材料化學chapte1-材料化學緒論課件

材料化學

第一章上緒論

聯(lián)系方式：郵件地址：1.1材料科學發(fā)展概況1.1.1材料發(fā)展簡史：材料的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和應用是人類文明的標志。

材料的品種、質量和產量，是直接衡量一個國家的科技和經濟發(fā)展水平的重要標志之一。

新石器時期馬家窯式水紋彩陶缽新石器時期半山式菱形點紋壺→→PotteryTable1-1Distinguishbetween

thePaleolithicPeriodandtheNeolithicAge

Materials

Wood

Stone

Bone

Pottery

thePaleolithicPeriod

theNeolithicAge

青銅時代

中國古銅鏡

戰(zhàn)國青銅編鐘

IronAge

依含碳量

和雜質多少鐵和碳的合金

鑄鐵

鍛鐵

鋼鐵

信息時代：航天材料第一代天然材料石頭是人類采用的第一種材料，人類歷史的最早時期因此而被命名為“石器時代”。公元前10萬年前左右，原始人采用天然的石、木、竹、骨等材料作為漁獵工具。由于生產技術水平很低，人類使用的材料只能是石頭、樹木、竹、草、甲骨、羽毛、獸皮、泥土等天然材料。

第二代

燒煉材料火的發(fā)現(xiàn)熟食、照明、取暖等制陶高溫加工技術：銅器、鐵器等蒸汽機產業(yè)革命鋼鐵為中心的金屬材料

第三代

合成材料二戰(zhàn)后，材料的要求：質量輕、強度高、價格低等。具有優(yōu)異性能的工程塑料、合成纖維、合成橡膠應運而生，涂料和膠粘劑等合成材料都得到相應的發(fā)展和應用。合成高分子材料：l907年第一個小型酚醛樹脂廠建立。1927年左右第一個熱塑性聚氯乙烯塑料的生產實現(xiàn)了商品化。1940年到1957年先后研究成功合成橡膠(丁苯、丁脯、氯丁橡膠等)、合成纖維(尼龍66、衷丙烯臘、衷酯等)以及低壓聚乙烯、聚四氛乙烯(塑料王)等。合成高分子材料的生產和應用，是材料發(fā)展中的重大突破。從此，以金屬材料、陶瓷材料和合成高分子材料為主體，建立了完整的材料體系，形成了材料科學。1970一1980年工程塑料、高分子合金、功能高分子材料大規(guī)模地生產和應用，使材料科學進一步發(fā)展。

第五代

智能材料智能材料，其性能隨著時間和空間條件的變化而變化。它能適應環(huán)境，接受外界環(huán)境的調節(jié)，而且不需要通過計算機和電子技術，僅依靠材料自身的性質來實現(xiàn)自我調節(jié)、自我診斷、自我復原。這顯然是按照嶄新概念制造出來的材料，例如變色鏡、PTC(正溫度系數(shù))熱敏陶瓷、加熱電阻和形狀記憶合金等都屬于智能材料。

在材料發(fā)展過程中，上述“五代材料”，并非新舊交替的，而是長期并存的，它們共同在生產、生活、科研的各個領域發(fā)揮著各自的作用，并不斷發(fā)展。1.1.3材料研究開發(fā)進展所謂新材料，主要是指最近發(fā)展或正在發(fā)展之中的具有比傳統(tǒng)材料性能更優(yōu)異的一類材料。新材料的發(fā)展與一個國家的經濟活力、軍事實力和科技水平都有著十分密切的。

高分子材料（結構高分子、功能高分子）陶瓷材料高溫材料（如氮化硅）、電子材料（各種鐵電和鐵彈性材料）、超導體（銅酸鹽）、玻璃、玻璃陶瓷。電子材料（半導體材料、超導體、電子學方面的分子材料。

催化劑和吸附劑其他新型材料超硬材料（金剛石）、金剛石膜、傳感器材料、新結合劑。1.2材料的分類塑料、橡膠纖維、膠黏劑等材料按化學屬性分類按結構分類單晶材料多晶材料非晶材料復合材料金屬材料無機非金屬材料有機合成材料復合材料按功能分類結構材料功能材料按應用領域分類電子材料、耐火材料醫(yī)用材料、耐蝕材料建筑材料

功能材料的分類

（1）力學性能（2）化學功能（3）物理化學功能（4）生物化學材料①分離功能材料②反應功能材料③生物功能材料①電學功能材料②光學功能材料③能量轉換材料①醫(yī)用功能材料②功能性藥物③生物降解材料（3）材料化學的興起和內涵材料化學的學科內容包括：

采用新技術和工藝方法制備新材料

材料組成和微觀結構的表征

材料性能的測試材料化學是應用化學的重要分支，也是材料學的重要分支。（4）新材料研究特點和發(fā)展趨勢特點：

設計與合成少污染節(jié)能長壽命再生發(fā)展趨勢：有機無機復合

結構材料功能化目前我國在材料領域的成果：

人工晶體超導材料儲氫材料稀土材料第一章下無機材料的結構和性質結構性質用途2.1概述2.2晶體與非晶體2.3晶體的結構與性能2.4晶體缺陷及其對性能的影響2.5非晶態(tài)材料的結構與性能2.6材料結構的表征2.1概述組成材料最基本、獨立的物質材料中具有同一化學成分且結構相同的均勻部分材料內部的亞微觀、微觀形貌相組元組織2.2晶體與非晶體

2.2.1結構和特點-2.2.1.1晶體和非晶體的結構特點晶體和非晶體結構示意圖（1）晶體原子或原子團、離子或分子在空間按一定規(guī)律成周期性排列構成長程有序長程無序短程有序（2）非晶體原子、離子或分子在空間無規(guī)則堆積在一起所形成晶體和非晶體比較-XRD圖比較X-射線衍射圖（XRD）晶體的XRD峰較窄，非晶態(tài)的XRD峰逐漸寬化晶體和非晶體比較-形態(tài)變化tT晶體非晶體此方法可區(qū)別晶體與非晶體2.2.1.2單晶和多晶體比較晶界

小角度晶界-相鄰晶粒的位向差小于10°的晶界；亞晶界均屬小角度晶界，一般小于2°

大角度晶界-相鄰晶粒的位向差大于10°的晶界，多晶體中90％以上的晶界屬于此類。晶界的特點

晶界處點陣畸變大，存在晶界能。晶界處原子排列不規(guī)則，在常溫下晶界的存在會對位錯的運動起阻礙作用，致使塑性變形抗力提高，宏觀表現(xiàn)為晶界較晶內具有較高的強度和硬度。晶界處原子偏離平衡位置，具有較高的動能，并且晶界處存在較多的缺陷如空穴、雜質原子和位錯等，故晶界處原子的擴散速度比在晶內快得多。在固態(tài)相變過程中,由于晶界能量較高且原子活動能力較大,所以新相易于在晶界處優(yōu)先形核.原始晶粒越細,晶界