材料导论课件1

刘可慰lkw1516@126.com材料导论第一章绪论 第六章金属学基础第二章材料的性质 第七章金属材料第三章聚合物材料 第八章材料与环境第四章聚合物复合材料 第五章陶瓷材料 第九章材料的比较与选择 共45学时教材：励杭泉编“材料导论”,轻工业出版社,2000参考书：冯端编“材料科学导论”化学工业出版社，2006考核方式：闭卷平时10%+期中20%+期末70%材料导论第一章

绪论一、什么是材料？Whatarematerials?

Materialsarethematteroftheuniverse.Thesesubstanceshavepropertiesthatmakethemusefulinstructures,machines,devices,products,andsystems.材料是宇宙间可用于制造用品的物质。聚丙烯短纤维塑料布门窗玻璃汽车与高速公路铁路二、材料发展史材料的发展史=人类的文明史石器时代----N万年前~2000BC青铜时代----2000BC~500BC铁器时代----500BC~19世纪高分子时代----20世纪~~~

非理性阶段

（主要依靠工匠、艺人的经验技术）人猿相揖别。只几个石头磨过，小儿时节。石器陶器陶器陶器铜铁炉中翻火焰，为问何时猜得?不过几千寒热。青铜器越王宝剑编钟铁器非理性阶段的“材料科学”铁器理性化阶段

18世纪后，工业迅速发展，在物理学、化学、材料力学等学科的基础上，金属学、陶瓷学、高分子材料学应运而生。蒸汽机1839年，美国人Goodyear发现天然橡胶与硫磺共热后呈现奇特性能。1887年，CountHilairedeChardonnet用硝化纤维素的溶液进行纺丝，制得了第一种人造丝。合成纤维钢筋混凝土材料设计阶段火箭喷嘴的制造过程三维编织物浸渍酚醛树脂修整，烧浸渍糠醇树脂，烧硅粉1650C生成碳化硅用硅酸四乙酯处理生成二氧化硅计算机设计材料成熟曲线

开发期发展期成熟期稳定期过成熟期不锈钢超级合金通用塑料传统工程塑料特殊金属高性能工程塑料工程塑料合金光导纤维树脂基复合材料金属基复合材料结构陶瓷铝铜碳钢三、材料家族金属材料高分子材料粉末金属有色金属钢铁塑料橡胶粘合剂涂料纤维复合材料陶瓷材料玻璃结晶陶瓷碳材料半导体材料家族goodconductorsofelectricityandheatnottransparenttovisiblelightpolishedmetalsurfacehasalustrousappearancequitestrong,yetdeformable

金属强度高、延展性好良导体不透明光滑表面有光泽METALSTheelementsinherentlymetallicinnature

103Lw97Bk95Am94Pu93Np92U91Pa67Ho65Tb1H3Li4Be11Na12Mg5B6C7N8O9F10Ne13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cr30Zn102No101Md100Fm71Lu70Yb69Tm68Er66Dy90Th99Es96Cm98Cf31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rb46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra89Ac58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd1AIIAIIIAIVAVAVIAVIIAOVIIIBIIIBIVBVBVIBVIIBIBIIB2Hecompoundsbetweenmetallicandnonmetallicelements金属与非金属元素的化合物typicallyinsulativetothepassageofelectricityandheat不良导体moreresistanttohightemperaturesandharshenvironments耐高温、耐严酷环境hardbutverybrittle硬而脆Ceramics陶瓷Ceramiccompoundsindicatedbyacombinationofmetallicelementswithnonmetallicelements

103Lw97Bk95Am94Pu93Np92U91Pa67Ho65Tb1H3Li4Be11Na12Mg5B6C7N8O9F10Ne13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cr30Zn102No101Md100Fm71Lu70Yb69Tm68Er66Dy90Th99Es96Cm98Cf31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rb46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra89Ac58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd1AIIAIIIAIVAVAVIAVIIAOVIIIBIIIBIVBVBVIBVIIBIBIIB2HeElectricalinsulationThermalinsulationChemicalresistanceMagneticinertnessExtremelylightweightToughnessTransparencyColorabilityPOLYMERS电绝缘热绝缘磁惰性化学惰性重量轻透明韧性好可染色

Theelementsassociatedwithcommercialpolymers

103Lw97Bk95Am94Pu93Np92U91Pa67Ho65Tb1H3Li4Be11Na12Mg5B6C7N8O9F10Ne13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cr30Zn102No101Md100Fm71Lu70Yb69Tm68Er66Dy90Th99Es96Cm98Cf31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rb46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra89Ac58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd1AIIAIIIAIVAVAVIAVIIAOVIIIBIIIBIVBVBVIBVIIBIBIIB2HeAcompositematerialisacombinationoftwoormorechemicallydifferentmaterials,havingadistinctinterfacebetweenthem,whichacttogethertoproduceadesired(tailored)setofproperties.不同材料的组合COMPOSITESEXAMPLESOFCOMPOSITESSemiconductorshaveelectricalpropertiesthatareintermediatebetweentheelectricalconductorsandinsulators.电性能介于导体与绝缘体之间Furthermore,theelectricalcharacteristicsofthesematerialsareextremelysensitivetothepresenceofminuteconcentrationsofimpurityatoms.电性能对杂质含量极为敏感SEMICONDUCTORS半导体

Theelementsinvolvedinsemiconductors

103Lw97Bk95Am94Pu93Np92U91Pa67Ho65Tb1H3Li4Be11Na12Mg5B6C7N8O9F10Ne13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cr30Zn102No101Md100Fm71Lu70Yb69Tm68Er66Dy90Th99Es96Cm98Cf31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rb46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra89Ac58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd1AIIAIIIAIVAVAVIAVIIAOVIIIBIIIBIVBVBVIBVIIBIBIIB2HeBiomaterialsarcemployedincomponentsimplantedintothehumanbodyforreplacementofdiseasedordamagedbodyparts.生物材料用于制造人体植入物以取代染病或坏损部件的材料BIOMATERIALSADVANCEDMATERIALS先进材料Materialsthatareutilizedinhigh-technologyapplicationsaresometimestermedadvancedmaterials.在高技术中应用的材料Lasers,integratedcircuits,magneticinformationstorage,liquidcrystaldisplays(LCDs),fiberoptics,spacecraft,aircraft,andmilitaryrocketryandthethermalprotectionsystemforthespaceshuttleorbiter.ExamplesofHigh-tech高技术示例激光、集成电路、磁记录、液晶显示、光导纤维、宇宙飞船、导弹、航天飞机Thepropertiesofmaterialscanbeengineeredbycontrollingthesizesofthesebuildingblocksinthe1-100nmsizerangeandtheirassembly.纳米材料Thebuildingblocksofthesematerials,beitmetal,ceramicorpolymers,arenanometersizeparticles.NanostructuredMaterials制药：大表面提高可溶性信息储存：颗粒小解离吸附：消毒太阳能电池：水解离纳米冰箱：绝热去磁四、材料科学与工程

学科MATERIALSSCIENCE&ENGINEERING

involvesthegenerationandapplicationofknowledgerelatingthecomposition,structure,andtheprocessingofmaterialstotheirpropertiesanduses.

材料组成、结构、加工与材料性质、使用之间关系的发现与应用1960年起，不少大学建立了材料科学系或材料科学与工程系各类材料统一考虑的开始材料科学发展的一次质变1961年4月12日加加林材料是科学技术发展的先导和基础阿姆斯特朗登月1969年7月21日11时56分20秒材料科学与工程是在金属学、陶瓷学和高分子科学的基础上发展起来的综合性学科不论什么材料，尽管种类不同，各有特点，但却具有很多相通的原理、共性和相似的研究、生产方法材料科学强调共性，强调各种材料之间的内在联系和相互借鉴。材料科学与工程的学科性质有别于物理学、化学、数学和力学等基础科学，是一门应用科学WHYSTUDYMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING学习的目的研究材料设计材料选择材料Doesthematerialpossessthenecessarymechanical,electrical,andthermalproperties?是否具有所需的物理机械性能？Canthematerialbeformedtothedesiredshape?能否加工成型？Willthepropertiesofthematerialalterwithtimeduringservice?性能是否随时间变化？回答下列问题：Willthematerialbeadverselyaffectedbytheenvironmentalconditionsandresistcorrosionandotherformsofattack?环境对材料是否有不利影响？Willthematerialbeacceptableonaestheticgrounds?是否符合风俗习惯？Willthematerialgivesufficientdegreeofreliabilityandquality?质量是否可靠？Cantheproductbemadeatanacceptablecost?价格是否合适？Cantheproductberec