材料科学与工程基础

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。
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3. 高分子材料 polymers, Marcomolecules
(1) 分类
• 按主链结构 backebone
碳链 –C–C–C 杂链 –C–N–C=O –C–O–C– 元素 Si 、P、B
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）。
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(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；
e. 耐化学腐蚀性性好；
History and Modern Science and Technology • Objective and Methods of Learning this Course
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• 1-1 材料的定义和分类(Definition and Classfication)
• 1-1-1定义
• 1. 材料 Materials
• 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
物理性状的物质。
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• 2. 原料与材料 • 原料（Raw Materials） • 由原料到材料。 • 原料一般不是为Hale Waihona Puke Baidu得产品，而是生产材料，往往伴随
• 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
金属材料 无机非金属材料
• components
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
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。
• 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 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）
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。
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• 1-1-2类别 classfication
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(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
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
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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
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4. 复合材料 composites
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
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
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•
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
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(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
材料科学与工程基础
FUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING
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第一章
绪论
Chapter 1
Chapter 1 Introduction
• What is Materials • Classfication of Materials • What is Materials Science • What is Materials Engineering • Importance of Materials on Progress of Humen
•
可锻铸铁
• 铸铁 — 球墨铸铁
•
蠕墨铸铁
•
特殊性能铸铁
•
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(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 、Zn、 Sn、 Pb、 Mg、 Ni……
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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
•
冶炼方法——平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢
•
•
灰铸铁