材料科学与工程学.ppt
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材料科学与工程专业英语13-unit 19-20 nanostructured materialsppt课件
• Lithography:光刻 • Etching：刻蚀 • Semiconductor:半导体 • Self-organization:自组装 • Fabrication：构建
• the changes of the chemical properties: increase of the surface to volume ratio
B
4.The colloidal mask is removed.
.
3. The spheres size is reduced and a material B is depo1s3ited.
.
14
.
11
top-down and bottom-up approaches
• Bottoom-up techniques
Bulk materials
– Sol-gel 溶胶-凝胶
– Precipitation 沉淀
– Flame pyrolysis 火焰分解
– Electrodeposition 电沉积
• Ferromagnietic materials:铁磁性材料 • Thermal motion:热运动 • Permanent magnetic:永磁性的 • Paramagnet：顺磁体 • Superparamagnetism： 超顺磁性 • Giant magnetoresistive effect:巨磁阻效应
材料科学与工程专业英语
Special English for Materials Science and Engineering
Part 4 nanostructured materials
Unit19 Nanotechnology and nanostructured materials Unit 20 creation of nanostructured materials
• the changes of the chemical properties: increase of the surface to volume ratio
B
4.The colloidal mask is removed.
.
3. The spheres size is reduced and a material B is depo1s3ited.
.
14
.
11
top-down and bottom-up approaches
• Bottoom-up techniques
Bulk materials
– Sol-gel 溶胶-凝胶
– Precipitation 沉淀
– Flame pyrolysis 火焰分解
– Electrodeposition 电沉积
• Ferromagnietic materials:铁磁性材料 • Thermal motion:热运动 • Permanent magnetic:永磁性的 • Paramagnet：顺磁体 • Superparamagnetism： 超顺磁性 • Giant magnetoresistive effect:巨磁阻效应
材料科学与工程专业英语
Special English for Materials Science and Engineering
Part 4 nanostructured materials
Unit19 Nanotechnology and nanostructured materials Unit 20 creation of nanostructured materials
材料科学与工程基础顾宜PPT教案
Interstitial compound
机械混合物：
Mechanical blends 液态组分互溶， 凝固分相。 两种固溶体的混合物 固溶体和金属化合物
所组成的混合物。
cementite Fe3 C
3-2-3铁碳合金 Iron-Carbon Alloy 1.铁碳合金的基本组织 texture
(1) 铁素体 ferrite 碳溶解在铁中的固溶体，C%0.02%（727℃）， 硬度和强度低，但塑性和韧性好。
或物理状态不同的材料，按一定的规律组合而成一种具有新的 性能的团体，亦称复合材料。
3-1-2 材料的结构缺陷
Structural Imperfection of Materials
空隙：本身排列不均匀 空穴 vacancy（晶体） 自由体积 free volume（非金属）
界面：晶界 grain boundary（晶体） 界面 interphase（多组分等混体系）。 blends
Al合金：加Si、Cu、Mg、Mn 强度较高
3-2-5非晶态合金 Noncrystalline metallic alloy 快速淬火技术（过冷）。
电子化合物 贵金属（Au, Ag, Cu）/金属（Zn, Al, Sn）
（电子相） 按一定电子浓度比值形成一定晶格类型
Electronic compounds
化合物中价电子数/原子数 具有很高的熔点和硬度
Cu-3d104s1
Zn- 3d104s2
Sn-5s2 5p2
Al-3s2 3p1
间隙化合物： 过渡金属/C, N, H, 半径比>0.59
crystal unit cells and electronic structures of metal atoms Calculation of the crystal structure parameters and densities of
机械混合物：
Mechanical blends 液态组分互溶， 凝固分相。 两种固溶体的混合物 固溶体和金属化合物
所组成的混合物。
cementite Fe3 C
3-2-3铁碳合金 Iron-Carbon Alloy 1.铁碳合金的基本组织 texture
(1) 铁素体 ferrite 碳溶解在铁中的固溶体，C%0.02%（727℃）， 硬度和强度低，但塑性和韧性好。
或物理状态不同的材料，按一定的规律组合而成一种具有新的 性能的团体，亦称复合材料。
3-1-2 材料的结构缺陷
Structural Imperfection of Materials
空隙：本身排列不均匀 空穴 vacancy（晶体） 自由体积 free volume（非金属）
界面：晶界 grain boundary（晶体） 界面 interphase（多组分等混体系）。 blends
Al合金：加Si、Cu、Mg、Mn 强度较高
3-2-5非晶态合金 Noncrystalline metallic alloy 快速淬火技术（过冷）。
电子化合物 贵金属（Au, Ag, Cu）/金属（Zn, Al, Sn）
（电子相） 按一定电子浓度比值形成一定晶格类型
Electronic compounds
化合物中价电子数/原子数 具有很高的熔点和硬度
Cu-3d104s1
Zn- 3d104s2
Sn-5s2 5p2
Al-3s2 3p1
间隙化合物： 过渡金属/C, N, H, 半径比>0.59
crystal unit cells and electronic structures of metal atoms Calculation of the crystal structure parameters and densities of
材料科学与工程学ppt课件
• 铸铁 — 球墨铸铁
•
蠕墨铸铁
•
特殊性能铸铁
•
.
(2) 有色金属
五大类
• 轻金属 （<4.5g/cm2）铝、镁、纳、钙
• 重金属 (>4.58/cm2) 铜、镍、铅、锌
• 贵金属
金、银、铂、铑
• 类金属（半）
硅、硒、绅、硼
• 稀有金属
钛、锂、钨、钼、镭
常用的稀有金属材料有：Al、Cu NhomakorabeaZn、 Sn、 Pb、 Mg、 Ni……
化学变化。 • 材料的特点往往是为获得产品，一般从材料到产品的
转变过程不发生化学变化。
• 3. 材料与物质(Materials and Matter) • 材料可由一种或多种物质组成。 • 同一物质由于制备方法或加工方法不同可以得到用途
各异、类型不同的材料。
.
• 1-1-2类别 classfication
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
.
2 无机非金属材料 Inorganic nonmetals
(1) 分类（按成分，化学结构和用途分四大类）
• 混凝土（水泥）
• 玻璃
Glass
• 硅及耐火材料 Silane
• 陶瓷（器） Ceramics
• 材料可以根据化学组成、状态、作用和使用领域分类。
• • 化学组成分类
• components
金属材料 无机非金属材料
有机高分子材料
• • 状态分类
• state
•
•
•
作用分类
• function
气态 液态
单晶
固态 功能
材料科学与工程课堂PPT
(7.15)
Section 7.7
Furthermore, it is occasionally more convenient to represent strain as true strain T, defined by
(7.16)
If no volume change occurs during deformation, that is, if
前面内容 总结复习
固体中的原子有序 (Perfections in Solids) 固体中的原子无序 (Imperfections in Solids) 固体中的转变 (Transformations in Solids) 固体物质的表面结构 (Surface Structures of Solid Materials)
A standard tensile specimen
23
Sometimes it is more meaningful to use a true stress–true strain scheme. True stress T is defined as the load F divided by the instantaneous cross-sectional area Ai over which deformation is occurring (i.e., the neck, past the tensile point), or
Ai li = A0l0
(7.17)
true and engineering stress and strain are related according to
(7.18a) (7.18b)
Equations 7.18a and 7.18b are valid only to the onset of necking; beyond this point
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。
工程与材料科学部.ppt
东南大学
2005年申请数 2004年申请数 自由（青年） 自由（青年）
47（10）
42（11）
43（11）
29（6）
40（16）
41（13）
38（11）
23（1）
35（14）
31（7）
27（6）
23（7）
25（5）
19（3）
23（6）
17（3）
21（6）
28（7）
18（4）
谢谢观赏
16（2）
9
同行评议概况
•
不要轻易更换申请项目的研究方向
2019-8-23
谢谢观赏
23
未获批准的共性原因（研究内容、目标）：
• 申请书内容不实事求是（“首次”的提法）
• 学术思想不明确, 研究目标不明确
• 与申请者导师的研究内容相同、博士论文延续
• 与 973、863、攻关项目的研究内容相似或重复
• 研究内容过于分散, 缺乏关联性
工程与材料科学部
工程科学三处（E06）
工程热物理、能源动力科学与工程
• 负责受理、评审和管理各类工程热物理、能源动 力科学与工程科学基金项目
• 负责组织拟定工程热物理、能源动力科学与工程 领域的发展战略、优先资助领域和项目指南
• 负责国际合作交流项目的组织与管理
• 负责专家评审系统的组织与建设
• 承担重要科学问题的咨询
20
0
清西华安中大交科学通院大热学物理天所上津海大交学华通中大京科学航技空大航学天大国浙学科江学大哈技学尔术滨大工学业大东学西南北大工学上业海大理南学工京大理学大工连大理学工大重学中庆科大广院学州理能化源中所研科究院所力学所
北
中
2019-8-23
2005年申请数 2004年申请数 自由（青年） 自由（青年）
47（10）
42（11）
43（11）
29（6）
40（16）
41（13）
38（11）
23（1）
35（14）
31（7）
27（6）
23（7）
25（5）
19（3）
23（6）
17（3）
21（6）
28（7）
18（4）
谢谢观赏
16（2）
9
同行评议概况
•
不要轻易更换申请项目的研究方向
2019-8-23
谢谢观赏
23
未获批准的共性原因（研究内容、目标）：
• 申请书内容不实事求是（“首次”的提法）
• 学术思想不明确, 研究目标不明确
• 与申请者导师的研究内容相同、博士论文延续
• 与 973、863、攻关项目的研究内容相似或重复
• 研究内容过于分散, 缺乏关联性
工程与材料科学部
工程科学三处（E06）
工程热物理、能源动力科学与工程
• 负责受理、评审和管理各类工程热物理、能源动 力科学与工程科学基金项目
• 负责组织拟定工程热物理、能源动力科学与工程 领域的发展战略、优先资助领域和项目指南
• 负责国际合作交流项目的组织与管理
• 负责专家评审系统的组织与建设
• 承担重要科学问题的咨询
20
0
清西华安中大交科学通院大热学物理天所上津海大交学华通中大京科学航技空大航学天大国浙学科江学大哈技学尔术滨大工学业大东学西南北大工学上业海大理南学工京大理学大工连大理学工大重学中庆科大广院学州理能化源中所研科究院所力学所
北
中
2019-8-23
材料科学与工程导论PPT课件
太空行走
可编辑课件PP火T 星探测
太空攻19 防
世界前沿科技领域的发展动向
航空技术发展面临历史性机遇，应用前景广阔
高超声速导弹、飞机有望在2020年左右进入实际应用 高效、环保发动机的研制倍受关注 智能结构技术开始得到应用，如智能蒙皮、变形飞机等 无人驾驶飞机称为研究热点
航空发动机 可编辑课件PPT
卫星
经济和社会发展对材料科技的重大需求
信息
基础及支柱产业的发展
机械计算机 电子计算机 晶体管计算机 当代计算机
电子管
晶体管 计算机的发展
集成电路
可编电辑课话件PP的T 演变历史
9
经济和社会发展对材料科技的重大需求
能源
基础及支柱产业的发展
铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池
锂
电 池
锂离子电池 燃料电池 太阳能电池
可编辑课件PPT
3
经济和社会发展对材料科技的重大需求
基础及支柱产业的发展
材料 科技
重大 前沿科技的发展 需求 生活质量的提高
外 力
材料科学自身的发展
可编辑课件PPT
4
经济和社会发展对材料科技的重大需求
制备
工业原料
制备
开采
原材料
矿产
再生循环
工程材料 分类/再制造
产品设计 制造装配
废料
农业、建筑、环境
无人机20
世界前沿科技领域的发展动向
能源技术将变革未来社会的动力基础，促进人类实 现可持续发展
煤炭的高效清洁利用成为化石能源技术研发热点 核能技术酝酿新的突破 氢能技术研发和商业应用加速 新能源和可再生能源技术展现良好前景
核电站
可编辑课件PP燃T 料电池车
材料科学与工程基础 ppt课件
④ 价电子不是紧密结合在 离子芯上，键能低、具有范 性形变。
PPT课件
Figure 2.11 17
3. 共价键合 (Covalent Bonding)
两个原子共享最外壳电子的键合。
特点：
① 两原子共享最外壳层电子对；
② 两原子相应轨道上的电子各有一个，自旋方向 必须相反；
③ 有饱和性和方向性。电子云最大重叠，一共价 键仅两个电子。
PPT课件
6
第二章 物质结构基础
(Structure of Matter)
• What are atomic structures and interatomic bonds？ • What are the equilibrium separation and the
bonding energy between atoms. • What is the difference in structures between
crystalline and noncrystalline materials. • What is solid solution. • What is the importance of phase diagrams. • What is the characteristic of materials surface.
PPT课件
15
2 . 金属键合 (Metallic Bonding)
特点： ① 由正离子排列成有序晶 格； ② 各原子最 (及次)外层电子 释放，在晶格中随机、自由、 无规则运动，无方向性；
PPT课件
Figure 2.11 16
2 . 金属键合 (Metallic Bonding)
特点： ③ 原子最外壳层有空轨道或 未配对电子，既容易得到电 子，又容易失去电子；
PPT课件
Figure 2.11 17
3. 共价键合 (Covalent Bonding)
两个原子共享最外壳电子的键合。
特点：
① 两原子共享最外壳层电子对；
② 两原子相应轨道上的电子各有一个，自旋方向 必须相反；
③ 有饱和性和方向性。电子云最大重叠，一共价 键仅两个电子。
PPT课件
6
第二章 物质结构基础
(Structure of Matter)
• What are atomic structures and interatomic bonds？ • What are the equilibrium separation and the
bonding energy between atoms. • What is the difference in structures between
crystalline and noncrystalline materials. • What is solid solution. • What is the importance of phase diagrams. • What is the characteristic of materials surface.
PPT课件
15
2 . 金属键合 (Metallic Bonding)
特点： ① 由正离子排列成有序晶 格； ② 各原子最 (及次)外层电子 释放，在晶格中随机、自由、 无规则运动，无方向性；
PPT课件
Figure 2.11 16
2 . 金属键合 (Metallic Bonding)
特点： ③ 原子最外壳层有空轨道或 未配对电子，既容易得到电 子，又容易失去电子；
高分子材料课件(专业)经典.ppt
②链节：
氯乙烯 苯乙烯
定义：构成高聚物的重复结构单元称为链节。
例：
氯乙烯链节
尼龙-66链节
③聚合度：高分子链节中的数目n。
演示课件
材料科学与工程学院
2、高聚物的分子量的多分散性和平均分子量：
①高聚物的分子量是M： M m n
m:链节分子量； n:聚合度 分子量不同，高聚物的性能和 物理状态不同。例：聚乙烯
柔顺性：大分子链构象变化而获得不同蜷曲程度的特性。
演示课件
材料科学与工程学院
ⅱ、柔顺性的好坏与链中单链的内旋转的难易程度有 关。运动的单元为链段，链段包含的链节数越少， 则运动越容易，大分子链的柔顺性越好。
ⅲ、大分子链的柔顺性是高聚物与低分子物质在许多 基本性能上差异的原因。例：高弹性。
演示课件
材料科学与工程学院
演示课件
材料科学与工程学院
特点： 官能团之间反应，缩聚物有特征结构官能团； 有低分子副产物； 缩聚物和单体分子量不成整数倍。
演示课件
材料科学与工程学院
四、高分子材料的分类
①按来源： ⅰ、天然聚合物：天然橡胶，纤维素，蛋白质等。 ⅱ、人造聚合物：经人工改性的天然聚合物。
例：硝酸纤维。 ⅲ、合成聚合物：完全由低分子人工合成。
特点：聚合物的结构单元与单体组成相同；
分子量是单体分子量的整数倍； 聚合过程无副产物生成。
演示课件
材料科学与工程学院
共聚物: 由两种或两种以上的单体经过加聚反应生
成的高分子化合物。
例：ABS塑料。A：丙烯脂 B：丁二烯 S：苯乙烯
n[xCH=CH+gCH2 =CH-CH=CH2 +zCH=CH2 ]
的主力军。
演示课件
材料科学基础ppt课件
11
• 这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的， 因主链带极性，易水解，醇解或酸解
• 优点：耐热性好，强度高 • 缺点：易水解
• 这类聚合物主要用作工程塑料
12
元素高分子
➢主链中不含碳原子，而是由Si 、B 、As等元素和O元 素组成，但在侧链上含有有机取代基团。这类高分 子兼具无机和有机高分子特性，如有机硅高分子。
• 支化高分子的形式：星形(Star)、 梳形 (Comb)、无规(Random)
23
网状(交联)大分子
• 缩聚反应中有三个或三个以上官能 度的单体存在时，高分子链之间通 过支链联结成一个三维空间网形大 分子时即成交联结构
• 交联与支化有本质区别 支化(可溶，可熔，有软化点) 交联(不溶，不熔，可膨胀)
2
•
3-1 材料组成和结构的基本内容
Principal Contents of Materials Composition and Structures
• 材料的组成： 构成材料的基本单元的成分及数目
• 材料的结构： 材料的组成单元(即原子或分子)之间相互吸引 和相互排斥作用达到平衡时在空间的几何排列。
(2)
结构单元 的键接方式 ( 几何构型 Geometric
Configuration) (链节)
16
加聚
缩聚
• 由以上知：
• 由于高分子是链状结构，所以把简单重复(结构)单元称为“链节”(chains) • 简单重复(结构)单元的个数称为聚合度DP(Degree of Polymerization1
28
无 规 共 聚 ( random)
• 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
• 这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的， 因主链带极性，易水解，醇解或酸解
• 优点：耐热性好，强度高 • 缺点：易水解
• 这类聚合物主要用作工程塑料
12
元素高分子
➢主链中不含碳原子，而是由Si 、B 、As等元素和O元 素组成，但在侧链上含有有机取代基团。这类高分 子兼具无机和有机高分子特性，如有机硅高分子。
• 支化高分子的形式：星形(Star)、 梳形 (Comb)、无规(Random)
23
网状(交联)大分子
• 缩聚反应中有三个或三个以上官能 度的单体存在时，高分子链之间通 过支链联结成一个三维空间网形大 分子时即成交联结构
• 交联与支化有本质区别 支化(可溶，可熔，有软化点) 交联(不溶，不熔，可膨胀)
2
•
3-1 材料组成和结构的基本内容
Principal Contents of Materials Composition and Structures
• 材料的组成： 构成材料的基本单元的成分及数目
• 材料的结构： 材料的组成单元(即原子或分子)之间相互吸引 和相互排斥作用达到平衡时在空间的几何排列。
(2)
结构单元 的键接方式 ( 几何构型 Geometric
Configuration) (链节)
16
加聚
缩聚
• 由以上知：
• 由于高分子是链状结构，所以把简单重复(结构)单元称为“链节”(chains) • 简单重复(结构)单元的个数称为聚合度DP(Degree of Polymerization1
28
无 规 共 聚 ( random)
• 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
材料科学与工程的四个基本要素 教学PPT课件
• 10-8 ～10-6 m (10～1000 nm)。
显微结构
• 大部分金属和合金的力学性能受晶粒大小的影响很大， 晶粒和晶界是晶态材料显微结构特征的一部分。
• 通常，室温下，较细的晶粒具有较高的强度。材料很多 重要的性质也受到显微结构显著的影响。
• 10-8 ～10-6 m (10～1000 nm)。
材料原子间结合能与热膨胀系数之间的关系
• 材料的热膨胀系数（CTE）定义为 =(1/L)(dL/dT), 即材料在给定方向上的尺度L 随温度T 的升高而增加，其反映了材料尺寸随温度的变化。该宏观性质也与材料原 子间的键强有关。
• 材料中原子间结合能和原子间距的曲线形状反映了化学键的强度，进而反映了材料 热膨胀系数的大小。曲线越陡峭，最小值越低，其线性热膨胀系数越小。
范德华键 －分子之间的作用力
由于极化所产生的分子之间的静电作用力，较弱，作 用能在几十kJ/mol以下。
特征： 1. 由于极化，分子之间产生微量静电荷 2. 无方向性，但受分子大小的影响 3. 弱键 (是强键的1/100; <10 kcal/mol) 4. 氢键是范德华键的一种
氢键——范德华键的一种
纳米结构
• 纳米氧化铁(5～10 nm) 颗粒分散在液体中，制备铁磁流体和液态磁体， 用于扩音器的传热冷却。
• 10-9 ～ 10-7 m (1～100 nm)。
显微结构
• 大部分金属和合金的力学性能受晶粒大小的影响很大，晶粒和晶界是晶 态材料显微结构特征的一部分。
• 通常，室温下，较细的晶粒具有较高的强度。材料很多重要的性质也受 到显微结构显著的影响。
• 材料的结构决定材料的性能。 材料结构的描述：
1. 宏观组织结构: 1000,000 nm 2. 微观显微结构: 10 ～1000 nm 3. 纳米结构: 100nm 4. 键合结构: 原子/离子间的化学键 5. 原子结构: 原子的电子结构
显微结构
• 大部分金属和合金的力学性能受晶粒大小的影响很大， 晶粒和晶界是晶态材料显微结构特征的一部分。
• 通常，室温下，较细的晶粒具有较高的强度。材料很多 重要的性质也受到显微结构显著的影响。
• 10-8 ～10-6 m (10～1000 nm)。
材料原子间结合能与热膨胀系数之间的关系
• 材料的热膨胀系数（CTE）定义为 =(1/L)(dL/dT), 即材料在给定方向上的尺度L 随温度T 的升高而增加，其反映了材料尺寸随温度的变化。该宏观性质也与材料原 子间的键强有关。
• 材料中原子间结合能和原子间距的曲线形状反映了化学键的强度，进而反映了材料 热膨胀系数的大小。曲线越陡峭，最小值越低，其线性热膨胀系数越小。
范德华键 －分子之间的作用力
由于极化所产生的分子之间的静电作用力，较弱，作 用能在几十kJ/mol以下。
特征： 1. 由于极化，分子之间产生微量静电荷 2. 无方向性，但受分子大小的影响 3. 弱键 (是强键的1/100; <10 kcal/mol) 4. 氢键是范德华键的一种
氢键——范德华键的一种
纳米结构
• 纳米氧化铁(5～10 nm) 颗粒分散在液体中，制备铁磁流体和液态磁体， 用于扩音器的传热冷却。
• 10-9 ～ 10-7 m (1～100 nm)。
显微结构
• 大部分金属和合金的力学性能受晶粒大小的影响很大，晶粒和晶界是晶 态材料显微结构特征的一部分。
• 通常，室温下，较细的晶粒具有较高的强度。材料很多重要的性质也受 到显微结构显著的影响。
• 材料的结构决定材料的性能。 材料结构的描述：
1. 宏观组织结构: 1000,000 nm 2. 微观显微结构: 10 ～1000 nm 3. 纳米结构: 100nm 4. 键合结构: 原子/离子间的化学键 5. 原子结构: 原子的电子结构
材料科学基础-第五章ppt
*** 晶体在滑移过程中的位错增殖, 位错密度增大, 相互作用,导 致强化, 即加工硬化.
1 0
0 Gb 2
2. 孪生的机制
孪晶区域各晶面的相对位移距离是孪生方向原子 间距的分数值，这表明孪生时每层晶面的位移应借一 个不全位错的移动而造成。
位错增殖的极轴机制：fcc 中 OA、OB和OC三 条位错线相交于结点O，OA、OB不在滑移面上，属 不动位错——极轴位错，OC为可动的不全位错，且 只能绕极轴转动，每当它在（111）面上扫过一圈， 就产生一个单原子层的孪晶，同时又沿着螺旋面上升 一层，这样不断转动，上述过程逐层地重复进行，就 在晶体中形成一个孪晶区域。
1. 对室温机械性能的影响 晶粒愈细、晶界愈多→强化效应↑－细晶强化
s b HV Strengthening by Grain Size Re-duction
较好塑性,因细晶的晶内和晶界附近应变差较小，变形较均匀， 有可能断裂前承受大量的变形
细晶具有良好的综合机械性能。
平衡时
n
k 0 L Gb
根据每个位错的受力情况，可导出每个位错的位置，以
综上所述，滑移变形的基本特点：
Ⅰ) 滑移变形系不均匀的切变，它只集中在某些晶面上；
Ⅱ) 滑移结果两部分晶体产生相对移动，移动的距离△＝nb，
仍保持晶体学的一致性； Ⅲ) 沿着一定的晶面和晶向进行，滑移系较多的材料为（fcc）
一般具有较好塑性； Ⅳ) 在切应力作用下，且＞ c； Ⅴ）滑移同时，滑移面和滑移方向将发生转动； Ⅵ）实质位错沿滑移面的运动过程
4. 晶体在滑移时的转动 （rotation）
晶体滑移
滑移面上发生相对位移 晶体转动 空间取向发生变化
在拉伸时使滑移面和滑移方 向逐渐转到与应力轴平行
材料科学导论ppt课件
➢ 20世纪70年代，人们把材料科学与能源科学和 信息科学并列，称作现代文明的三大支柱
➢ 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
9
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
11
普通陶瓷的分类
12
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）
13
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明 进步的标志。
14
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）
32
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）
33
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。
6
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。
7
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。
➢ 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
9
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
11
普通陶瓷的分类
12
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）
13
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明 进步的标志。
14
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）
32
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）
33
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。
6
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。
7
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。
完整课件-材料科学与工程基础
目录
第一章 绪论 (Introduction) 第二章 物质结构基础 (Structure of Matter) 第三章 材料组成和结构 (Compositions and
Structures of Materials )
第四章 材料的性能 (Material Properties) 第五章 材料的制备和成型加工
1.1Definition of Materials and Historical Perspective ----Definition
• The matter (substance)，not spiritly • Webster “New International Dictionary
（1971）”:The substance or matter of which anything is made or may be made.
钢塔
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汽车与高速公路
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大江截流
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汽车工业
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飞机 结束动画图片
火箭发射
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陶瓷艺术品
结束动画图片
Today
The history of materials is the history of
、工件、部件和成品的初始物料，如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然
纤维和化学纤维等等。
Materials and Raw Materials(原材料)
Raw Materials: any crude, unfinished, not to obtain products，but produce materials。（having chemical changes） Materials：to obtain products.
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• 陶瓷（器） Ceramics
传统陶瓷（天然硅酸盐矿）：各中粘土烧
制而成。(Silicate Ceramics)
特种陶瓷（人工化合物：氧化物、氮化物、
硼化物、碳化物）。
(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；
抗氧化性。
(4) 用途 Application
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
2 无机非金属材料 Inorganic nonmetals
(1) 分类（按成分，化学结构和用途分四大类）
• 混凝土（水泥）
• 玻璃
Glass
• 硅及耐火材料 Silane
•
冶炼方法——平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢
•
•
灰铸铁
•
可锻铸铁
• 铸铁 — 球墨铸铁
•
蠕墨铸铁
•
特殊性能铸铁
•
(2) 有色金属
五大类
• 轻金属 （<4.5g/cm2）铝、镁、纳、钙
• 重金属 (>4.58/cm2) 铜、镍、铅、锌
• 贵金属
金、银、铂、铑
• 类金属（半）
硅、硒、绅、硼
• 稀有金属
钛、锂、钨、钼、镭
各异、类型不同的材料。
• 1-1-2类别 classfication
• 材料可以根据化学组成、状态、作用和使用领域分类。
• • 化学组成分类
• components
金属材料 无机非金属材料
有机高分子材料
• • 状态分类
• state
•
•
•
作用分类
• function
气态 液态
单晶
固态 功能
多晶 非晶 复晶
常用的稀有金属材料有：Al、Cu 、Zn、 Sn、 Pb、 Mg、 Ni……
(3) 基本特性 Principal Properties
a. 金属键，常规法生产的为晶体结构； 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. 空气中移氧化，如钢、铁等生成氧化膜，合金可改性
• 1-1 材料的定义和分类(Definition and Classfication)
• 1-1-1定义
• 1. 材料 Materials
• Material：材料科学 （工科）
•
物质科学 （理科）
• Webster编者“New International Dictionary（1971年）” 中关于材料（Materials）的定义为：材料是指用来制造
•
塑料 Plastics 通用塑料、工程塑料；
热塑性、热固性
橡胶 Ruber 天然、合成
• 按使用性质 纤维 Fiber 人造、合成
粘合剂 Adhesive
涂料 Coating
(2) 基本性质
a. 共价键，部分范氏键
b. 分子量大，无明显容点，有玻璃化转变温度Tg和粘流温度Tf；
c. 力学状态有三态 玻璃态、高弹态、粘流态
物理性状的物质。
• 2. 原料与材料 • 原料（Raw Materials） • 由原料到材料。 • 原料一般不是为获得产品，而是生产材料，往往伴随
化学变化。 • 材料的特点往往是为获得产品，一般从材料到产品的
转变过程不发生化学变化。
• 3. 材料与物质(Materials and Matter) • 材料可由一种或多种物质组成。 • 同一物质由于制备方法或加工方法不同可以得到用途
结构（工程）
•
应用领域分类
• application
建筑、仪表、电子、医用 包装、耐火．．．．能源等等。
1. 金属材料 metals
(1) 黑色金属材料
•
化学成分——碳素钢、合金钢
•
品质——普通、优质、高级优质钢
• 钢 --- 金相组织或组织结构——珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体
• Stell 用途——建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢
d. 比重小
e. 绝缘性好
f. 优越的化学稳定性
g. 成型方法多
(3) 用途
•
结构材料：电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件
•
绝缘材料：漆包线、电缆、绝缘版、电器零件
•
建筑材料：贴面板、地贴
•
包装材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料
•
涂装：涂料
•
粘合剂：粘合剂
•
日用：织物（衣服）胶鞋
•
运输：轮胎，传送带
4. 复合材料 composites
材料 材料科学与工程 金属材料 无机非金属材料 高分子材料 复合材料
• Importance of Materials on Progress of Human
History and Modern Science and Technology
• Objective and Methods of Learning this Course
定义：由两种以上组分组成，并且具有与其组成不同的 新的性能的材料 (1) 分类 • 按性能： 结构复合材料
功能复合材料 • 按增强剂形状及增强机理： 粒子增强
纤维增强
基体 Matrix
增强体 Reinforcement
材料科学与工程基础
FUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING
第一章
绪论
Chapter 1Fra bibliotekChapter 1 Introduction
• What is Materials • Classfication of Materials • What is Materials Science • What is Materials Engineering
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
(3) 用途
• 建筑卫生陶瓷：瓷砖、浴缸。
• 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：磁性、导电。
3. 高分子材料 polymers, Marcomolecules
(1) 分类 碳链 –C–C–C
• 按主链结构 杂链 –C–N–C=O –C–O–C– backebone 元素 Si 、P、B
某些有形物体（如：机械、工具、建材、织物等的整
体或部分）的基本物质（如金属、木料、塑料、纤维
等）
• 迈尔《新百科全书》中材料的含义：材料是从原材料 中取得的，为生产半成品、工件、部件和成品的初始
物料，如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然 纤维和化学纤维等等。
• 材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和