材料科学基础 ppt课件
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)。
一、物质的组成（Substance Construction） 物质由无数微粒（Particles）聚集而成 分子（Molecule）：单独存在 保存物质化学特性
dH2O=0.2nm M(H2)为2 M（protein）为百万 原子（Atom）： 化学变化中最小微粒
二、原子的结构
1879年 J.J Thomson 发现电子（electron),揭示了原子内部秘密
主 量 子 数 n（i the principal quantum number)：
决定原子中电子能量和核间距离(the energy of the electron)，
即量子壳层，取正整数1、2、3、4、5? …，
用 K 、 L、 M 、 N… … 表 示
轨 道 动 量 量 子 数 li (the orbital quantum number)：
广义的材料包括人们的思想意识之外的所有物质
(substance)
工 农 业 生 产
材料无处不在，无处不有
国
防
科
学
技
术
人 民 生 活
材料
材料品种
Βιβλιοθήκη Baidu
能源现代技术的三大支柱 数量 国家现代化程度标志之一
信息
质量
我国材料的历史进程 (Historical perspective)
漫长而又曲折的历程：
简单→复杂 单一性能→综合性能
结构材料→功能材料 单一材料→复合材料
石器时代（Stone Age）： 石斧、凿、刀、铲、箭头、 纺轮、钵等（西安半坡遗址）
石斧
青 铜 器 时 代 （ B r o n z e A g e ):
巨型司母戊鼎 （河南安阳晚商遗址）
湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑
铁 器 时 代 （ IronA ge）
显微镜结构原理 材料科学基础（Ι）实验显 样微 品摄 制影 备和暗室技术
位错 塑性变形与再结晶
材料的微观结构 （Microstructure of Materials）
决定材料性质最为本质的内在因素：组成材 料各元素原子结构，原子间相互作用，相互结合 ，原子或分子在空间的排列，运动规律，以及原 子集合体的形貌特征
湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
中国古代铁器的金相组织
古代科技名著：“考工记”（先秦）、“梦溪笔谈”（宋代沈 括）、 “天工开物”（明代宋应星）
明代后：封建统治、帝国主义侵略束缚了材料的发展 停滞状态 解放后：材料科学受到重视和发展，被列为现代技术三大支柱之一。
一整套材料体系 门类全齐 数量 质量 钢铁突破两亿七千万吨 世界第一 原子弹、氢弹、人造卫星、火箭
第一章原子结构和键合
Atomic Structure and Interatomic Bonding
物质(Substance)是由原子（atom）组成 在材料科学中，最为关心原子的电子结构 原子的电子结构—原子间键合本质 决定材料分类：金属 陶瓷 高分子
材料性能：物 化 力学
※1原子结构 （Atomic Structure ）
1911年 E.Rutherford提出原子结构有核模型
1913年 N.Bohr将 Bohr atomic model
R M u . t P h l e a r n f k o 和 r d A . E 原 i n 子 s t 有 e i 核 n 量 模 子 型 论 原 子 结 构 的 量 子 理 论
原 子 （ atom) rH = 3 . 7 1 0 -2 n m rAl = 1 . 4 3 1 0 -1 n m
原 子 核 （ nucleus)： 位 于 原 子 中 心 、 带 正 电 中 质 子 子 （ （ n pe ru ot tr oo nn ） ） ： ： 正 电 电 中 荷 性 mm＝ ＝ 11..66772468× × 1100-- 22 77kkgg
金 属 材 料 － 金 属 学 陶 瓷 材 料 － 陶 瓷 学 材 料 科 学 基 础 突 出 材 料 共 性 教 学 高 分 子 材 料 － 高 分 子 物 理
材料科学基础是研究材料的成分、组织结构与性能之间关系
Ι ： 原 子 结 构 和 键 合 、 固 体 结 构 、 晶 体 缺 陷 、 材 料 的 变 形 与 再 结 晶 Ⅱ ： 扩 散 、 合 金 凝 固 、 相 图 、 材 料 物 理 、 化 学 性 能
给出电子在同一量子壳层内所处的能级,
与电子运动的角动量有关(shape of the electron subshell)，
取 值 为 0， 1， 2， n 1, 用 s， p， d， f … … 表 示
磁
量
子
数
m
(
i
t
h
e
inner
quantum number)：
决 定 原 子 轨 道 或 电 子 云 在 空 间 的 伸 展 方 向(spatial orientation of an electron cloud)，
宝钢高炉
长征三号运载火箭在发射架上的图片
材料分类(Classification of Materials)
金属材料（Metallic Materials):钢铁、铝、铜、钛合金 陶瓷 或材 无料 机（ 非C金 er属 am材ic料s（ ）I：noArl2gOa3n、 icSiMCa、 teSrii3Na4l、 s)SiO2、TiN 高分子材料（High Polymers)：纤维、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯 复合材料（Composites)： PMoaltyemle-rM-atMraitxrixComposites
材料科学基础
The Fundamentals(Elements,Principles )of Materials Science
An Introduction to Materials Science
珣 戎咏华 沈耀 实验 孟二扣 李晓玲
前言 Introduction
材料(Materials)是国民经济的物质基础。
电 子 （ electron） ： 核 外 高 速 旋 转 ， 带 负 电 ， 按 能 量 高 低 排 列 ， 如 电 子 云 （ electron cloud）
m＝ 9.109510-31kg， 约 为 质 子 的 1/1836
描述原子中一个电子的空间和能量，可 用四个量子数（quantum numbers）表示
dH2O=0.2nm M(H2)为2 M（protein）为百万 原子（Atom）： 化学变化中最小微粒
二、原子的结构
1879年 J.J Thomson 发现电子（electron),揭示了原子内部秘密
主 量 子 数 n（i the principal quantum number)：
决定原子中电子能量和核间距离(the energy of the electron)，
即量子壳层，取正整数1、2、3、4、5? …，
用 K 、 L、 M 、 N… … 表 示
轨 道 动 量 量 子 数 li (the orbital quantum number)：
广义的材料包括人们的思想意识之外的所有物质
(substance)
工 农 业 生 产
材料无处不在，无处不有
国
防
科
学
技
术
人 民 生 活
材料
材料品种
Βιβλιοθήκη Baidu
能源现代技术的三大支柱 数量 国家现代化程度标志之一
信息
质量
我国材料的历史进程 (Historical perspective)
漫长而又曲折的历程：
简单→复杂 单一性能→综合性能
结构材料→功能材料 单一材料→复合材料
石器时代（Stone Age）： 石斧、凿、刀、铲、箭头、 纺轮、钵等（西安半坡遗址）
石斧
青 铜 器 时 代 （ B r o n z e A g e ):
巨型司母戊鼎 （河南安阳晚商遗址）
湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑
铁 器 时 代 （ IronA ge）
显微镜结构原理 材料科学基础（Ι）实验显 样微 品摄 制影 备和暗室技术
位错 塑性变形与再结晶
材料的微观结构 （Microstructure of Materials）
决定材料性质最为本质的内在因素：组成材 料各元素原子结构，原子间相互作用，相互结合 ，原子或分子在空间的排列，运动规律，以及原 子集合体的形貌特征
湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
中国古代铁器的金相组织
古代科技名著：“考工记”（先秦）、“梦溪笔谈”（宋代沈 括）、 “天工开物”（明代宋应星）
明代后：封建统治、帝国主义侵略束缚了材料的发展 停滞状态 解放后：材料科学受到重视和发展，被列为现代技术三大支柱之一。
一整套材料体系 门类全齐 数量 质量 钢铁突破两亿七千万吨 世界第一 原子弹、氢弹、人造卫星、火箭
第一章原子结构和键合
Atomic Structure and Interatomic Bonding
物质(Substance)是由原子（atom）组成 在材料科学中，最为关心原子的电子结构 原子的电子结构—原子间键合本质 决定材料分类：金属 陶瓷 高分子
材料性能：物 化 力学
※1原子结构 （Atomic Structure ）
1911年 E.Rutherford提出原子结构有核模型
1913年 N.Bohr将 Bohr atomic model
R M u . t P h l e a r n f k o 和 r d A . E 原 i n 子 s t 有 e i 核 n 量 模 子 型 论 原 子 结 构 的 量 子 理 论
原 子 （ atom) rH = 3 . 7 1 0 -2 n m rAl = 1 . 4 3 1 0 -1 n m
原 子 核 （ nucleus)： 位 于 原 子 中 心 、 带 正 电 中 质 子 子 （ （ n pe ru ot tr oo nn ） ） ： ： 正 电 电 中 荷 性 mm＝ ＝ 11..66772468× × 1100-- 22 77kkgg
金 属 材 料 － 金 属 学 陶 瓷 材 料 － 陶 瓷 学 材 料 科 学 基 础 突 出 材 料 共 性 教 学 高 分 子 材 料 － 高 分 子 物 理
材料科学基础是研究材料的成分、组织结构与性能之间关系
Ι ： 原 子 结 构 和 键 合 、 固 体 结 构 、 晶 体 缺 陷 、 材 料 的 变 形 与 再 结 晶 Ⅱ ： 扩 散 、 合 金 凝 固 、 相 图 、 材 料 物 理 、 化 学 性 能
给出电子在同一量子壳层内所处的能级,
与电子运动的角动量有关(shape of the electron subshell)，
取 值 为 0， 1， 2， n 1, 用 s， p， d， f … … 表 示
磁
量
子
数
m
(
i
t
h
e
inner
quantum number)：
决 定 原 子 轨 道 或 电 子 云 在 空 间 的 伸 展 方 向(spatial orientation of an electron cloud)，
宝钢高炉
长征三号运载火箭在发射架上的图片
材料分类(Classification of Materials)
金属材料（Metallic Materials):钢铁、铝、铜、钛合金 陶瓷 或材 无料 机（ 非C金 er属 am材ic料s（ ）I：noArl2gOa3n、 icSiMCa、 teSrii3Na4l、 s)SiO2、TiN 高分子材料（High Polymers)：纤维、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯 复合材料（Composites)： PMoaltyemle-rM-atMraitxrixComposites
材料科学基础
The Fundamentals(Elements,Principles )of Materials Science
An Introduction to Materials Science
珣 戎咏华 沈耀 实验 孟二扣 李晓玲
前言 Introduction
材料(Materials)是国民经济的物质基础。
电 子 （ electron） ： 核 外 高 速 旋 转 ， 带 负 电 ， 按 能 量 高 低 排 列 ， 如 电 子 云 （ electron cloud）
m＝ 9.109510-31kg， 约 为 质 子 的 1/1836
描述原子中一个电子的空间和能量，可 用四个量子数（quantum numbers）表示