材料概论(周达飞)(二版) 第1章
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5×1011 难燃
390 － 0.85 0.017 × 7×104 不燃
70 － 0.9 0.0083 × 1012 不燃
第一章 材料与材料科学
四个要素：性质和现象、使用性能、结构与成分、合成和加工
第一章 材料与材料科学
性质
•材料功能特性和效用（如电、磁、光、热、力学 等性质）的定量度量和描述 •材料对外界刺激（如电场、磁场、温度场、力场 等）的整体响应 •是合成或加工后材料结构和成分所产生的结果
性能
金属
塑料
无机材料
熔点，C 密度 g /cm3
钢铁 铝
1,535 660
7.8
2.7
聚丙烯 175 0.9
玻纤增强尼龙－6 215 1.4
陶瓷 2,050 4.0
玻璃 2.6
拉伸强度，MPa
460
80~280 35
150
120
90
比拉伸强度
(拉伸强度/密度)
59
30~104 39
107
30
35
拉伸模量，GPa
除了上述三个方面外，还包括在较大尺度上的改变，有时也包 括材料制造等工程问题。 • 合成和加工的区别已变得模糊
第一章 材料与材料科学
•仪器设备
表1－5
两个关键
•分析和建模技术
处理微观尺度的最基本模型
处理中间尺度（微米级或更大尺度）上的连续模型
宏观尺度上材料总体性质作为制造过程和使用过程的定 量模型
四次技术革命 •高分子时代 •复合材料时代
第一章 材料与材料科学
1.2材料的定义和分类
什么叫材料？ • 一定的组成和配比 • 成型加工性 • 形状保持性 • 经济性 • 回收和再生性
第一章 材料与材料科学
材料分类 •按组成、结构特点分类:图1－1 •按时期分类
传统材料、新型材料
•按使用方法分类
结构材料、功能材料
210
70
1.3
热变形温度，C
－
－
60
膨胀系数，×105，1/K
1.3
2.4
8~10
传热系数，W/m2K
0.40 2.0
0.0011
韧性[注]
－
体积电阻率，cm
10-5
3×10-6 1016
燃烧性
பைடு நூலகம்
不燃 不燃 燃烧
注：“” 优；“－” 良；“×” 差。
10 120 2~3 0.0024
第一章 材料与材料科学
1.4 材料科学与工程的发展趋势
• 第一代材料：石器时代的木片、石器、骨器等天然材料 • 第二代材料：陶、青铜和铁等从矿物中提炼出来的材料 • 第三代材料：高分子材料，从石油、煤等矿物资源中来 • 第四代材料：复合材料。第一到第三代材料都是各向同 性的，而复合材料以各向异性为特征 • 第五代材料：材料的特征随环境和时间而变化的复合材 料
第一章 材料与材料科学
合成和加工
• 是指建立原子、分子和分子聚集体的新排列，在从原子尺度到宏 观尺度的所有尺度上对结构进行控制以及高效而有竞争力地制造材 料和零件的演变过程 • 合成
指原子和分子组合在一起制造新材料的物理和化学方法，包括 合成新材料、用新技术合成已知的材料或将已知材料合成为新的形 式、将已知材料按特殊用途的要求来合成 • 加工
•按用途分类
航天航空材料、信息材料、电子材料、能源材料、生 物材料、建筑材料、包装材料、电工电器材料、机械材料、 农用材料、日用品及办公用品材料等等
第一章 材料与材料科学
1.3材料的要素
已经发现的材料达800余万种，每年还以25万种的速度增长着，具有实际工业价值的
也有8万余种
表1－4 各种材料的主要物性
第一章 材料与材料科学
使用性能
•包括可靠性、有效寿命、速度、能量利用率、安 全性和寿命期费用等 •材料在最终使用状态时的行为 •材料固有性质与产品设计、工程能力和人类需要 相融合在一起的一个要素 •取决于材料的基本性能，也应注意加工工艺技术 的影响
第一章 材料与材料科学
结构与成分
•每个特定的材料都含有一个以原子和电子尺度到 宏观尺度的结构体系 •大多数材料结构尺度上的化学成分和分布是立体 变化的 •结构上几乎无限的变化同样会引起与此相应的一 系列复杂的材料性质
材料概论
第一章 材料与材料科学
1.1 材料的地位、作用与发展 •材料是人类文明的里程碑 •材料是人类赖以生存和得以发展的重要物质基础 •材料是一个国家经济实力、科学技术进步程度、 人民生活水准的度量
第一章 材料与材料科学
材料与人类文明
•石器时代：旧石器时代和新石器时代 •玉器时代 •青铜器时代 •铁器时代
第一章 材料与材料科学
材料的发展趋势 •复合化、功能化、智能化、低维化 •建立定量的结构与性能关系 •分子设计 •先进制造技术：低成本、高质量、高效率 •节省资源、节约能源、回收再生
390 － 0.85 0.017 × 7×104 不燃
70 － 0.9 0.0083 × 1012 不燃
第一章 材料与材料科学
四个要素：性质和现象、使用性能、结构与成分、合成和加工
第一章 材料与材料科学
性质
•材料功能特性和效用（如电、磁、光、热、力学 等性质）的定量度量和描述 •材料对外界刺激（如电场、磁场、温度场、力场 等）的整体响应 •是合成或加工后材料结构和成分所产生的结果
性能
金属
塑料
无机材料
熔点，C 密度 g /cm3
钢铁 铝
1,535 660
7.8
2.7
聚丙烯 175 0.9
玻纤增强尼龙－6 215 1.4
陶瓷 2,050 4.0
玻璃 2.6
拉伸强度，MPa
460
80~280 35
150
120
90
比拉伸强度
(拉伸强度/密度)
59
30~104 39
107
30
35
拉伸模量，GPa
除了上述三个方面外，还包括在较大尺度上的改变，有时也包 括材料制造等工程问题。 • 合成和加工的区别已变得模糊
第一章 材料与材料科学
•仪器设备
表1－5
两个关键
•分析和建模技术
处理微观尺度的最基本模型
处理中间尺度（微米级或更大尺度）上的连续模型
宏观尺度上材料总体性质作为制造过程和使用过程的定 量模型
四次技术革命 •高分子时代 •复合材料时代
第一章 材料与材料科学
1.2材料的定义和分类
什么叫材料？ • 一定的组成和配比 • 成型加工性 • 形状保持性 • 经济性 • 回收和再生性
第一章 材料与材料科学
材料分类 •按组成、结构特点分类:图1－1 •按时期分类
传统材料、新型材料
•按使用方法分类
结构材料、功能材料
210
70
1.3
热变形温度，C
－
－
60
膨胀系数，×105，1/K
1.3
2.4
8~10
传热系数，W/m2K
0.40 2.0
0.0011
韧性[注]
－
体积电阻率，cm
10-5
3×10-6 1016
燃烧性
பைடு நூலகம்
不燃 不燃 燃烧
注：“” 优；“－” 良；“×” 差。
10 120 2~3 0.0024
第一章 材料与材料科学
1.4 材料科学与工程的发展趋势
• 第一代材料：石器时代的木片、石器、骨器等天然材料 • 第二代材料：陶、青铜和铁等从矿物中提炼出来的材料 • 第三代材料：高分子材料，从石油、煤等矿物资源中来 • 第四代材料：复合材料。第一到第三代材料都是各向同 性的，而复合材料以各向异性为特征 • 第五代材料：材料的特征随环境和时间而变化的复合材 料
第一章 材料与材料科学
合成和加工
• 是指建立原子、分子和分子聚集体的新排列，在从原子尺度到宏 观尺度的所有尺度上对结构进行控制以及高效而有竞争力地制造材 料和零件的演变过程 • 合成
指原子和分子组合在一起制造新材料的物理和化学方法，包括 合成新材料、用新技术合成已知的材料或将已知材料合成为新的形 式、将已知材料按特殊用途的要求来合成 • 加工
•按用途分类
航天航空材料、信息材料、电子材料、能源材料、生 物材料、建筑材料、包装材料、电工电器材料、机械材料、 农用材料、日用品及办公用品材料等等
第一章 材料与材料科学
1.3材料的要素
已经发现的材料达800余万种，每年还以25万种的速度增长着，具有实际工业价值的
也有8万余种
表1－4 各种材料的主要物性
第一章 材料与材料科学
使用性能
•包括可靠性、有效寿命、速度、能量利用率、安 全性和寿命期费用等 •材料在最终使用状态时的行为 •材料固有性质与产品设计、工程能力和人类需要 相融合在一起的一个要素 •取决于材料的基本性能，也应注意加工工艺技术 的影响
第一章 材料与材料科学
结构与成分
•每个特定的材料都含有一个以原子和电子尺度到 宏观尺度的结构体系 •大多数材料结构尺度上的化学成分和分布是立体 变化的 •结构上几乎无限的变化同样会引起与此相应的一 系列复杂的材料性质
材料概论
第一章 材料与材料科学
1.1 材料的地位、作用与发展 •材料是人类文明的里程碑 •材料是人类赖以生存和得以发展的重要物质基础 •材料是一个国家经济实力、科学技术进步程度、 人民生活水准的度量
第一章 材料与材料科学
材料与人类文明
•石器时代：旧石器时代和新石器时代 •玉器时代 •青铜器时代 •铁器时代
第一章 材料与材料科学
材料的发展趋势 •复合化、功能化、智能化、低维化 •建立定量的结构与性能关系 •分子设计 •先进制造技术：低成本、高质量、高效率 •节省资源、节约能源、回收再生