材料科学与工程导论及总结

材料科学与工程导论及总结

内容：学习材料学的基本知识；主要涉及到各种材料的组成、结构、性能、应用以及它们之间的关系。

目的：材料类专业的入门课及专业基础课之一。了解材料的基本知识，逐步扩大材料的专业知识面，培养分析和解决有关材料问题的初步能力。

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σs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σ0.2。

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。

弯曲强度是指采用简支粱法将试样放在两支点上，在两支点间的试样上施加集中载荷，使试样变形直至破裂时的载荷。

压缩强度是指在试样上施加压缩载荷至破裂（对脆性材料而言）或产生屈服现象（对非脆性材料而言）时，原单位横截面积上所能承受的载荷。

（3）塑性

材料在断裂前发生永久变形的能力叫塑性，以材料断裂后的永久变形为衡量。

塑性指标有延伸率和断面收缩率：

σ与ψ越大，材料的塑性越好。

（4）硬度

硬度是衡量材料软硬程度的指标，反映材料表面抵抗微区塑性变形的能力。工程上常用的有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等，还常用莫氏硬度。