材料化学chapte1-材料化学绪论课件

材料化学

第一章上绪论

联系方式：邮件地址：1.1材料科学发展概况1.1.1材料发展简史：材料的发现、发展和应用是人类文明的标志。

材料的品种、质量和产量，是直接衡量一个国家的科技和经济发展水平的重要标志之一。

新石器时期马家窑式水纹彩陶钵新石器时期半山式菱形点纹壶→→PotteryTable1-1Distinguishbetween

thePaleolithicPeriodandtheNeolithicAge

Materials

Wood

Stone

Bone

Pottery

thePaleolithicPeriod

theNeolithicAge

青铜时代

中国古铜镜

战国青铜编钟

IronAge

依含碳量

和杂质多少铁和碳的合金

铸铁

锻铁

钢铁

信息时代：航天材料第一代天然材料石头是人类采用的第一种材料，人类历史的最早时期因此而被命名为“石器时代”。公元前10万年前左右，原始人采用天然的石、木、竹、骨等材料作为渔猎工具。由于生产技术水平很低，人类使用的材料只能是石头、树木、竹、草、甲骨、羽毛、兽皮、泥土等天然材料。

第二代

烧炼材料火的发现熟食、照明、取暖等制陶高温加工技术：铜器、铁器等蒸汽机产业革命钢铁为中心的金属材料

第三代

合成材料二战后，材料的要求：质量轻、强度高、价格低等。具有优异性能的工程塑料、合成纤维、合成橡胶应运而生，涂料和胶粘剂等合成材料都得到相应的发展和应用。合成高分子材料：l907年第一个小型酚醛树脂厂建立。1927年左右第一个热塑性聚氯乙烯塑料的生产实现了商品化。1940年到1957年先后研究成功合成橡胶(丁苯、丁脯、氯丁橡胶等)、合成纤维(尼龙66、衷丙烯腊、衷酯等)以及低压聚乙烯、聚四氛乙烯(塑料王)等。合成高分子材料的生产和应用，是材料发展中的重大突破。从此，以金属材料、陶瓷材料和合成高分子材料为主体，建立了完整的材料体系，形成了材料科学。1970一1980年工程塑料、高分子合金、功能高分子材料大规模地生产和应用，使材料科学进一步发展。

第五代

智能材料智能材料，其性能随着时间和空间条件的变化而变化。它能适应环境，接受外界环境的调节，而且不需要通过计算机和电子技术，仅依靠材料自身的性质来实现自我调节、自我诊断、自我复原。这显然是按照崭新概念制造出来的材料，例如变色镜、PTC(正温度系数)热敏陶瓷、加热电阻和形状记忆合金等都属于智能材料。

在材料发展过程中，上述“五代材料”，并非新旧交替的，而是长期并存的，它们共同在生产、生活、科研的各个领域发挥着各自的作用，并不断发展。1.1.3材料研究开发进展所谓新材料，主要是指最近发展或正在发展之中的具有比传统材料性能更优异的一类材料。新材料的发展与一个国家的经济活力、军事实力和科技水平都有着十分密切的。

高分子材料（结构高分子、功能高分子）陶瓷材料高温材料（如氮化硅）、电子材料（各种铁电和铁弹性材料）、超导体（铜酸盐）、玻璃、玻璃陶瓷。电子材料（半导体材料、超导体、电子学方面的分子材料。

催化剂和吸附剂其他新型材料超硬材料（金刚石）、金刚石膜、传感器材料、新结合剂。1.2材料的分类塑料、橡胶纤维、胶黏剂等材料按化学属性分类按结构分类单晶材料多晶材料非晶材料复合材料金属材料无机非金属材料有机合成材料复合材料按功能分类结构材料功能材料按应用领域分类电子材料、耐火材料医用材料、耐蚀材料建筑材料

功能材料的分类

（1）力学性能（2）化学功能（3）物理化学功能（4）生物化学材料①分离功能材料②反应功能材料③生物功能材料①电学功能材料②光学功能材料③能量转换材料①医用功能材料②功能性药物③生物降解材料（3）材料化学的兴起和内涵材料化学的学科内容包括：

采用新技术和工艺方法制备新材料

材料组成和微观结构的表征

材料性能的测试材料化学是应用化学的重要分支，也是材料学的重要分支。（4）新材料研究特点和发展趋势特点：

设计与合成少污染节能长寿命再生发展趋势：有机无机复合

结构材料功能化目前我国在材料领域的成果：

人工晶体超导材料储氢材料稀土材料第一章下无机材料的结构和性质结构性质用途2.1概述2.2晶体与非晶体2.3晶体的结构与性能2.4晶体缺陷及其对性能的影响2.5非晶态材料的结构与性能2.6材料结构的表征2.1概述组成材料最基本、独立的物质材料中具有同一化学成分且结构相同的均匀部分材料内部的亚微观、微观形貌相组元组织2.2晶体与非晶体

2.2.1结构和特点-2.2.1.1晶体和非晶体的结构特点晶体和非晶体结构示意图（1）晶体原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律成周期性排列构成长程有序长程无序短程有序（2）非晶体原子、离子或分子在空间无规则堆积在一起所形成晶体和非晶体比较-XRD图比较X-射线衍射图（XRD）晶体的XRD峰较窄，非晶态的XRD峰逐渐宽化晶体和非晶体比较-形态变化tT晶体非晶体此方法可区别晶体与非晶体2.2.1.2单晶和多晶体比较晶界

小角度晶界-相邻晶粒的位向差小于10°的晶界；亚晶界均属小角度晶界，一般小于2°

大角度晶界-相邻晶粒的位向差大于10°的晶界，多晶体中90％以上的晶界属于此类。晶界的特点

晶界处点阵畸变大，存在晶界能。晶界处原子排列不规则，在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用，致使塑性变形抗力提高，宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。晶界处原子偏离平衡位置，具有较高的动能，并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等，故晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多。在固态相变过程中,由于晶界能量较高且原子活动能力较大,所以新相易于在晶界处优先形核.原始晶粒越细,晶界