【材料课件】材料科学讲稿(总).ppt

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绪 论
材料的开展(fāzhǎn)过程
 材料是人类用来制作各种产品的物质，是先于人类存在的，是人类赖以生存和开展，征服自然和改造自然的物质根底；是人类进步的里程碑。人类社会开展史说明，生产中使用材料性质直接反映(fǎnyìng)人类社会文明水平；每一种重要新材料的开展和应用，都把人类支配自然能力提高到一个新的水平。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，大大加速社会开展的进程，给社会生产和人们生活带来巨大变化，把人类物质文明推向前进。
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天然材料 自然界中动、植物和矿物，如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等。人们利用天然的石器、骨器为工具，最多也进行切割、钻孔、雕刻等工序获得锐利的磨制石器。
烧炼材料 是烧结材料和冶炼材料的总称，随着生产技术进步，人类早已能够用天然的矿土烧制砖瓦和陶瓷，以后又制击了玻璃和水泥，属于烧结材料。从各种天然矿石中提炼出Cu、Fe等金属则属于冶炼金属。陶器、瓷器制作： 景泰兰(北京(běi jīnɡ))；宜兴紫砂陶(江苏)；景德镇瓷器(江西)； 醛陵瓷器(湖南)；石湾彩陶(广东) ；耀州青瓷(陕西)。青铜器：Cu与Sn、Pb等金属组成的合金，与纯 Cu相比，熔点降低，硬度增高，用于工具、兵器、食器、如：司母戊鼎、越王勾剑、吴王夫差的宝剑等。铁器：春秋战国时期开始大量使用铁器，西汉时期，采用煤为燃料炼铁比欧州早1700多年。
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合成材料 20世纪初已出现化工合成产品，其中合成塑料、合成橡胶、合成纤维已广泛用于生产生活中。1907年小型酚酯树脂厂建立；1927年热塑性PVC塑料生产实现商品化；1940~1957年研制成功合成橡胶、合成纤维、聚丙烯睛、聚酯纤维、低压PE、PTFE，维尼龙等；1950~1980年 工程塑料、聚合物合金、功能聚合物材料的工业化应用；1990年 分子设计、高性能、高功能聚合物合成。
可设计材料 用新的物理、化学方法，根据实际需要去设计特殊性能的材料，如金属陶瓷、铝塑薄膜等复合材料。古代：木材、竹材、土砖、纤维增强复合材料；近代：软质复合材料〔各种纤维增强的橡胶〕以及硬质复合材料〔纤维增强树脂、玻璃钢〕；先进：比强应大，比模量高的结构复合材料，促进了航空、航天等高技术产业(chǎnyè)的开展，被公认为是当代科学技术中的重大关键技术；
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智能材料 近30年研制出的一些新型功能材料，它们能随环境，时间变化改变自己的性能式形状，好似具有智能，其中形状记忆合金已崭露头角。智能材料是为21世纪(shìjì)准备的尖端技术，现已成为材料科学的一个重要前沿领域，有关研究及开展受到人们的很大重视。(Cr有自愈能力，Ni、Ti合金为形状记忆合金)
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人类使用(shǐyòng)材料的开展史
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材料(cáiliào)的分类
目前世界上传统材料(cáiliào)已有十万种，而新材料(cáiliào)品种正以每年大约5%的速度在增长。2从1950年到现在，的化合物已从200万种增至1000万种，而且还在以每年25万种速度递增，其中相当一局部有开展成为新材料(cáiliào)的潜力。
材料就大的类别来说，可以分为金属材料、非金属材料、合成材料、复合材料和功能材料等五类，其中前四类为结构材料，以其所具有的强度为特征被广泛应用；最后一类功能材料，则主要以其所具有的电、光、声、磁、热等效应和功能为特征被应用。
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金属材料 金属材料是最重要的工程材料〔包括金属和以金属为基的合金〕，最简单的金属材料是纯金属，周期表中金属元素分为简单金属和过渡金属。简单金属结合(jiéhé)键完全为金属键；过渡金属结合(jiéhé)键为金属键和共价键的混合键，以金属为主的金属材料均为金属晶体材料。一般金属及其合金可分为两大类，黑色金属：以Fe和Fe为基的合金〔钢、铸铁、铁合金〕；有色金属：黑色金属以外的所有金属及其合金，包括轻金属、易熔金属、难溶金属、贵金属、铀金属、稀土金属、碱土金属。
近30年来，相继出现了金属玻璃、准晶、定向共晶合金、微晶、低维合金、以及纳米晶体等一系列从结构到物理力学性能均特色的新金属材料。
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非金属材料 一般无机非金属材料含有(hán yǒu)Si及其它元素化合物，又称硅酸盐材料，包括无机玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷三大类，工业上应用最广泛的陶瓷又可分为：
普通陶瓷：含SiO2、Al2O3的硅酸盐材料；新型陶瓷：为高熔点氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等烧结材料；金属陶瓷 ：陶瓷生产方法制取金属与碳化物或其它化合物的粉沫制品。
陶瓷材料坚硬、稳定，但脆性大，用于制造工具、用具。
该材料内部键型是氧原子与金属原子形成离子键，且尺寸大的氧原子为陶瓷基质，较小的金属原子处于氧原子之间空隙外。
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合成材料 是指合成塑料、合成纤维和合成橡胶等有机聚合物合成材料，它们质地轻巧、原料丰富、加工(jiā gōng)简便、性能良好、用途广泛，其开展速度大大超过钢铁、水泥、木材等传统的三大根本材料。
1．塑料 是合成材料中用量最多的一类，常用于制造机器零件或构件，分为热塑料和热固性塑料。热塑性塑料：PE、PP、PB〔聚丙乙烯〕、PVC，具有加热熔融特征。热固性塑料：醇酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚脂和聚氨酯等。不能反复溶融，而且一次固化；
2．橡胶 指经硫化处理，弹性特别良好的聚合物，有通用橡胶和特种橡胶两种。
3．合成纤维 由单体聚合成强度很高的聚合物，通过机械处理获得纤维材料。
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