前沿材料科学PPT课件

目的：了解激光加工的产生、发展和应用
.
9
主要教学参考书：
1.复合材料及其应用技术/汤佩钊编著，重庆 大学出版社，1998
2.功能材料与纳米技术/李玲、向航编著，化 学工业出版社，2002
3.半固态金属加工技术及其应用/谢水生、黄声 宏编著，冶金工业出版社，1999
4.现代加工技术/张辽远编著，机械工业出版社， 2002
超声振动的乳化作用可使异种材料均匀地混合 在一起，将超声振动与冶金学科交叉，可明显 改善材料尤其是组分物性差别大的合金、复合 材料的组织，形成组织均匀的高性能材料
.
19
未处理组织
经处理组织
图0-1 铝铅合金
.
20
从上述前沿科学及其交叉的介绍可见，前 沿科学交叉一方面拓宽了其本身研究领域， 另一方面也给其它科学带来了勃勃生机， 成功地解决了各领域中存在的难题，使得 现代科技产生了史无前例的飞跃。
目的：了解半固态加工的产生、发展、与其
它科学的交叉和应用
.
7
第五章 超声加工科学
内容：介绍超声加工科学的基本情况，包括超
声加工的基本概念、特点、加工技术等内容
目的：了解超声加工的产生、发展、与其
它科学的交叉和应用
.
8
第六章 激光加工科学
内容：介绍激光加工科学的基本情况，包括
激光加工的基本概念、特点、加工技术等内容
将纳米材料的这一特性交叉到复合材料学科中， 可利用纳米粉末在低温下制备出采用常规粉末在 极高温下也很难制备的高温陶瓷复合材料
.
15
1.3 复合材料科学与磁学科学的交叉
科技难题：磁悬浮问题
本世纪初，美国科学家理查德.波斯特将磁学研 究交叉在复合材料研究领域
利用铁、硼、钕等材料制备了超级磁性复合材料
特点Fra Baidu bibliotek产生的磁场全部指向同一方向，无需电力 就可将列车悬浮起来
目的：了解纳米科学的产生、发展、与其它 科学的交叉和应用
.
5
第三章 超导科学
内容：介绍超导科学的基本情况，包括超导
科学的基本概念、特点、研究方法等内容
目的：了解超导科学的产生、发展和应用
.
6
第四章 半固态加工科学
内容：介绍半固态加工科学的基本情况，包
括半固态加工的基本概念、特点、加工技术 等内容
日本科学家利用半固态挤压技术制备出了纯度
为15个9的半导体材料 .
17
3 超声振动科学及其交叉
二十世纪六十年代，Merchant 提出需要更新加工观念，于是 人们开始探索采用除机械能以 外的能量进行加工，这样就逐 渐形成了将超声振动加工技术
.
18
超声振动科学与冶金科学交叉
科技难题：组分物性差别大材料的偏析问题
在美国航空航天局的资助下，磁悬浮列车的速度
达到了640 km/h
.
16
2 半固态加工科学及其交叉
二十世纪七十年代初期MIT的Flemings教授提出 半固态加工思想
半固态加工与超纯材料研究学科的交叉
科技难题：超纯材料的制备问题
半固态加工处于固液二相区，可利用挤压手段 将含有杂质的液体挤出，留下初生纯固相，然 后再从新进行半固态挤压，进一步提纯，这样 一次一次地提纯，最后就可获得超纯材料
.
21
第一章 复合材料科学
内容：介绍复合材料的基本概念、特点、 研究方法和加工技术等内容
§1.1复合材料的基本概念、特点
二十世纪六十年代以来，对工业材料提出了越 来越苛刻的要求，耐高温、高强度、轻量化等
传统材料：钢铁、水泥和木材力不从心
复合材料大量涌现
.
22
1.1.1 复合材料概念
复合材料：由二种或二种以上材料组合的 新材料，其中含量多的称为基体，含量少 的称为添加体
组合方式：宏观-结构复合体、层合板 微观-混合体、合金
.
23
1.1.2 复合材料特点
特点：具有相补效应，即各组分复合后可 以相互弥补各自的弱点，形成优异的综合 性能
形成了系统的复合材料科学，已经开发出 2000多种复合材料
.
24
§1.2复合材料的分类、研究方法
1.21 复合材料的分类 按性能高低分：常用复合材料
特点：可吸收不同频率的声波和电磁波
导致了隐形飞机和隐形舰艇等高科技产品的问世
美国隐形轰炸机，纵横驰骋，无所顾忌
.
14
1.2 复合材料科学与纳米加工科学的交叉
科技难题：高温陶瓷复合材料的烧结问题
二十世纪八十年代，德国物理学家格兰特开发了 纳米级超细粉末，给材料领域带来了巨大的变化
特性之一：熔点的降低。2纳米金粉末金的熔点 1064℃→33℃
先进复合材料
常用复合材料:常规领域中使用的复合材料，如 混凝土、合金钢等
先进复合材料:前沿领域中使用的复合材料，航
空航天、军事、高科技领域用复合材料，碳纤
维增强环氧树脂、开夫拉层压板、铜-二硼化钛
复合材料
.
25
按用途分：结构复合材料 功能复合材料
结构复合材料：用于完成各种结构功能的复合 材料，对力学性能要求高，镁合金手机外壳
.
10
考核方式：
提交报告（3~5人一组）
课程宗旨：不是负担，轻松学习， 获得知识
.
11
三、前沿科学及其交叉
石器时代→青铜器时代→铁器时代→现代
中国目前就有960多个重点学科
这些学科就象金字塔一样，以雄厚的基础 支撑着活跃在科技领域的前沿学科
复合材料科学、半固态加工科学和超声振 动科学及其交叉
.
12
.
3
二、课程教学内容：
共分6章
第一章 复合材料科学
内容：介绍复合材料科学的基本情况，包 括复合材料的基本概念、特点、研究方法 和加工技术等内容 目的：了解复合材料科学的产生、发展、 与其它科学的交叉和应用
.
4
第二章 纳米科学
内容：介绍纳米科学的基本情况，包括纳米
技术的基本概念、特点、加工技术等内容
1 复合材料科学及其交叉
二十世纪六十年代以来，对工业材料 提出了越来越苛刻的要求，传统材料 力不从心，复合材料应运而生
.
13
1.1 复合材料科学与声学科学的交叉
科技难题：军事装备的隐身问题
二十世纪九十年代，美国和前苏联等的科学家 进行声学研究与复合材料研究交叉
利用陶瓷铁氧体、碳黑、塑料、磷酸盐等材料 复合成高损耗吸波复合材料
前沿材料科学
任课教师：张 鹏 单位：机电学院材料所
.
1
前沿材料科学
学时数：32 学分数：2.0
.
2
一、课程的目的：
了解复合材料科学、纳米科学、超导科学、 半固态加工科学、超声加工科学、激光加 工科学等先进材料科学的基本原理、基础 理论、技术方法、主要特点与应用等内容
对前沿材料科学体系形成较为系统的认识