新大纲材料科学基础.ppt

材料科学基础 本课特点： 叙述性强，理解性强，记忆性强，内容较多，自成体系，又相互联系。 要求： 课上认真听，记好笔记，课下及时复习，完成作业，弄懂搞明。避免前松后紧，用功学习，考研科目。 重要性：专业基础理论课，与专业连接紧密，是材料专业共同基础，能否学好专业课，本课是关键。 　考核方式：期末闭卷考试，期末考试成绩占80%，平时成绩占10%，实验成绩占10%。 目 录 一、定义 材料(Materials) :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。 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 国防 材料无处不在，无处不有 科学技术 人民生活 材料 材料品种 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 材料科学是研究材料的成分，组织结构，制备工艺与材料性能及应用之间的相互关系的科学。 材料科学与工程属多学科领域，包括的主要学科和亚学科有：固体物理、固体化学、有机化学、高分子物理、高分子化学、冶金学、陶瓷学。还包括：合成化学、理论化学、结构化学、化学动力学以及化学工程、机械工程、电气工程、电子工程、土木工程、环境工程、航空工程、核工程、生物医学工程等。 二、材料的分类 1、根据原子间的主要化学键类型材料可分为四类： ①以金属健结合的金属材料;钢铁 ②以离子键和共价键为主要键合的无机非金属材料;陶瓷 ③以共价健为主要键合的高分子材料;塑料 ④以界面特征为主的复合材料;玻璃钢 玻璃钢：树脂（高分子材料）+玻璃纤维（无机） 搪 瓷：铁（金属）+瓷料（无机） 2、根据材料的特性和用途，将材料分为: 结构材料：利用它的力学性能，用于制造需承受一定载荷的设备、零部件、建筑结构等。 功能材料：利用它的特殊物理性能（电、热、光、磁等），用于制造各种电子器件、光敏元件、绝缘材料等。 0. 1 金属材料（metals） 一、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。 铸铁（Cast iron）按石墨形态及性能又分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、特殊性能铸铁等。 2、有色金属－常分五大类： ①轻金属:（ρ4.5g/cm3）如铝、镁、钠、钙等； ②重金属 :(ρ4.58 g/cm3) 如铜、镍、铅、锌等 ③贵金属: 金、银、铂、铑等； ④类（半）金属:如硅、硒、砷、硼等； ⑤稀有金属:如钛、锂、钨、钼、镭等。 二、基本特性 a.金属键； b.固体熔点较高； c.金属光泽； d.纯金属延展性好； e.强度较高； f.导热、导电性好； g.空气中易氧化，如钢、铁等生成氧化膜，合金可改善抗氧化。 三、用途 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.工具等。 0.2 无机非金属材料（Inorganic nonmetals） 一、分类 按成分，化学结构和用途分四大类： ①水泥(Cements) ②玻璃（Glass） ③耐火材料（Refractories） ④陶瓷（器）（Ceramics） 其中陶瓷又分为：传统陶瓷（天然硅酸盐矿,各种粘土烧制而成,Silicate Ceramics)和特种陶瓷（人工化合物：氧化物、氮化物、硼化物、碳化物）。 二、特性? 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.耐化学腐蚀性好；f.耐磨；g.成型方式为粉末制坯、烧制成型。三、用途 建筑卫生陶瓷：瓷砖、浴缸等。工程结构陶瓷：反应器（耐酸、耐腐蚀）、绝缘瓷瓶；功能陶瓷：磁性、导电材料。 0.3高分子材料(高聚物） 一、高聚物：是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而形成的分子量很大的化合物。 二、分类 按主链结构分为碳链–C–C–C、杂链–C–N–C=O –C–O–C–等； 按使用性质分为塑料（Plastics）；橡胶（Rubber）；合成纤维（Fiber）；粘合剂（Adhesive）；涂料（Coating）等。 二、特性 a.共价键，部分范氏键； b.分子量大，无明显熔点，有玻璃转变温度Tg和粘流温度T