材料导论课程教案PPT
材料科学和工程导论(ppt 16页)
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。材料和能源、信息被 称为人类社会的“三大支柱”。
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材料的地位和作用
一种重要新材料的发现和使用， 都把人类支配自然的能力提高到一 个新水平，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 变革，从而把人类物质文明和精神 文明推向前进。
学 与 工
程
结构
陶瓷 电子材料 金属 高分子材料
材料科学与工程的纵向或横向分类方法
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快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人 伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默 人相伴，健康总与阔达的人相伴。人生就有 多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时 而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡 信念。影响我们人生的绝不仅仅是环境，其 是心态在控制个人的行动和思想。同时，心 也决定了一个人的视野和成就，甚至一生无 你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强
进行改革；
• 按照“四要素”原则重新构建材料科学与
工程的大材料学科。
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基本性能效能
ba
受环境影响 （气氛 温度
受力状态）
成合分成/制备
组织结构
制备与 加工
结构效/能成分 (使用性能)
性质
理论及材料 与工艺设计
材料科学与工程的内涵
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材料科学与工程的形成和发展 材料科学与工程
使用
材
料
四 加工
科
要 素 性能
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材料科学与工程的形成和发展
材料科学与工程的形成与发 展，反映了学科发展从细分 到整合（综合）的基本规律。
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材料科学与工程的形成和发展
《材料学导论》2 陶瓷 谭劲PPT课件
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（3）塑性与韧性
陶瓷材料最突出的弱点是很低的塑性与韧性。只有极少数具 有简单晶体结构的陶瓷材料在室温下具有塑性。如MgO、 KCl、KBr等。一般的陶瓷材料在室温下塑性为零。这是因 为大多数陶瓷材料晶体结构复杂，滑移系统少，位错生成能 高，而且位错的可动性差，通常呈现典型的脆性断裂。
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陶瓷材料的显微结构
陶瓷材料的显微结构通常由三种不同的相组成， 晶相、玻璃相和气相。
晶相：陶瓷材料中最主要的组成相，晶相一般由 原料带入或玻璃相析晶而成。晶相分为主晶相和 次晶相。主晶相是构成材料的主体，其性质、数 量及结合状态，直接决定材料的基本性质。
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玻璃相：是一种低熔点的非晶态固体，是材料在 高温烧成过程中，由于化学反应或熔融冷却形成 的。通常，其机械强度要比晶相低一些，抗冲击 强度要高一些，在较低温度下开始软化。
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（2）强度
①陶瓷材料在理论上具有很高的断裂强度，但实际断裂强度 往往比金属材料低得多。 ②抗压强度比抗拉强度大得多，其差别程度大大超过金属。 ③气孔和材料密度对陶瓷断裂强度有很大影响。 ④陶瓷材料耐热冲击性较差，严重限制了陶瓷材料在急冷急 热条件下的使用。 ⑤晶粒愈小，强度愈高。
Y A G + B a 2+
JC PD F#731370
10
20
30
40
50
60
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2 T h e t a ( °)
物相成分分析
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第二章
无机非金属材料
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本章主要内容
材料科学和工程导论PPT(16张)
•
8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
•
9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。
•
10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。
•
11、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。
•
4、世界上只有想不通的人，没有走不通的路。将帅的坚强意志，就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样，在军事艺术中占有十分突出的地位。
•
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
•
7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
•
18、无论是对事还是对人，我们只需要做好自己的本分，不与过多人建立亲密的关系，也不要因为关系亲密便掏心掏肺，切莫交浅言深，应适可而止。
•
19、大家常说一句话，认真你就输了，可是不认真的话，这辈子你就废了，自己的人生都不认真面对的话，那谁要认真对待你。
•
20、没有收拾残局的能力，就别放纵善变的情绪。
•
15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。
•
16、成功的秘诀在于永不改变既定的目标。若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。幸福不会遗漏任何人，迟早有一天它会找到你。
•
17、一个人只要强烈地坚持不懈地追求，他就能达到目的。你在希望中享受到的乐趣，比将来实际享受的乐趣要大得多。
材料导论第十四章复合材料ppt课件
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
大学一年级材料学导论PPT课件-6-高分子材料
2020/10/29
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4.1.3聚合物的分类
①按大分子主链结构分类：
碳链、杂链和元素有机高分子
举例：碳链
(CH2—CH)n
CH3
杂链 (CH2—O)n
元素有机高分子
CH3 (Si—O)n CH3
高分子化合物的分子式： A—M—M······M—B 高分子的通式： [M]n [M]：结构单元或重复单元，又称为链节。 n：聚合度（常以DP表示）。
Байду номын сангаас
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4.1.1聚合物材料的基本概念
聚合物的分子量：M=n·M0 低分子化合物分子量：<500 高分子化合物分子量：> 104 聚合物分子量：104 ~106
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4.1.5 高分子材料的成型加工
高分子材料的成型加工是将高分子材料 转变成所需形状和性质的实用材料或制 品的工程技术。
通常是使固体状态（粉状或粒状）、糊 状或溶液状态的高分子化合物熔融或变 形，经过模具形成所需的形状，并保持 其已经取得的形状，最终得到制品的工 艺过程。
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4.1.2聚合物材料的命名
①化学名称根据大分子链的化学结构而 确定的。
以单体或假想单体名称为基础，前面冠 以“聚”字，就成为聚合物名称。
由两种单体缩聚而成的聚合物，如果结 构比较复杂或不太明确，则往往在单体 名称后面加上“树脂”二字来命名。
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4.1.2聚合物材料的命名
4.1.6高分子材料的的发展趋势
第一章 金属材料导论_【PPT课件】
•
• 四、硬度
• • 金属材料抵抗外物压入其表面的能力。一般来说，硬
度高的材料，耐磨性能好，强度也高。因此，硬度是机械 零件设计要求的技术条件之一。
• • 生产中常用有布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）等。
• ③当载荷继续增加超过S点后，变形量随载荷的增加而急 剧增加。当载荷增大到b时，变形集中在试样的某一部位 上，出现缩颈现象。由于承载面积减小，试样很快被拉断。
试样在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用σb
表示，Βιβλιοθήκη • （二）截面收缩率• 截面收缩率是试样拉断后缩颈处横截 面积的最大缩减量与原始横截面积的百分 比。
• HRB 直径1.588mm淬火钢球测软金属，如铜合金、 退火钢件等，总载荷980.7KN；
• HRC 120°金刚石圆锥体测如淬火工件，总载荷 1471.1KN 。
• ▲洛氏硬度试验操作简便、迅速，可测定各种金属材 料的硬度。
• ▲ 洛氏硬度压痕小，适用于成品，但重复性差，需在 不同部位测多次。
• （一）布氏硬度测定方法：
•
用一定直径的淬火钢球或硬质合金球作压头，
在一定的静载荷下压入试件表面，保持压力至规
定的时间后卸载。根据所加载荷的大小和所得压
痕表面积来计算（或查表）得压痕表面上的平均
应力值。此平均应力值作为布氏硬度，并用HBS （淬火钢球压头）或HBW（硬质合金压头）表示。
• 由于布氏硬度测量时压痕面积较大，能反映
• 洛氏硬度计上有九种标尺，分别用符号（常用） HRA、HRB和HRC……等表示。不同洛氏硬度的 压头、负荷和适用范围如表1-1 （p9）所列。
材料科学导论(二)ppt课件
划痕硬度试验法
中国海洋大学材料学院
第四节 材料的力学性能指标
三、材料的其他力学性能
1、材料的疲劳性能指标 指在指定疲劳寿命下，材料能承受的上 限循环应力。分为对称循环疲劳强度和不对
称循环疲劳强度。应力包括弯曲、拉伸和扭
转等。
中国海洋大学材料学院
第四节 材料的力学性能指标
三、材料的其他力学性能
2、材料的磨损指标 磨损是指在摩擦作用下，材料表面逐渐 损伤的现象。
肖氏硬度：将一定质量的钢球，在一定高度下落
撞击材料，测量回弹高度
中国海洋大学材料学院
硬度指材料抵抗局部塑性变形的能力
布氏硬度
中国海洋大学材料学院
维氏硬度
硬度指材料抵抗局部塑性变形的能力
中国海洋大学材料学院
洛氏硬度
硬度指材料抵抗局部塑性变形的能力
莫氏硬度是以材料抵抗刻划的能力作为衡量硬度的 依据
五、材料的腐蚀性能
六、材料的老化
中国海洋大学材料学院
第五节 材料的其他性能
一、材料的热学性能
1. 材料的热容：表示材料吸收热量的能力，用单位 质量材料温度升高1度所吸收的热量表示 2. 材料的热膨胀：表示材料受热后外型尺寸变化的
中国海洋大学材料学院
第三节
二、材料的结构层次
1. 材料的元素组成 2. 材料的分子结构
材料的结构
3. 材料的超分子结构（凝聚态结构） 4. 材料的晶体结构（聚集态结构） 5. 材料的相态结构 6. 材料的宏观结构（物理结构）
中国海洋大学材料学院
二、材料的结构层次
1、材料的元素组成：组成材料的元素种类和相对数量
第一节
什么是材料科学？
材料的定义
材料科学是从事对材料本质的发现、 分析、认识、设计及控制方面的理论体系。 其目的在于揭示材料的行为，给予材 料属性的描述或建立模型，以及解释组成
北京化工大学材料导论PPT
x-y plane
p62, para.3
Space lattice (crystal lattice)
(空间点阵) (晶体点阵, 晶格)
A unit cell repeats itself in all three dimensions
create
A crystalline structure with a definite pattern
Slip occurs on distinct parallel planes for single crystal after plastic deformation.
2
p62, para. 3
Unit cells (晶胞，单位晶格）
Angles夹角 α：x-y & x-z planes x-z plane β：x-y & y-z planes γ：x-z & y-z planes
y-z plane
Lattice parameters (intercepts)晶格参数 a：intercept in the x direction b：intercept in the y direction c：intercept in the z direction
9 The sides边 of the box
c
x
b
y
a origin
p61, last para.
A box aligned on an axis system
Three primary planes
(主平面）
9 The three axes form
z
three mutually
perpendicular planes
第一篇金属材料导论PPT课件
二、化学热处理
1、渗碳 ◆ 向低碳钢或低碳合金钢渗入碳原子的过程。
加热到900～950℃，长期保温---渗碳 ◆ 渗碳后要淬火和低温回火 ◆ 主要用于承受较大冲击载荷和严重磨损的零件，硬度
HRC58～64左右 2、氮化（渗氮） ◆ 向钢表层渗氮原子，以提高硬度、耐磨性、疲劳强度、
第6页/共20页
一、铁碳合金状态图的建立 1.配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢地 冷却，记录数据，绘制它们的冷却曲线（时 间、温度）。 表1—2 各种成分的临界点 2.从冷却曲线上找出临界点，并画到图1-16的 成分—温度坐标中。 图1—16 铁碳合金状态图的建立 3.相同意义的点连接起来。
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第2页/共20页
▪ 金属的结晶就是金属液转变为晶体的过程。 ▪ 纯金属的结晶是在一定温度下进行的，在冷却曲线上出现一段水平段，见图1-6
纯金属的冷却曲线。即：时间变化，固体增加，但金属的温度并不下降，这是由 于金属结晶时放出热量，致使温度不下降。
图1-6纯金属的冷却曲线
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§2-2 铁碳合金的基本组织
• 降低钢的硬度，以利于切削等加工（冲冷拉） • 细化晶粒，提高钢的塑性和韧性 • 消除内应力，并为淬火作准备
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▪ 退火种类：
(1)完全退火
• 方法：
亚共析钢加热到Ac3以上30~50℃炉-炉保冷冷＋温空- 冷(快些)
(2)球• 化用途退：火主要用于具有亚共析组织的碳钢、合金钢的铸件、
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§3-4 表面淬火和化学热处理来自一、表面淬火• 目的：表层有较高硬度、耐磨性，而心部保持着 原来的塑性、韧性。(退火、正火或调质 状态的组织)
材料导论(幻灯片)PPT 3_Module 7_20120422
This time7.3.1.6 High-performance polymeric fibers 7.3.1.4 Kevlar fiber7.3.1.7 Smart fibersThis time 7.3.2.1 Fiber strength7.3.2.2 Specific tensile strength 7.3.2.3 Specific stiffness7.3.2.4 Fiber loading7.3.2.5 Fiber orientation7.3.1.6 High-performance ManufacturedPolymeric FibersPage 343PolyesterNylonAramid 芳香族聚酰胺Polyolefins聚烯烃Aramid fibers 芳香族聚酰胺纤维Country Trade name CompositionAmerican, DuPont kevlarNomex聚对苯二甲酰对苯二胺聚间苯二甲酰间苯二胺Japan ConexTechnora聚间苯二甲酰间苯二胺聚对苯二甲酰对苯二胺荷兰阿克苏Twaron聚对苯二甲酰对苯二胺Kevlar TM fiberPage 342（aramidaromatic, polyamideMelt-spunStructure of Kevlar fiberStiff, rodlikemolecule lineup in parallelarray.Aromatic ringstructureWhat are the properties of kevlar fibers?Anisotropy [7Anai5sCtrEpi ]fiber-longitudinal Page 342Que. ?Page 342 Three grades of kevlarKevlar 29Kevlar 49Kevlar149Bending stress-strain curves showing the relation of Kevlar 49 to other common reinforcing fibers Undirectional composite bending stress-strain curves (epoxy resion matrix)Page 342Poly imidazole[7pClibenzimE5dAzEul] PBI 聚苯并咪唑Sulfar or Polyphenylene Sulfide耐纶Polyolefins聚烯烃丙纶（Polypropylene, 缩略为PP）Spectra 900Page 343 Polyolefin.U ltrahigh-molecular-weight polyethylenehas a low specific gravity of 0.9, higher specific strength and specific stiffness, and has 7 to 10 times abrasiveresistance than aramid, with low moistureabsorptionPage 343 7.3.1.7 Smart fibersSmart fibersSmart fibersOne example of smart fibers Antimicrobialsprevent the spread of bacteriareduce odors 气味For exampleRef.Examples of smart fibers Athletic wearSmart fibers using photonics7.3.2.1 Fiber strengthPage 343 The strength of an individual fiber is dependent onMicrocracks localized stressload concentrationfailure of fiber7.3.2.1 Fiber strength The properties of a fiber are mainlydependent onQue.1补充How do the fiber’s length,diameter, and orientation affect the fiber strength ?Page 343Relationship between tensile strength and gauge length （规长）Tensile strength of CF versus gauge lengthWhy?补充补充adversely affected defects flaw (缺陷）How are the amount of defects in fibers reduced? macro reducing the amount of cross-sectional area in the fiber.Que.2补充补充Fiber-aspect ratio (L/D)Page 343Fig. 7-11 Strength versusfiber-aspect ratioDifferent Strength of the same materials in different forms Page 344MaterialsStrengthIn fiber form in bulk formGlass around 3.5GPa a few mega pascal(MPa) Plain-carbon steel around 4 GPa around 0.5 GPaValues of strength of materials in fiber form is much over the same materials in bulk form, why?the crystals aligning themselves along the fiber axis in ordered fashion Que.3Page 344Page 344 7.3.2.2 Specific tensile strengthThe ratio of the tensile strengthmaterial to its weigh density in KN/mmillimeters (mm)inches (in.)kilometers (km)Table 7-4 Specific Strength of materialsMaterials WeightDensity(KN/m3)Tensilestrength(GN/m2 )Specificstrength(Km)S-glass197 E-glass137 Boron137Carbon and Graphite123 Page 3457.3.2.3 Specific stiffnessPage 344 Stiffness(or specific modulus) ratio of the modulus of elasticityelasticity ) to the weight densityTable 7-5 Specific Stiffness/ModulusMaterials WeightDensity(KN/m3)Tensileelasticity(GN/m2 )Specificstiffness(Mm)Boron16Carbon and Graphite14 Page 345Page 344of the mass densityweight density.Mass density to weightdensity)to mass density Kg/m 3Tab. Units of parameters Page 344Page 346 7.3.2.4 Fiber Loading (填充量）Fiber loadingThe strength of the composite is directly proportional toIf all fibers are placed parallel toBe inversely proportional to 成反比的Fiber loading and the arrangement ororientation of the fibersPage 346-347if all fibers are placed parallel tounidirectionalreached if half the fibers are arranged atright angles to fabricsA random arrangementchopped strands7.3.2.5 Fiber orientationunidirectionalBidirectionalMultidirectional RandomPage 348Page 347 Directional orientedIf continuous fiberstheir length is in the directionof the loading, this type of arrangement isdirectional orientedloadingloadingdecreases to (降低至）Page 347‘7.4.1 Structure and propertiesof CompositesPage348their composition and their structure.Que.1What does the structure of acomposite material refer to?In monolithic materials macroscopic major ingredients or constituents Page349Structure of CompositesPage 348 Properties of compositesdesignedisotropic[properties (nearly homogeneous2) anisotropic[E7naisEu5trCpik]3) directionalReview What is directional oriental? (Page 347)7.4.1.1 Rules of mixtureconstituents of a composite interact in various ways to produce the collective properties ( rule of mixtures (ROM) 混合原则Page 348What ？Page 349 Rules of mixturesuch as modulus of elasticity, follow ROM. Que.？relative amounts properties of thecomponents。
材料科学导论ppt课件
➢ 20世纪80年代，又把新材料技术、信息技术、 生物技术作为新技术革命的主要标志
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二、材料的分类
❖ 用 途：结构材料、功能材料 ❖ 结晶状态：单晶材料、多晶材料、非晶态材料 ❖ 几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和
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普通陶瓷的分类
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三、材料与人类文明
➢ 材料的发展史，就是人类社会的发展史 ➢ 材料的发展史，就是科学技术的发展史 ➢ 历史学家根据当时所使用的最重要材料来命名
早期人类时代（如：石器、青铜、铁器时代）
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材料的发展水平和利用程度已成为人类文明 进步的标志。
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1. 石器时代（Stone Age） （1）天然材料
31
后周（953年）沧州铁狮 （中国现存最早的大型铸件艺术品，重约40吨）
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湖北当阳宋代铁塔 （不用砖石木料，完全用生铁铸成，重53吨，不 加焊接；形体瘦削挺拔，稳健玲珑；塔身向北倾
斜，以抵御北风）
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钢
❖ 含碳量在0.0218~2.11%之间的铁碳合金称为钢 ❖ 冶炼温度更高，强度更高，用途更广 ❖ 距今1800年前出现了两步炼钢技术，即先炼成
材料科学和材料工程紧密联系，它们之间没 有明显的界线；在解决实际问题中，不能将科学 因素和工程因素独立考虑。
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材料科学
设备 工艺
结构
性能 构件行为
材料工程 材料科学与工程是研究有关材料的成分、结 构和制造工艺与其性能和使用性能间相互关系的 知识及这些知识的应用，是一门应用基础科学。
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材料科学与工程的四要素
从兴隆战国铁器遗址中发掘出了浇铸农具用 的铁模，冶铸技术已由泥砂造型水平进入铁模铸 造的高级阶段。
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有别于物理学、化学、数学和力 学等基础科学，是一门应用科学
WHY STUDY MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING 学习的目的
研究材料
选择材料 设计材料
回答下列问题：
Does the material possess the necessary mechanical, electrical, and thermal properties?是否具有所需的物理机械性能？
真实内涵：
满足性能要求的用品中的物质
完
材料的无限循环体系
原材料制取
丢弃/回收
预加工
材料环
服务期
工程化
生产制品
材料科学与工程的任务
主要任务是揭示材料成分、结构、制造工 艺和性能之间的关系，并以此指导研制具 有新性质、新功能的新材料极其应用。
材料科学与材料工程的区别
•材料科学：集中于认识材料的本质，提出有关 的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、 性能及行为相联系的。 •材料工程：瞄准基础科学和经验知识的综合和 运用，以便发展、制备、改善和使用材料，满 足具体需要。 •二者之间很难划出明确的界线，主要区别在于 着眼点的不同或者说各自强调的中心不同。
材料组成、结构、加工与材料 性质、使用之间关系的发现与应用
材料科学与工程是在金属学、陶瓷学 和高分子科学的基础上发展起来的
•综合性学科 •不论什么材料，尽管种类不同，各有特点，但却具 有很多相通的原理、共性和相似的研究、生产方法 •材料科学强调共性，强调各种材料之间的内在联系 和相互借鉴。
材料科学与工程的学科性质
高分子时代 ---- 20世纪~~~
非理性阶段
（主要依靠工匠、艺人的经验技术）
石
器
陶 器
陶 器
陶
器
铜 器
大 方 鼎
越 王 宝 剑
青 铜 器
编 钟
铁
器
铁 器
理性化阶段
18世纪后，工业迅速发展， 在物理学、化学、材料力学等学 科的基础上，金属学、陶瓷学、 高分子材料学应运而生。
结晶陶瓷
玻璃
金属材料
碳材料
半导体
陶 瓷 材 料 涂料 橡胶
材料家族
复合 材料
高分子材料
塑料
粘合剂 纤维
METALS
金属
quite strong, yet deformable 强度高、延展性好 good conductors of electricity and heat 良导体 not transparent to visible light 不透明 polished metal surface has a lustrous appearance 光滑表面有光泽
27 Co 45 Rb 77 Ir
28 Ni 46 Pd 78 Pt
IB 29 Cr 47 Ag 79 Au
64 Gd 96 Cm
65 Tb 97 Bk
66 67 68 69 70 Dy Ho Er Tm Yb 98 99 100 101 102 Cf Es Fm Md No
71 Lu
103 Lw
Ceramics
Will the material give sufficient degree of reliability and quality? 质量是否可靠？
Can the product be made at an acceptable cost? 价格是否合适？
Can the product be recycled? 能否回收利用？
Polymers
Electrical insulation 电绝缘 Thermal insulation 热绝缘
Magnetic inertness 磁惰性
Chemical resistance 化学惰性 Extremely light weight 重量轻 Transparency 透明 Toughness 韧性好 Colorability 可染色
VIIIB
IIIB IVB VB VIB VIIB 21 22 23 24 25 26 Sc Ti V Cr Mn Fe 39 40 41 42 43 44 Y Zr Nb Mo Tc Ru 57 72 73T 74 75 76 La Hf a W Re Os 89 Ac
58 Ce 90 Th 59 Pr 91 Pa 60 Nd 92 U 61 Pm 93 Np 62 63 Sm Eu 94 95 Pu Am
The elements inherently metallic in nature
1A 1 H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr
IIA 4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba 88 Ra IIIA IVA VA VIA VIIA 5 6 7 8 9 B C N O F 13 14 15 16 17 IIB Al Si P S Cl 30 31 32 33 34 35 Zn Ga Ge As Se Br 48 49 50 51 52 53 Cd In Sn Sb Te I 80 81 82 83 84 85 Hg Tl Pb Bi Po At O 2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn
材料是宇宙间可用于制造用品 的物质。
聚丙烯短纤维
塑 料 布
门 窗 玻 璃
汽车与高速公路
铁路
二、材料发展史
材料的发展史=人类的文明史
石器时代---- N万年前 ~ 2000BC
青铜时代---- 2000BC ~ 500BC
铁posites
A composite material is a combination of two
or
more
chemically
different
materials,
having a distinct interface between them,
which act together to produce a desired
蒸汽机
1839年，美国人 Goodyear 发现天然 橡胶与硫磺共热后 呈现奇特性能。
1887 年，Count Hilaire de Chardonnet 用硝化纤维素的溶液 进行纺丝，制得了第 一种人造丝。
合成纤维
钢 筋 混 凝 土
材料设计阶段
计 算 机 设 计
三、材料家族
钢铁
有色金属 粉末金属
shuttle orbiter.
激光、集成电路、磁记录、液晶显示、
光导纤维、宇宙飞船、导弹、航天飞机
Nanostructured Materials
纳米材料
The building blocks of these materials, be it metal, ceramic or polymers, are nanometer size particles. The properties of materials can be engineered by controlling the sizes of these building blocks in the 1-100 nm size range and their assembly.
制药：大表面提高可溶性 信息储存：颗粒小
解离吸附：消毒
太阳能电池：水解离 纳米冰箱：绝热去磁
四、材料科学与工程学科
MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING
involves the generation and application of knowledge relating the composition, structure, and the processing of materials to their properties and uses.
ADVANCED MATERIALS 先进材料
Materials that are utilized in hightechnology applications are sometimes
termed advanced materials. 在高技术中应用的材料
Examples of High-tech 高技术示例
(tailored) set of properties. 不同材料的组合
EXAMPLES OF COMPOSITES
Semiconductors
半导体
Semiconductors have electrical properties that are intermediate between the electrical conductors and insulators. 电性能介于导体与绝缘体之间
Biomaterials
生物材料
用于制造人体植入物以取代染病或坏损部件的材料
Biomaterials arc employed in components implanted into the human body for replacement of diseased or damaged body parts.
材料导论
教材：
励杭泉编 “材料导论”, 轻工业出版社, 2000
参考书： 任选
一、什么是材料？
What are materials?
Materials are the matter of the universe. These substances have properties that make them useful in structures, machines, devices, products, and systems.
Processing
加工 结构 性质 性能