高分子化合物经过加工和加入添加物而 制成的。有机高分子化合物有天然与合 成之分。如蛋白质、淀粉及纤维是自然 界中生长的。叫天然高分子化合物；而 塑料、合成纤维及合成橡胶则属于人工 合成的，所以也叫合成高分子材料。
石器-------- 新石器-------青铜---------铁器--------电子材料时代 100万年－BC 9000—3000－ 2500－900－AC1960—2000 代表了人类文明史的不同阶段.
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8-9千年前， 陶器出现，不 仅做器皿，而 且做装饰品--促进了精神 文明的巨大发 展。在烧制过 程中发现了铜、 锡-及其合金青铜。
第一章 材料科学基础简述
第一节 材料历史—产生、发展与应用
第二节 材料的类别 第三节 高分子材料的发展历程及新动向
美英材料学家 把当今广泛使用 的材料分为十类 ，以金属、高分 子与陶瓷作为材 料基础提供各类 使用要求的材料 领域。 材料间有密切联 系，有许多基础 共性。
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甲醇制芳烃（MTA）。 甲醇燃料电池。 生产加氢产品等。
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(2)有色金属－常分五大类：
①轻金属（ρ<4.5g/cm3），如铝、 镁、纳、钙等；②重金属 (ρ>4.58 g/cm3) ，如铜、镍、铅、 锌等③贵金属 如金、银、铂、铑 等；④类（半）金属，如硅、硒、 绅、硼等；⑤稀有金属，如钛、锂、 钨、钼、镭等。
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1.2基本特性
a.金属键，常规法生产的为晶体结构；