材料科学基础多媒体课件开发
合集下载
材料科学基础下的多媒体教学解析-多媒体教学论文-教育论文
材料科学基础下的多媒体教学解析-多媒体教学论文-教育论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：根据实际的书本内容与教学状况对材料科学基础这门学科的多媒体教学进行一定的分析研究，并且结合这门课的教学特点，在本文中提出这门课程多媒体教学的必要性，在对现在材料科学基础这门课程教学方式分析的基础上提出相应的教学改进方法。
关键词：材料科学基础；多媒体；教学一、多媒体教学的必要性在材料科学基础这门课程中，主要是介绍材料成分以及机构性能等各方面的关系。
一方面来说，在课程的学习中，晶体结构以及晶体的具体使用途径是不能通过传统的学习方式进行完全的阐释的，多媒体教学可以运用图片以及影像对晶体结构进行展示，可以让学生更好的理解，对于更小的微观结构，多媒体教学可以生动形象的进行展示，不用只是依靠书本的图片或者教师的讲解进行天马行空的想象。
从另一方面来说，传统的教学方式只是依靠书本以及教师的讲解来对知识进行讲解。
黑板讲解是最原始也是被应用最多的教学方式，但是板书对于材料教学来说既浪费时间又浪费精力，还不能保证学生可以很好的理解。
这种教学方式很难保证教学内容的完成以及教学内容的质量。
二、材料科学基础多媒体教学的优点1.吸引学生注意力提高学生学习兴趣。
多媒体教学可以吸引学生的注意力。
对于学生的学习来说，兴趣是的老师，如何提高学生的学习兴趣是教学的重点。
在多媒体教学中，微观分子的知识结构通过影像或者图片的方式进行讲解，对于这方面知识欠缺的学生来说，这种方式的讲解吸引了学生的学习兴趣，让学生对于未知的微观世界想要进行一定的学习了解。
因此这种方式吸引了学生的注意力，提高了学生的学习兴趣，为之后的学习进行更好的铺垫，为之后的材料学习奠定一定的基础。
2.突出学习重点，加大课堂容量。
在材料科学的教学当中，多媒体教学可以突出材料学习的重点。
在教学的过程中，在材料的学习过程中，多媒体教学可以将零散的知识点串联起来，并且以影像或者图片的形式来向同学们进行展示，可以让同学们对于知识点掌握的更加全面。
《材料科学基础》多媒体教学探索与应用
Ｖ ｏ １ ． １ ６ 。 Ｎｏ ． １
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０１ ４
《 材料科 学基础 多媒体教 学探 索 与应 用
陈 扬 ，刘伟 东，石 萍，齐锦刚，齐义辉
（ 辽宁 工业 大学 材 料科 学 与工程 学 院 ，辽宁 锦 州 １ ２ １ ０ ０ １ ）
摘
要 ：结合 具体知 识 内容和教学 实际分析 了 （ 《 材料 科学基础 》课程教 学中采用多媒体 手段 的必要 性 ， 提出
体） 、晶体结构及晶体缺陷、显微组织和宏观组织；
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ５ － ２ ２ 基金项 目：辽宁省教育厅项 目 作者简介 ：陈扬（ １ ９ ５ ９ — １ ，男，辽 宁锦 州人，教授 ，博士。
效率 明显下降，久而久之便心生厌倦甚至放弃。实 际上，《 材料科学基础 》中的许多 内容仅靠语言和
其 次是 外 部因素 （ 如温 度 和制备 工 艺 ）对 内部结 构 的影响 规律及 作 用机 制 ；第三 是 结构 与性 质 问 的关 系 ，对 于 以金 属材 料 为主要 内容 的 教材 主要 包括 晶
体 结构 、 晶体 缺 陷和 显微 组织 对性 质 （ 主要 是力 学
科学与工程专业的技术基础课，主要讨论材料的结 构及结构与性质两者关系 中的基本理论问题 ，构成 了材 料 类 学生 的专业 理论 基 础 ，在 很大程 度 上决 定 了学生 的专 业素 养 ，对 后 续专业 知 识 的理 解 和掌握
量 是实 现 教学 目标 的保 障 。适 当使 用 多媒 体 手段 是 有 效提 高授 课效 果 的有 效方 法 ，为此 ，本文 结合 多 年 来材 料 科学基 础 课程 教学 实践 ，总 结并探 索 多媒
理论性与实践性 ，一方面有很多的理论分析与公式 推 导 ，在 分析 和推 导 的过程 中要 建 立具 体 的物理 模 型 ，并结 合材料 内部 的具体 结构进 行 相应 的 处理 ；
材料科学基础市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件
材料科学范围下不同材料应用理论旳交叉融合。 当代材料技术从多样化、单一化走向一体化、复合化。
1.2 材料旳分类
一、材料旳化学构成份类 二、材料旳性能分类 三、材料服役旳领域来分类 四、材料旳结晶状态分类 五、材料旳尺寸分类
一、按化学构成份类：
1. 金属材料 2. 无机非金属材料 3. 高分子材料（聚合物） 4. 复合材料
Wavelength (m)
1.4 教学内容与要求
教学内容主要涉及：材料引言、晶体构造、晶体构造缺陷、非晶 体构造与性质、相平衡和相图、基本动力学过程——扩散、材料中 旳相变、烧结等基础知识。
教学目旳：经过本课程旳学习，掌握材料科学旳基本理论即 材料旳成份、组织、与性能之间旳关系，了解不同材料旳共 性与特征，从而掌握材料设计与应用旳基本原则。
金属材料旳基本属性
● 结合健为金属健； ● 熔点较高； ● 具有金属光泽； ● 范性、展性、延性大； ● 强度较高； ● 构造中存在自由电子，导热和导电性好； ● 在空气中易被氧化。
2、 无机非金属材料
无机非金属材料是由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷 酸盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、氮化物、碳化物、 硼化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定旳工艺 制备而成旳材料。是除金属材料、高分子材料以外全部 材料旳总称。无机非金属材料种类繁多，用途各异，一 般将其分为老式旳（一般旳）和新型旳（先进旳）无机 非金属材料两大类。
功能陶瓷涉及:装置瓷（即电绝缘瓷）、电容器 陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷（又称为铁氧体）、导 电陶瓷、超导陶瓷、半导体陶瓷（又称为敏感陶 瓷）、热学功能陶瓷（热释电陶瓷、导热陶瓷、低 膨胀陶瓷、红外辐射陶瓷等）、化学功能陶瓷（多 孔陶瓷载体等）、生物功能陶瓷等。
玻璃
玻璃是由熔体过冷所制得旳非晶态材料。根据其 形成网络旳组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、 磷酸盐玻璃等，其网络形成剂分为SiO2、B2O3和P2O5。 习惯上玻璃态材料可分为一般玻璃和特种玻璃两大类。
1.2 材料旳分类
一、材料旳化学构成份类 二、材料旳性能分类 三、材料服役旳领域来分类 四、材料旳结晶状态分类 五、材料旳尺寸分类
一、按化学构成份类：
1. 金属材料 2. 无机非金属材料 3. 高分子材料（聚合物） 4. 复合材料
Wavelength (m)
1.4 教学内容与要求
教学内容主要涉及：材料引言、晶体构造、晶体构造缺陷、非晶 体构造与性质、相平衡和相图、基本动力学过程——扩散、材料中 旳相变、烧结等基础知识。
教学目旳：经过本课程旳学习，掌握材料科学旳基本理论即 材料旳成份、组织、与性能之间旳关系，了解不同材料旳共 性与特征，从而掌握材料设计与应用旳基本原则。
金属材料旳基本属性
● 结合健为金属健； ● 熔点较高； ● 具有金属光泽； ● 范性、展性、延性大； ● 强度较高； ● 构造中存在自由电子，导热和导电性好； ● 在空气中易被氧化。
2、 无机非金属材料
无机非金属材料是由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷 酸盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、氮化物、碳化物、 硼化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定旳工艺 制备而成旳材料。是除金属材料、高分子材料以外全部 材料旳总称。无机非金属材料种类繁多，用途各异，一 般将其分为老式旳（一般旳）和新型旳（先进旳）无机 非金属材料两大类。
功能陶瓷涉及:装置瓷（即电绝缘瓷）、电容器 陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷（又称为铁氧体）、导 电陶瓷、超导陶瓷、半导体陶瓷（又称为敏感陶 瓷）、热学功能陶瓷（热释电陶瓷、导热陶瓷、低 膨胀陶瓷、红外辐射陶瓷等）、化学功能陶瓷（多 孔陶瓷载体等）、生物功能陶瓷等。
玻璃
玻璃是由熔体过冷所制得旳非晶态材料。根据其 形成网络旳组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、 磷酸盐玻璃等，其网络形成剂分为SiO2、B2O3和P2O5。 习惯上玻璃态材料可分为一般玻璃和特种玻璃两大类。
《材料科学基础》课件
晶体与非晶体材料
晶体材料具有有序排列的原子或分子结构，而非晶体材料具有无序排列的结 构。晶体材料的性质受到晶体结构的影响。
材料物理性质
材料的物理性质包括密度、热导率、电导率、磁性等。这些性质影响着材料 在各种条件下的表现和应用。
材料化学性质
材料的化学性质指的是材料与其他物质发生化学反应的能力和性质。它们决定了材料的耐腐蚀性、稳定 性和反应性。
常见材料的分类和特征
金属
金属具有良好的导电性和导热性，适用于制 造结构件和导电元件。
聚合物
聚合物具有轻量、耐疲劳等特点，适用于制 造塑料制品和弹性件。
陶瓷
陶瓷具有优良的耐高温性和绝缘性，适用于 制造耐磨、耐腐蚀的零部件。
复合材料
复合材料具有多种材料的优点，适用于制造 航空航天和汽车等领域的高性能材料。
汽车
应用于汽车制造中的车身和发动机部件。
电子
应用于电子器件的制造，如半导体材料等。
《材料科学基础》PPT课 件
本课件将介绍材料科学的基础知识，包括材料科学的概述、晶体与非晶体材 料、材料的物理性质和化学性质、常见材料的分类和特征、材料的加工方式， 以及材料工程应用。
材料科学概述
材料科学是研究材料的组成、结构、性质和应用的学科。它涉及各种材料，包括金属、陶瓷、聚合物和 复合材料。
材料加工
1
原材料采集
从矿石、石油等中采集原材料，准备
材料处理
2
进入加工过程。
通过熔融、挤压、锻造等方式改变材
料的形态和性能。
3
零部件制造
将材料加工成适合使用的零部件，如
总装与测试
4
铸件、锻件、塑料制品等。
将零部件组装成成品，进行测试和质 量检查。
第一章 材料科学基础 绪论PPT课件
❖ 功能材料是具有优良的电学、磁学、光学、 热学、声学、力学、化学和生物学功能及 其相互转化的功能，被用于非结构目的的 高技术材料。
1.4.3 材料按服役的领域来分类
根据材料服役的技术领域可分为建筑 材料、信息材料、航空航天材料、能源材 料、生物医用材料等。
❖ 火箭发动机的燃烧室与喷嘴， 需要承受2000℃的高温而不 氧化，它是用石墨表面喷涂 一层二硅化钼材料制成。石 墨已被大量用作核能工业的 “减速剂”。雷达中大型电 子管外壳，既要耐高温，又 要有优良的超高频和绝缘性 能，它是用氧化铝高频陶瓷 制成。核反应堆外部的防护 层是用一种含钡的特种水泥 筑成的。
是为高温技术服务的基础材料。尽管各国对其定义不同， 但基本含义是相同的，即耐火材料是用作高温窑炉等热 工设备的结构材料，以及用作工业高温容器和部件的材 料，并能承受相应的物理化学变化及机械作用。
大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、菱镁 矿、白云母等）为原料制造的。
按矿物组成分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、 橄榄石质、尖晶石质、含碳质、含锆质耐火材料及特殊 耐火材料；
等系统的材 料科学知识
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
1.4.4 材料按结晶状态分类
单晶材料 多晶材料 非晶态材料 准晶材料
单晶材料是由一个比较完整的晶粒构成的 材料，如单晶纤维、单晶硅；
多晶材料是由许多晶粒组成的材料，其性 能与晶粒大小、晶界的性质有密切的关系。
材料科学基础PPT精品课件幻灯片
❖ 材料发展动力： ▪ 社会需求（市场拉动） ▪ 技术发展（技术推动） ▪ 科学发展（对物质的了 解，是创新的源泉）
• 硅时代（1950年）
• 20新20/材12/1料9 时代（1990年材、料科特学征与工是程多学院种材材料学料教研并室存）
8
2020/12/19
材料科学与工程学院材料学教研室
9
材料的历史：300,000 BC—3,500 BC
川徐家岭楚墓出土。龙首、虎颈、虎身、虎尾、
编钟：春秋中期，1978年河南淅川出土， 龟足，张口吐舌，牙齿犀利。龙首上附六条蛇
最大钟通高120.4厘米，舞修52.3厘米，
形龙。脊背上有有一方座，座上有一神兽也为
铣间59.7厘米。该钟一组26件，形制相同， 龙首，口衔一条龙，龙 首。通身饰动物纹和
大2小02依0/1次2/递19减。
2020/12/19
材料科学与工程学院材料学教研室
3
提到“材料”，同学们会想到什么？列举一下现 代生活中用到了哪些材料？给材料下个定义。
请同学们能不能根据材料的发展来划分历史？如 果能，是怎样划分的？ 材料科学与材料工程有什么区别？
请问同学们材料是怎样分类的？
如何认识材料的科学问题？ （链接）
2020/12/19
•
由于材料的重要性，历史学家常常根据人类使用的材料来划分
人类社会发展的历史阶段。从古代到现在人类使用材料的历史共经
历了七个时代，其中的有些时代持续了几个世纪，各时代的开始时
间：
• 旧、新石器时代（公元前10万年） • 陶器时代 • 青铜器时代（公元前3000年） • 铁器时代（公元前1000年） • 水泥时代（公元0年） • 钢时代（1800年）
6
《材料科学基础教案》PPT课件
1学时 1学时 2学时 3学时 2学时 1学时
教材及教学参考书
1.,《材料科学基础教程》 赵品 XX工业大学出版社 2.《材料科学基础教程习题与解答》 赵品 XX工业大学出版社 3.《材料科学基础》 赵品 XX工业大学出版社 1999年 4.《金属学原理》 刘国勋主编 工业冶金出版社 1980年 5.《金属学》 胡庚祥主编 上海科技出版社 1980年 6.《金属学教程》卢光熙主编 机械工业出版社 1985年 7.《金属学原理》 李 超主编 哈工大出版社 1996年 8.《材料科学基础》 马泗春主编 XX科学技术出版社 1998年 9.《材料科学基础》石德珂主编 XX交大出版社 1995年
第二部分 总纲
• 一、课程性质及教学目的 • 二、课程内容 • 三、与其它课程的关系 • 四、教学对象 • 五、教学时间 • 六、教学地点 • 七、教学指导思想 • 八、教学重点 • 九、教学难点 • 十、教学方法 • 十一、学时分配 • 十二、教学过程 • 十三、实验内容 • 十四、教材及教学参考书
编 XX科学技术出版社 1998年
7《材料科学基础》石德珂主编 XX交大出版社
1995年
讲授内容
1、材料在国民经济中的重要地位与作用 2、材料的分类 3、材料的发展历史 4、材料科学的发展方向 5、本课程的任务与内容
材料在国民经济中的重要地位与作用
材料是用来制造各种有用物件的物质. 它是人类生存与发展、征服和改造自然的物质基础,也是 人类社会现代文明的重要支柱.因此史学家将人类发展分为石 器时代、青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时代、硅时 代和新材料时代.材料科学的发展及进步成为衡量一个国家科 学技术发展的重要标准.材料科学的发展在国民经济中占有极 其重要的地位,因此,材料、能源、信息被誉为现代经济发展 的三大支柱.
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
动画演示在《材料科学基础》教学中的应用
动画演示在《材料科学基础》教学中的应用摘要：该文利用Flash、Photoshop等软件，开发制作了《材料科学基拙》课程的动画演示课件，并以共价晶体与金属的断裂以及面心立方与密排立方的原子堆垛顺序为例，激发了学生的学习兴趣，增强了教学效果。
关键词：动画演示材料科学基础多媒体材料科学基础是一门重要的专业基础课程，是学生全面接触专业领域、从基础课到专业课的过渡课程，具有概念多、学科知识面宽、应用基础理论广泛而抽象的特点[1-2]，例如：原子的堆垛顺序、缺陷的运动等概念和知识都是学生难以理解和教师难以语言描述的。
“一位教师一本书、教室+黑板+粉笔”的传统课堂教学模式已难以满足要求。
因此，如何提高学生学习这门课程的兴趣和效率是一个值得研究的方向。
随着计算机技术的不断发展，把文本、图形、动画、声音和视频等运载信息的媒体集成到一起，并通过计算机综合处理和控制[3,4]。
这种将计算机技术、网络技术和教育软件有机结合的教学系统既可提高教学过程中的信息传递量和教学内容的科学性、先进性、趣味性，又可加强学生与教师的实时交流，使广大学生得到最优质的教学资源，还可以方便学生在不同时空根据需要进行自主化、个性化学习，从而提升教学效果。
1 动画课件的设计思想根据《材料科学基础》课程的特点，利用动画课件形象地表达了课程中的原子结构、空间点阵和原子堆垛过程等教学内容。
利用动画的矢量彩图演示和模拟了原子的堆垛方式、材料的断裂变形过程和结晶过程。
既能有效地提高学生的感性认识，又使抽象的概念具体化，对提高课堂学习效率，增强学生学习的主动性有积极的效果，为了达到良好的教学效果，主要采取如下的研究方法：(1）课件的界面设计：课件的界面设计遵循美观、大方、统一的原则，尽量使教与学两者在使用过程中能一目了然。
(2）动画及图像的演示设计：本项目中的动画将微观过程宏观化，变教师单纯的语言描述为动画模拟演示加教师的精讲点拨，形象、生动、直观感染力很强，清晰、突出地显示出需要强调的主要内容，可使难点化解，大大简化复杂的教学过程，减轻教师的工作量。
材料科学基础简介PPT课件
37
第37页/共47页
发展期
当高分子理论促进了合成高分子工 业的发展后，出现了一大批商品化 的合成材料，这些合成高分子（合 成材料）的出现，又为理论研究提 供了大量的实验依据和积累了丰富 的数据，促进了高分子物理学的迅 速发展。
38
第38页/共47页
30～40年代，高物领域最有代表性的工作： W．Kuhn、E.Guth和H.Mark等把统计力学用于高 分子链的构象统计，建立了橡胶高弹性统计理论 Svedbergy用超离心技术测定蛋白质的分子量 1942年，Flory和Huggins用似晶格模型推导出高分 子溶液的热力学性质，理论上的解释了高分子稀溶 液的依数性质 Debeye和Zimm用光散射法研究高分子溶液性质， 测定了Mw
7
第7页/共47页
8
第8页/共47页
9
第9页/共47页
第二节 材料的类别
1. 金属材料（metals）
1.1分类 (1)黑色金属材料－主要是指钢铁材料。 钢（Steel） 按化学成分分碳素钢、合金钢等；按品
质分普通、优质、高级优质钢等；按金相组织或组织结 构分珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体钢等；按用途分 建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢等；按冶 炼方法分平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢等。
16
第16页/共47页
17
第17页/共47页
18
第18页/共47页
2.2 结构
1、离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要 以离子键的方式结合。离子键键合的基本特点是以 离子而不是以原子为结合单元。
19
第19页/共47页
一般离子晶体中正负离子静电引力较强， 结合牢固。因此。其熔点和硬度均较高。另 外，在离子晶体中很难产生自由运动的电子， 因此，它们都是良好的电绝缘体。但当处在 高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下 可以自由运动，即呈现离子导电性。 2.共价键
第37页/共47页
发展期
当高分子理论促进了合成高分子工 业的发展后，出现了一大批商品化 的合成材料，这些合成高分子（合 成材料）的出现，又为理论研究提 供了大量的实验依据和积累了丰富 的数据，促进了高分子物理学的迅 速发展。
38
第38页/共47页
30～40年代，高物领域最有代表性的工作： W．Kuhn、E.Guth和H.Mark等把统计力学用于高 分子链的构象统计，建立了橡胶高弹性统计理论 Svedbergy用超离心技术测定蛋白质的分子量 1942年，Flory和Huggins用似晶格模型推导出高分 子溶液的热力学性质，理论上的解释了高分子稀溶 液的依数性质 Debeye和Zimm用光散射法研究高分子溶液性质， 测定了Mw
7
第7页/共47页
8
第8页/共47页
9
第9页/共47页
第二节 材料的类别
1. 金属材料（metals）
1.1分类 (1)黑色金属材料－主要是指钢铁材料。 钢（Steel） 按化学成分分碳素钢、合金钢等；按品
质分普通、优质、高级优质钢等；按金相组织或组织结 构分珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体钢等；按用途分 建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢等；按冶 炼方法分平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢等。
16
第16页/共47页
17
第17页/共47页
18
第18页/共47页
2.2 结构
1、离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要 以离子键的方式结合。离子键键合的基本特点是以 离子而不是以原子为结合单元。
19
第19页/共47页
一般离子晶体中正负离子静电引力较强， 结合牢固。因此。其熔点和硬度均较高。另 外，在离子晶体中很难产生自由运动的电子， 因此，它们都是良好的电绝缘体。但当处在 高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下 可以自由运动，即呈现离子导电性。 2.共价键
材料科学基础(郑州大学材料科学与工程学院)PPT课件%20ppt
1915 1922 1913 1940 1942 1951 1960
33 35 18 5 3 3 2
15
人类对材料微观结构认识的发展过程
1）逻辑推理(古代哲学家，432 BC.) 2）宏观形貌观察、观测（by eye, 1669） 3）数学理论计算 4）科学测定（X-ray diffraction, electron diffraction, 等） 古代中国有： “日取其半，万世不竭” “道生一，一生二，二生三，三生万物”（《老子》）； “以土与金、木、水、火杂以成百物”（《国语· 正语》）； “太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦交而生万物” （《易经》）
6/18/2015
2
一. 《材料科学基础》的基本概念
1、什么是材料
材料是指人类社会能接受的，经济地制造有 用物品的物质（世界万物，凡于我有用者，皆谓 之材料。材料是具有一定性能，可以用来制作器 件、构件、工具、装置等物品的物质。材料存在 于我们的周围，与我们的生活、我们的生命息息 相关） 。卫星发射，节省1公斤重量将降低费用 $20000。一次发射节约费用20%。 铝合金的主要应用领域如下：
材料科学的形成： “材料”早存在，“材料科学” 提出于20世纪60年代，1957年苏联卫星上天，美国震 动很大，在大学相继建立十余个材料科学研究中心， 自此开始，“材料科学”一词广泛应用。 一般来讲，科学是研究“为什么”的学问，而工 程是解决“怎么做”的学问。材料科学的基础理论， 为材料工程指明方向，为更好地选择、使用材料，发 挥现有材料的潜力、发展新材料提供理论基础。 材料科学和材料工程之间的区别主要在于着眼点 的不同或者说各自强调的中心不同，它们之间并没有 一条明确的界线，因此，后来人们常常将二者放在一 起， 采用 一个复合 名词－ 材 料科学与 工程 （ MSE ， Material Science and Engineering）
《材料科学基础》培训讲座PPT(35张)
在飞机发动机中一 种掺镍化合物制成称作 718合金被广泛的用于制 造波音777客机上的发动 机的压缩机、叶片及紧 固件。
• 形状记忆合金
形状记忆合金百叶窗
超级钢 近来，钢铁工业已经开发出一种汽车用钢，比原先的轻24%，而强度
34%，称为超级钢。其优点是：高撞击能量吸收率；高强度-质量比；实用
材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论，它将各种材料（包括 属、陶瓷、高分子材料）的微观结构和宏观结构规律建立在共同的理论基础 用于指导材料的研究、生产、应用和发展。它涵盖了材料科学和材料工程的 础理论。
材料科学基础的地位
人类社会发展的历史阶段常常用当时主要使用的材料来划分。从古代到现 人类使用材料的历史共经历了七个时代，各时代的开始时间：
结构材料实际上是一种按结合键种类 来分类的方法。由此可将材料分为金属、 陶瓷、高分子和由金属、陶瓷和高分子分 别组合成的各种复合材料材料。
金属材料：黑色金属材料（钢铁）、有色黑色金属材料（除钢铁 以外的） 陶瓷材料：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷 高分子材料：塑料、橡胶合成纤维 复合材料：金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料 功能材料：电子材料、光电子材料、超导材料
《材料科学基础》
《Foundations of Materials Science》
主讲：徐敏虹
绪论
一、《材料科学基础》的基本概念 二、《材料科学基础》的地位 三、学习《材料科学基础》的意义 四、《材料科学基础》的内容 五、如何学好《材料科学基础》
《材料科学基础》的基本概念
材料是指人类社会能接受地，经济地的制造有用物品的物质。 材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、加工工艺、材料的 能与材料应用之间的相互关系的科学。材料科学是当代科学技术发展的基础 工业生产的支柱，是当今世界的带头学科之一。纳米材料科学与技术是20世 80年代发展起来的新兴学科，成为21世纪新技术的主导中心。
• 形状记忆合金
形状记忆合金百叶窗
超级钢 近来，钢铁工业已经开发出一种汽车用钢，比原先的轻24%，而强度
34%，称为超级钢。其优点是：高撞击能量吸收率；高强度-质量比；实用
材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论，它将各种材料（包括 属、陶瓷、高分子材料）的微观结构和宏观结构规律建立在共同的理论基础 用于指导材料的研究、生产、应用和发展。它涵盖了材料科学和材料工程的 础理论。
材料科学基础的地位
人类社会发展的历史阶段常常用当时主要使用的材料来划分。从古代到现 人类使用材料的历史共经历了七个时代，各时代的开始时间：
结构材料实际上是一种按结合键种类 来分类的方法。由此可将材料分为金属、 陶瓷、高分子和由金属、陶瓷和高分子分 别组合成的各种复合材料材料。
金属材料：黑色金属材料（钢铁）、有色黑色金属材料（除钢铁 以外的） 陶瓷材料：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷 高分子材料：塑料、橡胶合成纤维 复合材料：金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料 功能材料：电子材料、光电子材料、超导材料
《材料科学基础》
《Foundations of Materials Science》
主讲：徐敏虹
绪论
一、《材料科学基础》的基本概念 二、《材料科学基础》的地位 三、学习《材料科学基础》的意义 四、《材料科学基础》的内容 五、如何学好《材料科学基础》
《材料科学基础》的基本概念
材料是指人类社会能接受地，经济地的制造有用物品的物质。 材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、加工工艺、材料的 能与材料应用之间的相互关系的科学。材料科学是当代科学技术发展的基础 工业生产的支柱，是当今世界的带头学科之一。纳米材料科学与技术是20世 80年代发展起来的新兴学科，成为21世纪新技术的主导中心。
“材料科学基础”多媒体教学浅析
教师缺少表演激情。多媒体成为“ 电 解的空间堆积有 了非常好 的空间感受 ，同时颜色的 对面的亲切感 ，
变换也可以提高学生的学 习注意力 。 灌” 知识的教学主体 ， 在这样 的教学方式下 ， 教师不 在三元相 图的学习中，传统的教学模型挂 图或 能很 好 地掌握 学 生 的心理 动态 ，教 与学 之 间 的转化
模具只能直观地看到三元系大概的外形 ，对于内部 率大受影响。 各个相 区的形状及相 区接触位置不能直观地表现 ，
三是课件 内容过于简单。多媒体的使用应该使
但是利用可视化技术 ，可 以将三元相图进行拆分和 学生的学习更为容易 ，是帮助学生学习的一种辅助
重组 ， 并将拆分的各个相区进行旋转 ， 这样相图中的 教学手段 ， 但是一部分教师 的课件是书本 的“ 克隆” ，
趣。 （－） 扩充 性 － 易
散等章节历来是“ 材料科学基础 ” 教学中的重点和难
点， 尽管在过去 的教学中采用了模 型、 挂图等工具 ，
可实现教学 内容 的扩充 ，并通过对真实情景 的 但 因其生硬呆板 、 不易变化 、 传达 的信息不够准确 ， 再现和模拟 ， 扩充更加丰富的课堂 内容 ， 对重点 、 难 学生普遍感到理解很 困难 。 采用多媒体技术的二维 、 点 内容 可通 过链 接等 形式 增加 更 多 的典 型 实例 。 三维动画进行演示则可 以使学生有身临其境之感 ，
球放在 位和△位是一样的 ；然后再堆第三层蓝色 理论公式 的推导 ， 不仅能给学生充分 的理解时间 ， 而 球（ ｃ层 ）若第二层球放在 位 ， ， 此时通过第三层球 且在推导过程 中教与学之 间的互 动体 现得更为直
的堆 放 ， 以看到 球放 在 位 和 △位是 完全 不 同 的 。 接 。 可
材料科学基础PPT课件
第35页/共52页
Y-Sialon
材料观-结构
宏观结构 微观结构
第36页/共52页
结构的含义
宏观结构（眼睛观察范围-0.1mm） 显微结构（晶粒尺寸、分布、100m-0.1
m) 晶体结构（晶胞、晶格、Angstron） 原子结构（电子+质子+中子）
第37页/共52页
结构分析的工具
第38页/共52页
性能
材料性能：材料对外界作用的响应 力学性质：形变与断裂 热学性质：热容量、热导率、热膨胀 电学性质：电导率，介电性质 磁学性质：磁化率等 光学性质：折射或反射 劣化：材料的化学活性
第39页/共52页
组成-工艺过程-结构-性质之间关系 材料科学核心内 容
组成+加工工艺
微观组织结构
性能
大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、 菱镁矿、白云母等）为原料制造的
第17页/共52页
3. 有机高分子材料（高聚物）
高聚物是由一种或几种简单 低分子化合物经聚合而组成 的分子量很大的化合物
高聚物的种类繁多，性能各 异，其分类的方法多种多样
按高分子材料来源分为天然
高分子材料和合成高分子材
℃，具有良好的塑性，能承受冷热加工 第27页/共52页
工艺过程－结构（显微结构）
aluminium before refinement
aluminium after refinement
第28页/共52页
不同加工方法的工件组织与性能
第29页/共52页
结构的含义
宏观结构（眼睛观察范围0.1mm）
第10页/共52页
金属材料
在103种元素中，除6种惰性元素和16种非金属元素 外，81种为金属元素。
- 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)。
得到最优质的教学资源，还 可以方便 学生在不 同时空
根 据 需 要 进 行 自主 化 、 个性 化 学 习 ， 从而 提 升 教 学 效
果。
一
、
课件 开发的前期工作
图１ ｈ ｔ ｏ ｗ ｒ ７ Ｏ 面 ｕｈ ｒａ ｅ．界
１ 开发 平 台的选 择 ．
２ 课 件 开 发 的准 备工 作 ．
开发工具。Ａ ｔ ｏ ｗ ｒ 操作简单 ，程序流程明了，开 ｕｈ ｒａ ｅ
发 效 率 高 ，并 且 能 够 结 合其 他 多种 开 发 工 具 ，共 同 实
专业基础课程，是学生全面接触专业领域 、从基础课 到专业课的过渡课程 ，具有概念 多、学科知识面宽 、 应用基础理论广泛而抽象 的特 点，例如 ：空 间关系复
杂 的 三 元 相 图 、微 观 上 的位 错 运 动 、 晶体 的结 晶 过 程 等 概 念 和 知 识 都 是学 生难 以理 解 和 教 师 难 以语 言 描 述 的 。 “ 位 教师 一 本 书 、教 室 ＋ 板 ＋ 笔 ”的 传 统 课 一 黑 粉 堂 教 学模 式 已难 以满 足 要 求 。因 此 ，如 何 提 高 同 学们 学 习这 门课程 的兴 趣和 效 率 是一 个 值 得研 究 的方 向 。
现 多媒体 的功能 。它易学易用，不需大量编程，使得
不具 有 编 程 能 力 的用 户 也 能创 作 出一 些 高 水 平 的 多媒 体 作 品 ，对 于 非 专 业 开 发人 员和 专 业 开 发 人 员 都 是一 个 很 好 的选 择 。它 的 最 大特 点是 创 造 了基 于 图 标 的创 作 方 式 ，用 可 见 的 流 程 贯 穿课 件 制 作 的整 个 过 程 ，清 晰 有 序 ，且 功 能 强大 ，界 面 友 好 ，交 互 性 强 ，方 便 实 用 。图 １ ｕｈ ｒ ａ ｅ． 的开 发 界面 。 为Ａ ｔｏ ｗ ｒ ７Ｏ
２０ 第 ７ 总 １期 ０年 １ 第０ ） １ 期（ ５
中国 现代瓣 蒙 各
材料科学基础多媒体课件开发
宋 强 崔洪芝
山东科技大学
谢 鲲
山东青岛
曹梅 青
２６ １ ６５ ０
摘 要 ：针对材料科学基础课程的特点，选择Ａ ｔ ｏ ｗ ｒ 软件作为开发平 台，结合其他多媒体技术，开发制作 了材料科学 ｕ ｈ ｒａ ｅ
视 频 资料 。
（ ） 织 课 件 中 的 文 字 、 图 形 动 画 以 及 视 频 文 ２组 件 ，充 分考 虑文 件 大 小与课 件 效果 之 间 的关系 。
点击下面不 同材料按钮 ，可 以看到每一种材料 自液态
冷 却 凝 固 的全 过 程 动 画 。例 如 图３ （ ｂ）～ （ ）是 过 ｆ
随着计算机技术的不断发展，把文本、图形 、动
画 、 声音 和 视 频 等 运 载 信 息 的 媒 体 集 成 到 一起 ， 并通 过计 算 机 综 合 处 理 和 控 制 。这 种 将 计 算机 技 术 、 网络 技 术 和 教 育 软 件 有 机 结 合 的 教 学 系 统 既 可提 高教 学 过 程 中 的信 息 传 递 量 和 教 学 内容 的科 学 性 、 先进 性 、趣 味性 ，又 可 加 强 学 生 与 教 师 的 实 时 交 流 ， 使广 大 学生
（） １收集所有的信息并确保没有任何遗漏。
材 料 科 学 基 础 课 件 所 需 要 信 息 包 括 以 下 几 个 方
面：
① 材 料 科 学 基 础 课 程 讲 义 。 讲 义 包 括 ： 绪 论 部
作 者 简介 ：宋 强 ，硕 士 ，讲 师 。
分 ，材 料 科 学 基 础 绪 论 ， 原 子 结 构 和 键 合 ， 固体 结 构 ， 晶体 缺 陷 ， 固体 中原 子及 分 子 的运 动 ，材 料 的形
本课件 以上 海 交通大 学 出版社 出版 的 胡赓祥 教
授 主 编 的 《 料 科 学 基 础 》 为 支 撑 教 材 ，选 择 美 国 材 Ｍ ｃ ｏ ｅ ｉ 公 司基 于 Ｗ ｎ ｏ ｓ 境 的ｈ ｔ ｏ ｗ ｒ 作 为 ａｒｍ ｄａ ｉｄｗ环 ｕｈ ｒａ ｅ
收稿 日期 ：２ １— ５ ０ ０ ０ ０－ ３
减 轻 教师 的 工作 量 。 图３ ａ 所 示 为Ｆ — 合 金 平衡 结 晶 过程 动 画 。通 过 （） ｅＣ
图、变化示意 图、相图照片等 内容 ，这些资料不仅可
以在 文 献 书籍 以及 网络 资源 中 找 到 ，很 多 也可 以Biblioteka 过 相关课件资料获得 。
⑨制作合适的能够体现教学内容的动画作品 以及
该课程需要将文字材料 、图形材料 、动画资料 以
及 视 频 资料 ，按章 节 顺 序进 行 排 列 整理 ，进 行初 步 脚
共 析 钢 （ ． ７ ＜．（） ２ １％ ０ ７ ％ （ Ｃ ＜ ． １ ）结 晶 的全 过 程 动 画演 ）
基础 课 程 计 算 机 辅 助 教 学 课 件 。该 多 媒 体 课 件 为 教 师 的 授 课 和 学 生 的 学 习提 供 了 高效 率 的教 学 辅 助 工 具 。 关键 词 ：材 料 科 学 基 础 ； 教 学 ； 多 媒 体 ； 课 件
材 料 科 学 基 础 是 金 属 材 料 工 程 专 业 一 门重 要 的
本文 系 山东科 技 大 学材 料 科 学基 础 校 级精 品课 程 建设
（０ ６ 度 ） 目。 ２０年 项
变和再结 晶，单组元相图及纯净 体的凝 固，二元系相
３５
中 现代椭 装 国 备
图及 合金 的凝 固 ，三 元 相 图共９ 分 。 部 ② 各章 节 中相 关 的 图片 资 料 ，包 括 各类 参 量 坐 标
２ ０ 第７ 总 １期 ０年 １ 第０ ） １ 期（ ５
度，促进形象思维和抽象思维沟通 的作用。因此本课 件 中的动画将微观过程宏观化 ，变教师单纯的语言描 述为动画模拟演示加教师的精讲点拨，形象 、生动 、 直观感染力很强，清晰、突出地显示出需要强调的主 要 内容 ，可使难点化解，大大简化复杂 的教学过程 ，