第1章 原子结构与键合 材料科学基础.ppt

材料科学基础 材料科学与工程学院 （2010.秋） 原子能量与原子间距的关系－A 1.2.5 结合键与性能 1.物理性能 熔点的高低代表了材料稳定性程度。共价键、离子键化合物的Tm较高。 密度与结合键有关。多数金属有高的密度，原因为金属有较高的相对原子质量，金属键结合没有方向性，原子趋于密集排列 导热、导电性 2.力学性能 弹性模量与结合能有较好的对应关系。 强度 塑性 谢 谢！ 仅供学生学习参考，请勿扩散 本课件仅供学生学习参考，请勿扩散 授课教师： 张卫华 胡赓祥.《材料科学基础》上海交通大学出版社 俞文海，《晶体学》，中国科大出版社 胡赓祥，钱苗根.《金属学》，上海科技出版社 徐祖耀，李鹏兴.《材料科学导论》，上海科技出版社 石德珂，沈莲.《材料科学基础》西安交通大学出版社 材料科学基础 建议参考书 授课教师：张卫华 学 院：材料科学与工程学院 科技创造未来，材料改变世界 天然材料 火 物理、化学学科形成 改性材料 提取、改制材料 创制材料 材料是能为人类经济地、用于制造有用物品的物质 真空技术， 物理、化学学科发展 材料科学技术的发展趋势 ?从均质材料向复合材料发展 ?高性能结构材料的研究与开发 ?功能材料、功能转换材料的研究开发a ?生物材料和生物相容性材料 ?材料组织结构的向小尺度方向发展 新材料时代：以人造为特征，不是在自然界中存在的；是根据我们对材料的物理和化学性能、性质的了解，为了特定的需要设计和制备的。 材料科学研究材料的化学成分、加工过程、组织、结构变化与性能之间关系及其变化规律的一门学科。 材料是原子的特定聚集状态，原子结构中的电子结构直接决定了原子键合本身，不同形式的原子键合，决定了原子不同的聚集行为。原子聚集行为、空间的排列和运动规律以及原子集合体的形貌特征等决定了材料的特性，决定最终使用性能。 研究材料微观原子键合、聚集行为，晶体结构特点，以及不完整晶体的缺陷类型及其规律特性（位错），指出改善和发展材料的途径。 介绍材料科学领域的成形、热处理过程的 主要概念、结论和规律。 材料制备 （成分、状态） 成分、结构 特性 应用 理论、原理和微观机制 课程的性质：材料物理与化学专业的专业基础课。 本课程研究的环节 应用 微观金相组织 相、成分、界面 原子排列 点阵、晶体结构 第一章 原子的结构与键合 原子间结合键对材料性能的影响 用金属键的特征解释金属材料的性能： ①正的电阻温度系数；②良好的延展性 ③良好的导电、导热性； 第二章 固体结构： 晶面指数、晶向指数、晶面间距， 三种典型晶体 结构的特征（包括：晶胞形状、晶格常数、晶胞原子数、原子半径、配位数、致密度、各类间隙尺寸与个数，最密排面（滑移面）和最密排方向的指数与个数，滑移系数等）。 相、组织、固溶体的分类 第三章 晶体缺陷： 缺陷的平衡浓度公式 位错类型的判断及其特征、柏氏矢量 的特征， 位错源、位错的增殖（F-R源、双交滑移机制等）和运动、交割 关于位错的应力场、位错的应变能、线张力等可作为一般了解 晶界的特性（大、小角度晶界）、孪晶界、相界的类型 知识体系构成 第4章 固体原子及分子的运动 扩散方程的应用，如：渗碳等； ?? 固态金属扩散的条件及影响扩散的因素? ； 第5章 材料的形变和再结晶 位错理论在解释各类塑性变形等问题的应用。 ①为何理论临界应力实际测量的值。 ②各种强化机理（如：固溶强化、细晶（晶界）强化、弥散强化、形变强化（加工硬化）等） 再结晶温度及影响因素 回复、再结晶、晶粒长大和二次再结晶的驱动力 结晶、重结晶、再结晶和二次再结晶的区别 去应力退火与再结晶退火工艺的制定与应用 冷、热加工处理后对材料组织结构和性能的影响 知识体系构成 第6章 单组元相图及纯晶体的凝固 均匀形核与非均匀形核。 界面的生长形态与L/S前沿的温度梯度关系 变质处理和细化晶粒； 第7章 二元系相图及其合金的凝固 利用相律来判断相图的正确与否。 进行二元合金平衡组织的分析。 杠杆定律计算：相组成物与组织组成物的百分含量。 合金结晶过程。 固溶体与金属化合物的性能特点。 第8章 三元相图 三元相图基础 典型三元相图分析 知识体系构成 评分标准： 到课率（0.1)、作业（0.1)、实验（0.1)、闭卷考试（0.7 ） 考试范围： 作业习题的范围和难度 课堂纪律： 不得扰乱他人听讲和学习 不得扰乱授课气氛 不接受请假 允许自学 教、学态度：