第3章 化学与材料.ppt

化学与材料 目 录 3.1 材料科学概述 材料是人类文明和技术进步的标志，是人类赖以生存和发展壮大的重要物质基础。 材料科学技术的每一次重大突破，都会引起生产技术的革命，加速社会发展的进程。 3.1.1 材料科学的概念 根据工程的需要，在物理学和化学这两门基础学科及其理论的基础上的新兴的交叉学科。 无机化学、有机化学、物理化学等学科的发展，以及对物质结构和性质的深入研究，都推动了对材料本质的了解。 冶金学、金属学、陶瓷学、高分子科学等的发展也使对材料本身的研究大大加强。 3.1.2 材料的分类 3.1.2 材料的分类 3.1.3 材料科学的发展趋势 3.2 新型金属材料 3.2 新型金属材料 3.2.1 超耐热合金 3.2.2 超低温合金 泰坦尼克为何如此 “脆弱”？ 现代研究表明，1912年泰坦尼克号豪华轮船在北大西洋与冰山相撞后迅速沉没，就是由于那时所用的钢材中硫、磷含量高，在冰冷的海水中与冰山碰撞发生脆性断裂所致。如果当时就有了超低温材料，泰坦尼克定不会如此轻易就沉没。 3.2.2 超低温合金 3.2.3 超塑性合金 “超塑性现象”的发现 1920年，德国人罗森汉在Zn－Al－Cu三元共晶合金的研究中，发现这种合金经冷轧后具有暂时的高塑性。超塑性锌合金具有成型加工温度低、成型性和耐腐蚀性好等优点。因此，除了制作各种复杂形状的容器外，还被广泛用作建筑材料。 1.超塑性现象 2.超塑性合金的应用 3.2.4 形状记忆合金 “形状记忆合金”的由来 1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。 鼻祖是金镉合金。 3.2.4 形状记忆合金 1.形状记忆合金的分类 2.形状记忆合金的应用 2.形状记忆合金的应用 （3）日常生活中的应用 3.3 无机非金属材料 3.3 无机非金属材料 3.3.1 陶瓷材料概论 各种类型陶瓷材料的生产工序 3.3.2 普通陶瓷 即传统陶瓷，是以瓷石、粘土、长石、石英等天然矿物为主要原料，经粉碎、混合、磨细、成型、干燥、烧成等传统工艺制成的产品。 按用途，分为日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、化工陶瓷和电工陶瓷等。 按吸水率(或气孔率)的大小及烧结程度(而不是有无釉面)，分为陶器、瓷器两类。 1.瓷器 以瓷土、长石、石英等矿物为原料，在1000～1400 ℃温度下烧结而成。 （1）硬质瓷和软质瓷 （2）日用瓷 （3）电瓷 （4）卫生瓷 （5）化工瓷 2.陶器 以陶土为原料，用可塑法成型后，在800～1000℃的温度下烧制而成。 按照坯料粒度大小及烧制后结构细密程度，分为粗陶器、普通陶器和细陶器。 按用途，分为日用陶和建筑卫生陶。 制陶术 制陶术是人类早期科学技术史上一个极为重要的里程碑，是人类第一次学会用粘土等天然矿物为原料，通过物理化学反应而制造出来的一种极为有用的人造材料。 中国古代陶器有灰陶、红陶、黑陶、夹砂陶、彩陶、白陶等品种。 3.3.3 先进陶瓷 又称为特种陶瓷或精细陶瓷。 采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。 具有一系列优越的物理、化学和生物性能。 1.先进陶瓷的分类 ⑴结构陶瓷 氮化硅陶瓷 碳化硅陶瓷 碳化硼陶瓷 氧化铝陶瓷 相变增韧陶瓷 新型层状陶瓷 Ti3SiC2层状陶瓷 Ti3SiC2的纳米层片状结构使其兼有金属和陶瓷的很多优点，似金属一样是良好的电和热的导体，可切削，柔软，对热冲击不敏感，高温表现为塑性;又似陶瓷具有抗氧化、耐腐蚀、耐高温，其高温强度超过所有的高温合金。 ⑵功能陶瓷 铁电压电陶瓷 离子导电陶瓷 半导体陶瓷 微波陶瓷材料 超导陶瓷 2.先进陶瓷的制备工艺 常用的成型方法 3.4 高分子材料 3.4.1 高分子材料的概念 3.4.2 传统高分子材料 1.塑料 按用途分类 按受热时的表现分类 与其它材料相比塑料具有的特性 塑料的成型加工 2.橡胶 橡胶制品 “橡胶”名称的来源 3.纤维 3.纤维 3.4.3 新型高分子材料 1.功能高分子材料 2. 医用高分子材料 医用材料的要求 医用高分子材料的类型 3.隐身材料 3.隐身材料 3.5 复合材料 3.5.1 复合材料概述 2.复合材料的性能 2.复合材料的性能 3.5.2 金属基复合材料 金属基复合材料分类 3.5.3 陶瓷基复合材料 3.6 超导材料 3.6.1 超导材料概述 3.6.2 超导材料的特性 3.6.3 高温超导材料 超导热的发现 3.6.4 超导材料研究方向及前景