【精品】课件---第0章_材料科学基础绪论.ppt

一级学科：材料科学与工程 二级学科： 材料物理与化学 材料学 材料加工工程 自主设立二级学科： 粉体材料科学与工程 讲课内容 第1章 材料的结构 第2章 空位与位错 第3章 材料的凝固 第4章 二元合金相图及合金的凝固和组织 第5章 三元相图及合金的凝固组织 第7章 固体材料中的扩散 第6章 材料的表面与界面 第8章 材料塑性变形 第9章 冷变形金属的回复、再结晶与热加工 * 课程的特点、安排和学习方法 * 课程的特点： 理论性和实践性都很强的课程,与基础课相比,有很大不同：概念多，术语多；公式、定律少，定性的描述多； 内容多，需要记忆和理解的知识多。 学习方法： 认真听讲，勤看书，理解基本概念，掌握基本知识， 通过例题和习题，举一反三，加深理解。 学时安排：? 总学时：64 实 验：8 ？ * * 材料科学基础 任课教师：罗丰华、黄劲松 办公室：粉冶院科研楼304 (教学系办公室) 办公电话E-mail：fenghualuo@mail.csu.edu.cn 什么是材料 世界万物，凡于我有用者，皆谓之材料。 抽象的材料(Substance)与具体的材料(Materials) 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。材料是人类文明、社会进步、科技发展的物质基础。 材料科学在社会与社会发展中的地位 过日子离不开材料 人类首先最需要的就是材料 “开门七件事，柴、米、油、盐、酱、醋、茶” 都是材料 材料比能源、信息都要早地占据主导地位 技术离不开材料 任何一种技术离不开材料 往往用那一时代主要生产工具使用的 材料来代表那一时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等 材料科学在社会与社会发展中的地位 * 人类使用材料的7个时代的开始时间 汽车中各种材料的大致比例 从材料科学工作者角度，人类社会的发展分为3个阶段： 1.天然材料；2.加工材料；3.合成材料 材料分类 * 按特性可分为： 金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料，复合材料 按用途可分为： 结构材料和功能材料两大类。 按来源可分为： 天然材料和人工合成材料。 按制备可分为： 传统材料(基础材料)和先进材料。 三种基本类型材料中： 金属有好的导电性，有高的塑性和韧性； 陶瓷材料则有高的硬度但很脆，且大多是电的绝缘材料； 而高分子材料的弹性模量，强度，塑性都很低，多数也是不导电的。 这些材料的不同都是由其内部结构决定的。即：原子结构，结合键，原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。 * 结构材料 用于制造各种结构，通俗地说就是要受力，因此对它的要求主要是力学性能，如强度、延伸率(达到极限强度断裂时伸长了多少，延伸率小的材料便容易脆断)、硬度、韧性( 受冲击力时容不容易断裂)、刚性(容不容易保持形状不变)等等。有时不要求其能经受住严峻的环境条件，如要求耐热性、抗腐蚀性等等。 * 功能材料 主要用于完成某种特殊功能，如液 晶材料用于显示，但有时也要求有一定机械强度，如光导纤维主要用于传输光线，同时也要求有一定机械强度，否则连自己的 重量都承受不了，也就无法构成长的通信线路。 材料性能---成分---结构---制备、加工工艺 材料的性能与它们的化学成分和组织结构密切相关。 成分一样，具有不同的内部结构时，材料也有着不同的性能。 材料的内部结构可分为不同层次，包括原子结构，原子的排列方式，以及显微组织和结构缺陷。同样的材料，只要把它的晶粒或是“相”的形态和分布加以改变，就可以大大地改善它的性质。只有理解和控制材料的结构，才能得到人们所追求的材料性能。 * 举例1　金刚石（钻石）和石墨，都是由碳原子组成，但前者是自然界中最坚硬的固体，而后者却很软（因晶体结构不同，见下图） * 举例2　同样长的一段铁丝和钢丝，经弯曲后发现铁丝易弯曲，而钢丝不易弯曲，即塑性不同（因两者成分不同）。 举例3　两根锯条，同时加热（800℃），然后一根水冷，一根空冷，用手折时，发现前者很脆，后者很韧（因组织不同，见下图） * 举例4　若断开一根铁丝，可反复弯曲，在应变处发热→变硬（脆）→断（因塑性变形）。 “材料科学” 研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能与应用之间关系的科学 本着这一关系可用一四面体表示 * 材料固有性能 制备合成 与/加工工艺 材料使用性能 成分/组织结构 材料科学与工程四要素关系图 材料物理与化学 在分子、原子、电子层次上研究材