材料導論課件1

劉可慰lkw1516@126.com材料導論第一章緒論 第六章金屬學基礎(chǔ)第二章材料的性質(zhì) 第七章金屬材料第三章聚合物材料 第八章材料與環(huán)境第四章聚合物復合材料 第五章陶瓷材料 第九章材料的比較與選擇 共45學時教材：勵杭泉編“材料導論”,輕工業(yè)出版社,2000參考書：馮端編“材料科學導論”化學工業(yè)出版社，2006考核方式：閉卷平時10%+期中20%+期末70%材料導論第一章

緒論一、什么是材料？Whatarematerials?

Materialsarethematteroftheuniverse.Thesesubstanceshavepropertiesthatmakethemusefulinstructures,machines,devices,products,andsystems.材料是宇宙間可用于制造用品的物質(zhì)。聚丙烯短纖維塑料布門窗玻璃汽車與高速公路鐵路二、材料發(fā)展史材料的發(fā)展史=人類的文明史石器時代----N萬年前~2000BC青銅時代----2000BC~500BC鐵器時代----500BC~19世紀高分子時代----20世紀~~~

非理性階段

（主要依靠工匠、藝人的經(jīng)驗技術(shù)）人猿相揖別。只幾個石頭磨過，小兒時節(jié)。石器陶器陶器陶器銅鐵爐中翻火焰，為問何時猜得?不過幾千寒熱。青銅器越王寶劍編鐘鐵器非理性階段的“材料科學”鐵器理性化階段

18世紀后，工業(yè)迅速發(fā)展，在物理學、化學、材料力學等學科的基礎(chǔ)上，金屬學、陶瓷學、高分子材料學應(yīng)運而生。蒸汽機1839年，美國人Goodyear發(fā)現(xiàn)天然橡膠與硫磺共熱后呈現(xiàn)奇特性能。1887年，CountHilairedeChardonnet用硝化纖維素的溶液進行紡絲，制得了第一種人造絲。合成纖維鋼筋混凝土材料設(shè)計階段火箭噴嘴的制造過程三維編織物浸漬酚醛樹脂修整，燒浸漬糠醇樹脂，燒硅粉1650C生成碳化硅用硅酸四乙酯處理生成二氧化硅計算機設(shè)計材料成熟曲線

開發(fā)期發(fā)展期成熟期穩(wěn)定期過成熟期不銹鋼超級合金通用塑料傳統(tǒng)工程塑料特殊金屬高性能工程塑料工程塑料合金光導纖維樹脂基復合材料金屬基復合材料結(jié)構(gòu)陶瓷鋁銅碳鋼三、材料家族金屬材料高分子材料粉末金屬有色金屬鋼鐵塑料橡膠粘合劑涂料纖維復合材料陶瓷材料玻璃結(jié)晶陶瓷碳材料半導體材料家族goodconductorsofelectricityandheatnottransparenttovisiblelightpolishedmetalsurfacehasalustrousappearancequitestrong,yetdeformable

金屬強度高、延展性好良導體不透明光滑表面有光澤METALSTheelementsinherentlymetallicinnature

103Lw97Bk95Am94Pu93Np92U91Pa67Ho65Tb1H3Li4Be11Na12Mg5B6C7N8O9F10Ne13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cr30Zn102No101Md100Fm71Lu70Yb69Tm68Er66Dy90Th99Es96Cm98Cf31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rb46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra89Ac58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd1AIIAIIIAIVAVAVIAVIIAOVIIIBIIIBIVBVBVIBVIIBIBIIB2Hecompoundsbetweenmetallicandnonmetallicelements金屬與非金屬元素的化合物typicallyinsulativetothepassageofelectricityandheat不良導體moreresistanttohightemperaturesandharshenvironments耐高溫、耐嚴酷環(huán)境hardbutverybrittle硬而脆Ceramics陶瓷Ceramiccompoundsindicatedbyacombinationofmetallicelementswithnonmetallicelements

103Lw97Bk95Am94Pu93Np92U91Pa67Ho65Tb1H3Li4Be11Na12Mg5B6C7N8O9F10Ne13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cr30Zn102No101Md100Fm71Lu70Yb69Tm68Er66Dy90Th99Es96Cm98Cf31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rb46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra89Ac58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd1AIIAIIIAIVAVAVIAVIIAOVIIIBIIIBIVBVBVIBVIIBIBIIB2HeElectricalinsulationThermalinsulationChemicalresistanceMagneticinertnessExtremelylightweightToughnessTransparencyColorabilityPOLYMERS電絕緣熱絕緣磁惰性化學惰性重量輕透明韌性好可染色

Theelementsassociatedwithcommercialpolymers

103Lw97Bk95Am94Pu93Np92U91Pa67Ho65Tb1H3Li4Be11Na12Mg5B6C7N8O9F10Ne13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cr30Zn102No101Md100Fm71Lu70Yb69Tm68Er66Dy90Th99Es96Cm98Cf31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rb46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra89Ac58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd1AIIAIIIAIVAVAVIAVIIAOVIIIBIIIBIVBVBVIBVIIBIBIIB2HeAcompositematerialisacombinationoftwoormorechemicallydifferentmaterials,havingadistinctinterfacebetweenthem,whichacttogethertoproduceadesired(tailored)setofproperties.不同材料的組合COMPOSITESEXAMPLESOFCOMPOSITESSemiconductorshaveelectricalpropertiesthatareintermediatebetweentheelectricalconductorsandinsulators.電性能介于導體與絕緣體之間Furthermore,theelectricalcharacteristicsofthesematerialsareextremelysensitivetothepresenceofminuteconcentrationsofimpurityatoms.電性能對雜質(zhì)含量極為敏感SEMICONDUCTORS半導體

Theelementsinvolvedinsemiconductors

103Lw97Bk95Am94Pu93Np92U91Pa67Ho65Tb1H3Li4Be11Na12Mg5B6C7N8O9F10Ne13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cr30Zn102No101Md100Fm71Lu70Yb69Tm68Er66Dy90Th99Es96Cm98Cf31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rb46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra89Ac58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd1AIIAIIIAIVAVAVIAVIIAOVIIIBIIIBIVBVBVIBVIIBIBIIB2HeBiomaterialsarcemployedincomponentsimplantedintothehumanbodyforreplacementofdiseasedordamagedbodyparts.生物材料用于制造人體植入物以取代染病或壞損部件的材料BIOMATERIALSADVANCEDMATERIALS先進材料Materialsthatareutilizedinhigh-technologyapplicationsaresometimestermedadvancedmaterials.在高技術(shù)中應(yīng)用的材料Lasers,integratedcircuits,magneticinformationstorage,liquidcrystaldisplays(LCDs),fiberoptics,spacecraft,aircraft,andmilitaryrocketryandthethermalprotectionsystemforthespaceshuttleorbiter.ExamplesofHigh-tech高技術(shù)示例激光、集成電路、磁記錄、液晶顯示、光導纖維、宇宙飛船、導彈、航天飛機Thepropertiesofmaterialscanbeengineeredbycontrollingthesizesofthesebuildingblocksinthe1-100nmsizerangeandtheirassembly.納米材料Thebuildingblocksofthesematerials,beitmetal,ceramicorpolymers,arenanometersizeparticles.NanostructuredMaterials制藥：大表面提高可溶性信息儲存：顆粒小解離吸附：消毒太陽能電池：水解離納米冰箱：絕熱去磁四、材料科學與工程

學科MATERIALSSCIENCE&ENGINEERING

involvesthegenerationandapplicationofknowledgerelatingthecomposition,structure,andtheprocessingofmaterialstotheirpropertiesanduses.

材料組成、結(jié)構(gòu)、加工與材料性質(zhì)、使用之間關(guān)系的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用1960年起，不少大學建立了材料科學系或材料科學與工程系各類材料統(tǒng)一考慮的開始材料科學發(fā)展的一次質(zhì)變1961年4月12日加加林材料是科學技術(shù)發(fā)展的先導和基礎(chǔ)阿姆斯特朗登月1969年7月21日11時56分20秒材料科學與工程是在金屬學、陶瓷學和高分子科學的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的綜合性學科不論什么材料，盡管種類不同，各有特點，但卻具有很多相通的原理、共性和相似的研究、生產(chǎn)方法材料科學強調(diào)共性，強調(diào)各種材料之間的內(nèi)在聯(lián)系和相互借鑒。材料科學與工程的學科性質(zhì)有別于物理學、化學、數(shù)學和力學等基礎(chǔ)科學，是一門應(yīng)用科學WHYSTUDYMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING學習的目的研究材料設(shè)計材料選擇材料Doesthematerialpossessthenecessarymechanical,electrical,andthermalproperties?是否具有所需的物理機械性能？Canthematerialbeformedtothedesiredshape?能否加工成型？Willthepropertiesofthematerialalterwithtimeduringservice?性能是否隨時間變化？回答下列問題：Willthematerialbeadverselyaffectedbytheenvironmentalconditionsandresistcorrosionandotherformsofattack?環(huán)境對材料是否有不利影響？Willthematerialbeacceptableonaestheticgrounds?是否符合風俗習慣？Willthematerialgivesufficientdegreeofreliabilityandquality?質(zhì)量是否可靠？Cantheproductbemadeatanacceptablecost?價格是否合適？Cantheproductberec