材料科學(xué)基礎(chǔ) 課件

材料科學(xué)基礎(chǔ)本課件將介紹材料科學(xué)基礎(chǔ)知識，涵蓋材料的分類、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用等方面。了解材料科學(xué)對于理解現(xiàn)代科技發(fā)展至關(guān)重要。什么是材料科學(xué)？定義材料科學(xué)是一門研究材料的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其與工藝過程之間關(guān)系的學(xué)科。目標通過理解材料的特性，設(shè)計和制造出具有特定性能的新材料，滿足各種應(yīng)用需求。材料科學(xué)的研究對象自然材料木材、棉花、石頭、金屬礦石等。人工合成材料塑料、陶瓷、合金、復(fù)合材料等。材料科學(xué)的分支學(xué)科金屬材料學(xué)研究金屬材料的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用。陶瓷材料學(xué)研究陶瓷材料的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用。高分子材料學(xué)研究高分子材料的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用。復(fù)合材料學(xué)研究復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用。材料的分類金屬材料由金屬元素組成的材料。陶瓷材料由金屬和非金屬元素組成的材料。高分子材料由有機高分子化合物組成的材料。復(fù)合材料由兩種或多種材料組成的材料。金屬材料1特性強度高、韌性好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好。2應(yīng)用建筑、交通、機械、電子等各個領(lǐng)域。3實例鋼鐵、鋁合金、銅合金等。陶瓷材料特性耐高溫、耐腐蝕、硬度高、絕緣性好。應(yīng)用電子、航空、機械、建筑等各個領(lǐng)域。實例氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。高分子材料1特性輕質(zhì)、柔韌、耐腐蝕、絕緣性好。2應(yīng)用包裝、建筑、汽車、電子等各個領(lǐng)域。3實例聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。復(fù)合材料1特性兼具多種材料的優(yōu)點，性能優(yōu)異。2應(yīng)用航空航天、汽車、體育器材等領(lǐng)域。3實例玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料等。無機非金屬材料1玻璃透明、耐腐蝕、易加工。2水泥強度高、耐久性好。3石膏可塑性強、易成型。材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原子排列材料內(nèi)部原子排列方式?jīng)Q定其宏觀性能。無序排列非晶態(tài)材料中原子排列無序，缺乏周期性。晶體結(jié)構(gòu)定義原子在空間周期性重復(fù)排列形成的結(jié)構(gòu)。特性具有各向異性、熔點高、硬度大。晶格類型1簡單立方原子位于立方體的頂點。2體心立方原子位于立方體的頂點和中心。3面心立方原子位于立方體的頂點和面中心。4六方密堆積原子排列成六邊形。晶體缺陷1點缺陷原子在晶格中的空缺或間隙原子。2線缺陷晶格中的位錯，影響材料的強度和塑性。3面缺陷晶體內(nèi)部的晶界、孿晶界等。晶體缺陷的作用影響強度位錯運動會降低材料強度。影響塑性缺陷的存在會提高材料塑性。影響導(dǎo)電性缺陷會影響電子運動，改變導(dǎo)電性。材料的物理性能機械性能材料抵抗外力作用的能力。熱學(xué)性能材料對溫度變化的響應(yīng)。電學(xué)性能材料導(dǎo)電、絕緣等性能。光學(xué)性能材料對光的吸收、反射、透射等性能。機械性能強度材料抵抗外力作用的能力。韌性材料抵抗斷裂的能力。熱學(xué)性能熔點材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度。熱膨脹系數(shù)材料溫度變化時體積變化的程度。電學(xué)性能1導(dǎo)電性材料傳導(dǎo)電流的能力。2電阻率材料抵抗電流流動的能力。3介電常數(shù)材料儲存電能的能力。光學(xué)性能折射率光線從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，傳播方向改變的程度。透光率光線透過材料的比例。反射率光線被材料反射的比例。材料的化學(xué)性能1穩(wěn)定性材料抵抗化學(xué)反應(yīng)的能力。2腐蝕性材料在特定環(huán)境中被破壞的程度。3抗氧化性材料抵抗氧化的能力。腐蝕1定義材料在環(huán)境介質(zhì)作用下發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其性能下降的過程。2類型化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕。3影響因素環(huán)境介質(zhì)、材料本身的性質(zhì)等?？垢g措施1表面處理涂層、電鍍、陽極氧化等。2合金化改變材料的化學(xué)成分，提高抗腐蝕能力。3環(huán)境控制控制環(huán)境介質(zhì)的成分和濃度。材料的相變定義材料的結(jié)構(gòu)或狀態(tài)發(fā)生變化，通常伴隨能量變化。相圖表示材料相變過程的圖示，用于預(yù)測材料在不同溫度和成分下的狀態(tài)。相圖及其應(yīng)用應(yīng)用用于選擇合適的材料、控制材料的性能和預(yù)測材料的相變過程。實例鋼鐵相圖、鋁合金相圖等。材料在工程上的應(yīng)用建筑鋼鐵、水泥、玻璃等。交通鋁合金、塑料、復(fù)合材料等。電子硅、銅、陶瓷等。材料選擇的因素1性能需求強度、韌性、耐腐蝕性等。2成本材料的采購成本、加工成本。3加工工藝材料的加工難度、可加工性。材料的制備技術(shù)冶金從礦石中提取金屬。粉末冶金將金屬粉末壓制成型，然后燒結(jié)。合成合成新的化合物或高分子材料。材料加工工藝鑄造將熔化的金屬倒入模具中，冷卻凝固成型。鍛造將金屬在高溫