材料科学基础 课件

材料科学基础本课件将介绍材料科学基础知识，涵盖材料的分类、结构、性能、应用等方面。了解材料科学对于理解现代科技发展至关重要。什么是材料科学？定义材料科学是一门研究材料的组成、结构、性质及其与工艺过程之间关系的学科。目标通过理解材料的特性，设计和制造出具有特定性能的新材料，满足各种应用需求。材料科学的研究对象自然材料木材、棉花、石头、金属矿石等。人工合成材料塑料、陶瓷、合金、复合材料等。材料科学的分支学科金属材料学研究金属材料的结构、性能和应用。陶瓷材料学研究陶瓷材料的结构、性能和应用。高分子材料学研究高分子材料的结构、性能和应用。复合材料学研究复合材料的结构、性能和应用。材料的分类金属材料由金属元素组成的材料。陶瓷材料由金属和非金属元素组成的材料。高分子材料由有机高分子化合物组成的材料。复合材料由两种或多种材料组成的材料。金属材料1特性强度高、韧性好、导电导热性好。2应用建筑、交通、机械、电子等各个领域。3实例钢铁、铝合金、铜合金等。陶瓷材料特性耐高温、耐腐蚀、硬度高、绝缘性好。应用电子、航空、机械、建筑等各个领域。实例氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。高分子材料1特性轻质、柔韧、耐腐蚀、绝缘性好。2应用包装、建筑、汽车、电子等各个领域。3实例聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。复合材料1特性兼具多种材料的优点，性能优异。2应用航空航天、汽车、体育器材等领域。3实例玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料等。无机非金属材料1玻璃透明、耐腐蚀、易加工。2水泥强度高、耐久性好。3石膏可塑性强、易成型。材料的内部结构原子排列材料内部原子排列方式决定其宏观性能。无序排列非晶态材料中原子排列无序，缺乏周期性。晶体结构定义原子在空间周期性重复排列形成的结构。特性具有各向异性、熔点高、硬度大。晶格类型1简单立方原子位于立方体的顶点。2体心立方原子位于立方体的顶点和中心。3面心立方原子位于立方体的顶点和面中心。4六方密堆积原子排列成六边形。晶体缺陷1点缺陷原子在晶格中的空缺或间隙原子。2线缺陷晶格中的位错，影响材料的强度和塑性。3面缺陷晶体内部的晶界、孪晶界等。晶体缺陷的作用影响强度位错运动会降低材料强度。影响塑性缺陷的存在会提高材料塑性。影响导电性缺陷会影响电子运动，改变导电性。材料的物理性能机械性能材料抵抗外力作用的能力。热学性能材料对温度变化的响应。电学性能材料导电、绝缘等性能。光学性能材料对光的吸收、反射、透射等性能。机械性能强度材料抵抗外力作用的能力。韧性材料抵抗断裂的能力。热学性能熔点材料由固态转变为液态的温度。热膨胀系数材料温度变化时体积变化的程度。电学性能1导电性材料传导电流的能力。2电阻率材料抵抗电流流动的能力。3介电常数材料储存电能的能力。光学性能折射率光线从一种介质进入另一种介质时，传播方向改变的程度。透光率光线透过材料的比例。反射率光线被材料反射的比例。材料的化学性能1稳定性材料抵抗化学反应的能力。2腐蚀性材料在特定环境中被破坏的程度。3抗氧化性材料抵抗氧化的能力。腐蚀1定义材料在环境介质作用下发生化学或电化学反应，导致其性能下降的过程。2类型化学腐蚀、电化学腐蚀。3影响因素环境介质、材料本身的性质等。抗腐蚀措施1表面处理涂层、电镀、阳极氧化等。2合金化改变材料的化学成分，提高抗腐蚀能力。3环境控制控制环境介质的成分和浓度。材料的相变定义材料的结构或状态发生变化，通常伴随能量变化。相图表示材料相变过程的图示，用于预测材料在不同温度和成分下的状态。相图及其应用应用用于选择合适的材料、控制材料的性能和预测材料的相变过程。实例钢铁相图、铝合金相图等。材料在工程上的应用建筑钢铁、水泥、玻璃等。交通铝合金、塑料、复合材料等。电子硅、铜、陶瓷等。材料选择的因素1性能需求强度、韧性、耐腐蚀性等。2成本材料的采购成本、加工成本。3加工工艺材料的加工难度、可加工性。材料的制备技术冶金从矿石中提取金属。粉末冶金将金属粉末压制成型，然后烧结。合成合成新的化合物或高分子材料。材料加工工艺铸造将熔化的金属倒入模具中，冷却凝固成型。锻造将金属在高温