《材料科学导论课件》教案.pptVIP

材料科学导论本课程将带领大家深入探索材料科学的基础知识，从微观结构到宏观性能，为理解现代材料的设计与应用奠定坚实基础。

课程简介课程内容本课程涵盖材料科学的核心内容，包括材料的分类、结构、性能和应用，并结合实际案例进行讲解。教学目标通过本课程学习，学生将掌握材料科学的基础知识，并具备分析和解决材料问题的能力。

学习目标1了解材料科学的定义和发展历史掌握材料的分类、结构和性能之间的关系2能够识别和分析材料的缺陷了解材料的力学性能、热学性能和电磁性能3掌握材料的腐蚀和防护知识了解新材料的发展趋势和应用前景

材料的分类金属材料具有良好的导电性、导热性和延展性，如铁、铜、铝等。陶瓷材料具有高硬度、高熔点和耐腐蚀性，如氧化铝、二氧化硅等。高分子材料由高分子链组成的材料，具有轻质、柔韧、耐腐蚀性等特点，如塑料、橡胶等。复合材料由两种或两种以上材料复合而成的材料，具有优异的综合性能，如玻璃纤维增强塑料等。

金属材料结构特点金属材料的原子排列具有长程有序性，形成晶体结构。性能特点金属材料具有良好的导电性、导热性、延展性和强度，广泛应用于制造业和建筑业。

陶瓷材料结构特点陶瓷材料由金属和非金属元素构成，具有离子键或共价键结构。性能特点陶瓷材料具有高硬度、高熔点、耐腐蚀性和良好的绝缘性能，应用于电子、航空等领域。

高分子材料结构特点高分子材料由高分子链构成，通过共价键连接，具有长链结构。性能特点高分子材料具有轻质、柔韧、耐腐蚀性和良好的绝缘性能，应用于包装、纺织等领域。

复合材料结构特点复合材料由两种或两种以上材料复合而成，如纤维增强塑料、金属基复合材料等。性能特点复合材料具有优异的综合性能，如高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀性等，应用于航空、航天等领域。

材料的晶体结构原子级结构材料由原子组成，原子排列方式决定了材料的晶体结构。晶格结构原子在空间的周期性排列形成晶格结构，不同的晶格结构决定了材料不同的性能。缺陷晶体结构中存在的缺陷会影响材料的性能，如强度、塑性、电阻等。

原子级结构1原子核原子核由质子和中子组成，带正电荷。2电子云电子在原子核外运动，形成电子云，带负电荷。3原子键不同原子之间通过相互作用力形成原子键，如离子键、共价键、金属键等。

晶格结构简单立方晶格原子在空间排列成立方体，每个顶点和中心都含有一个原子。体心立方晶格原子在空间排列成立方体，每个顶点和中心都含有一个原子，且立方体的中心还含有一个原子。面心立方晶格原子在空间排列成立方体，每个顶点和面的中心都含有一个原子。六方密堆积原子在空间排列成六边形，每个顶点和面的中心都含有一个原子，且六边形的中心还含有一个原子。

缺陷1点缺陷晶体结构中原子或离子排列的局部偏差，如空位、间隙原子等。2线缺陷晶体结构中原子排列的一维偏差，如位错。3面缺陷晶体结构中原子排列的二维偏差，如晶界、孪晶界等。

晶体结构表征X射线衍射利用X射线照射材料，通过衍射图样分析材料的晶体结构。电子显微镜利用电子束照射材料，通过放大后的图像观察材料的微观结构。

相图及相转变1相图表示物质在不同温度和压力下存在不同相态的图示。2相转变物质在不同温度和压力下发生的相态变化，如固态、液态、气态之间的转变。3相变类型相变可分为一级相变和二级相变，一级相变伴随着体积变化，二级相变则没有明显的体积变化。

金属的相变1固相线表示金属从液态凝固成固态的温度。2液相线表示金属从固态熔化成液态的温度。3共晶点表示两种金属以特定比例混合时，同时凝固成两种固态相的温度。

相变规律相变动力学研究相变速率和影响因素，如温度、压力、成分等。微观结构相变会导致材料的微观结构发生变化，影响材料的性能。

材料的力学性能1强度材料抵抗外力破坏的能力，如抗拉强度、抗压强度等。2塑性材料在外力作用下发生永久变形的能力，如延伸率、断面收缩率等。3硬度材料抵抗外力压入的能力，如布氏硬度、洛氏硬度等。

强度和塑性屈服强度材料开始发生永久变形时的应力。抗拉强度材料断裂时的最大应力。延伸率材料断裂时的伸长百分比。

断裂力学裂纹扩展材料中裂纹在外力作用下的扩展过程。断裂韧性材料抵抗裂纹扩展的能力，反映了材料的抗断裂能力。

疲劳与断裂1疲劳材料在反复荷载作用下发生断裂的现象。2疲劳裂纹疲劳过程中产生的裂纹，通常从材料表面开始扩展。3疲劳寿命材料在反复荷载作用下发生断裂时的循环次数。

腐蚀与防护腐蚀材料在环境介质作用下发生破坏的现象，如金属的生锈、塑料的降解等。防护采取措施防止或减缓材料腐蚀，如表面处理、涂层保护等。

金属的腐蚀氧化腐蚀金属与氧气反应形成氧化物，如铁生锈。酸性腐蚀金属与酸性物质反应，如金属在酸性溶液中腐蚀。电化学腐蚀金属在电解质溶液中发生电化学反应，如金属在海水中的腐蚀。

防蚀方法表面处理改变金属表面的性质，提高抗腐蚀能力，如喷砂、抛光、钝化等。涂层保护在金属表