材料科学基础 课件.ppt

材料科学基础
任课教师:罗丰华、黄劲松
办公室:粉冶院科研楼304 (教学系办公室)
办公电话:88830614
E-mail:******@.
什么是材料
世界万物,凡于我有用者,皆谓之材料。
抽象的材料(Substance)与具体的材料(Materials)
材料是具有一定性能,可以用来制作器件、构件、工具、装置等物品的物质。材料存在于我们的周围,与我们的生活、我们的生命息息相关。材料是人类文明、社会进步、科技发展的物质基础。
材料科学在社会与社会发展中的地位
过日子离不开材料
人类首先最需要的就是材料
“开门七件事,柴、米、油、盐、酱、醋、茶”都是材料
材料比能源、信息都要早地占据主导地位
技术离不开材料
任何一种技术离不开材料
往往用那一时代主要生产工具使用的材料来代表那一时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等
材料科学在社会与社会发展中的地位
2017/10/25
人类使用材料的7个时代的开始时间
汽车中各种材料的大致比例
从材料科学工作者角度,人类社会的发展分为3个阶段:
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材料分类
2017/10/25
按特性可分为:
金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料,复合材料
按用途可分为:
结构材料和功能材料两大类。
按来源可分为:
天然材料和人工合成材料。
按制备可分为:
传统材料(基础材料)和先进材料。
三种基本类型材料中:
金属有好的导电性,有高的塑性和韧性;
陶瓷材料则有高的硬度但很脆,且大多是电的绝缘材料;
而高分子材料的弹性模量,强度,塑性都很低,多数也是不导电的。
这些材料的不同都是由其内部结构决定的。即:原子结构,结合键,原子的排列方式(晶体和非晶体)以及显微组织。
2017/10/25
结构材料
用于制造各种结构,通俗地说就是要受力,因此对它的要求主要是力学性能,如强度、延伸率(达到极限强度断裂时伸长了多少,延伸率小的材料便容易脆断)、硬度、韧性( 受冲击力时容不容易断裂)、刚性(容不容易保持形状不变)等等。有时不要求其能经受住严峻的环境条件,如要求耐热性、抗腐蚀性等等。
2017/10/25
功能材料
主要用于完成某种特殊功能,如液晶材料用于显示,但有时也要求有一定机械强度,如光导纤维主要用于传输光线,同时也要求有一定机械强度,否则连自己的重量都承受不了,也就无法构成长的通信线路。
材料性能---成分---结构---制备、加工工艺
材料的性能与它们的化学成分和组织结构密切相关。
成分一样,具有不同的内部结构时,材料也有着不同的性能。
材料的内部结构可分为不同层次,包括原子结构,原子的排列方式,以及显微组织和结构缺陷。同样的材料,只要把它的晶粒或是“相”的形态和分布加以改变,就可以大大地改善它的性质。只有理解和控制材料的结构,才能得到人们所追求的材料性能。
2017/10/25
举例1 金刚石(钻石)和石墨,都是由碳原子组成,但前者是自然界中最坚硬的固体,而后者却很软(因晶体结构不同,见下图)
2017/10/25
举例2 同样长的一段铁丝和钢丝,经弯曲后发现铁丝易弯曲,而钢丝不易弯曲,即塑性不同(因两者成分不同)。
举例3 两根锯条,同时加热(800℃),然后一根水冷,一根空冷,用手折时,发现前者很脆,后者很韧(因组织不同,见下图)
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举例4 若断开一根铁丝,可反复弯曲,在应变处发热→变硬(脆)→断(因塑性变形)。