材料学概论课件第1章绪论课件

材料学概论,INTRODUCTION TO MATERIALS SCIENCE,安徽工业大学材料科学与工程学院 陈艳,材料导论，励杭泉主编，中国轻工业出版社，2000年6月出版 2材料概论，周达飞主编，化学工业出版社，2001年7月出版 3材料科学导论，冯端、师昌绪、刘治国主编，化学工业出版社，2002年5月出版 4新型材料学导论，赵连泽主编，南京大学出版社，2000年8月出版,主要参考书,目录,第四章 无机非金属材料 (Inorganic Nonmetal Materials),第三章 金属材料 (Metal Materials ),第二章 材料学基础 (Fundament of Materials Science),第一章 绪论 (Introduction),第五章 有机高分子材料(Organic Macromolecule Materials),第七章 新材料 (New Materials ),第六章 复合材料 (Composite Materials ),第一章 绪 论 Chapter 1 Introduction,Chapter 1,什么是材料 What is Materials 在人类历史和现代科学技术发展过程中重要的材料 材料科学的定义 What is Materials Science 材料工程的定义 What is Materials Engineering 材料的分类 Classification of Materials 此课程的学习目标和方法 Objective and Methods of Learning this Course,什么是材料？具体地说，材料是用来制造各种产品的固体物质，这些物质用来生产和构成功能更多、更强大的产品。金属、陶瓷、玻璃、半导体、超导体、塑料、橡胶、纤维、砂子、石块，还有许多复合材料都属于材料的范畴。 矿物燃料、空气和水，是否是材料？,1-1 材料的定义,3. 材料与物质(Materials and Matter) 材料可由一种或多种物质组成。 同一物质由于制备方法或加工方法不同 可以得到用途各异、类型不同的材料。,材料与物质,一.人类生活中的材料,我们的周围到处都是材料 我们的衣食住行的必备条件 人类一切生活和生产活动的物质基础 先于人类存在，并且与人类的出现和进化有着密切的联系。,材料重要性,陶瓷艺术品,结束动画图片,陶瓷艺术,结束动画图片,玻璃瓶,结束动画图片,水果篮,结束动画图片,门窗玻璃,搪瓷茶壶,结束动画图片,天然花岗岩,结束动画图片,景泰蓝工艺 蓝地虎头鱼缸,结束动画图片,中国古代陶器,秦始皇兵马俑,结束动画图片,琉 璃 瓦,结束动画图片,结束动画图片,二、一些典型的高聚物材料,塑 料 布,结束动画图片,塑料薄膜,结束动画图片,塑料模仁,结束动画图片,特种工程塑料,结束动画图片,特种高聚物材料,结束动画图片,合成纤维,结束动画图片,一些典型的高聚物材料,聚丙稀短纤维,结束动画图片,合成橡胶轮胎,结束动画图片,衣服 纤维,结束动画图片,塑料的应用,塑 钢 窗,三、聚合物的应用,结束动画图片,塑料的应用,结束动画图片,塑料的应用,结束动画图片,塑料的应用,结束动画图片,不锈钢餐具,结束动画图片,Golf stick,结束动画图片,破粉碎设备,结束动画图片,地铁列车,结束动画图片,吸音吊顶,结束动画图片,电力陶瓷,结束动画图片,砂轮,结束动画图片,钢 塔,结束动画图片,结束动画图片,汽车与高速公路,结束动画图片,大江截流,结束动画图片,汽车工业,结束动画图片,结束动画图片,飞机,结束动画图片,火箭发射,结束动画图片,循环体系,人类使用材料是一巨大的、全球性的、时空无限的,去动画图片开始,1-2-1 材料的重要作用 Importance of Materials for the Development of Human History and Science &Technology 材料是人类社会发展的巨大推动力，制造生产工具 的物质基础是材料。,自古以来，材料的发展水平就是人类社会文明程度的标志. 人类文明史划分依据: 当时的代表性材料 石器时代 铜器时代 铁器时代 ,石 器,陶 器,铜 器,编 钟,越王勾践剑,吴王夫差剑,铁 器,位于莫斯科用钛合金建造的高40米的加加林纪念碑,镁合金外壳的便携式电脑,100倍 50倍 20倍 2倍,钛基、铜基、铁基,材料的使用和发展，与生产力和科学技术的水平密切相关。,举例,1764年工业革命，第一部机器（手摇） 1769年，水力纺纱机 1782年，蒸汽机为动力的纺纱机，纺织业 （动力） 瓦特发动机、传动机、工作机机器系列 机器制造 铁 冶炼业 木炭大量砍伐；水土流失 煤 采矿业 搅炼法（鼓风） 炼钢 交通运输业,下一页,蒸汽机,1945年 电子管计算机，几间大屋 半导体集成电路小型芯片、液晶、分子器件、计算机（PC） 手提电脑，掌上电脑,材料品种：几十万种（手册中） 科学技术发展的三大支柱： 80年代 能源、材料、信息 90年代 信息技术、新材料、生物技术 高速民航客机使用的复合材料，高比强、代替金属、重量轻 耐摩擦、热氧稳定、力学性能 生物降解材料（环境保护） 计算机、液晶显示屏（低电压） 信息社会要术各种各样光、电、磁、声材料 各种材料相互替换、复合、共性、特性， 纳米材料,目前,下一页,返回,材料工程的定义： 研究材料在制备、处理加工过程中的工艺和各种工程问题。 材料科学的定义： 核心内容之一是研究材料的组织、结构与性质之间的关系。 材料科学与工程的定义： 研究对象是材料组成（成分、组织与结构）、性能、生产流程和使用性能以及它们之间的关系。,(2) 内容和任务 Contents and Objective 材料科学：从理论上研究金属、无机非金属和有机高分子等材料的成分、结构、 加工工艺同材料性能及材料应用之间的相互关系。 材料科学与工程：关于材料组成、结构、制备工艺与其性能及使用过程间相互关系的知识开发及应用的科学 学科性质：是介于基础科学与应用科学之间的应用基础科学（边缘学科）。,类别,1-1-2,类别 classifications 材料可以根据化学组成、状态、作用和使用领域分类。,化学组成分类components,金属材料,无机非金属材料,有机高分子材料,作用分类Function,功能材料,结构(工程)材料,应用领域分类Application,建筑,电子,医用,仪表,包装,耐火,能源等等,金属材料,(1) 黑色金属材料,钢Steel,化学成分碳素钢、合金钢,品质普通、优质、高级优质钢,金相组织或组织结构珠光体、贝氏体、,马氏体和奥氏体,用途建筑工程、结构、工具、特殊性,能、专业用钢,冶炼方法平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢,铸铁,灰铸铁,可锻铸铁,球墨铸铁,蠕墨铸铁,特殊性能铸铁,(2) 有色金属 五大类 轻金属 （4.58/cm2) 铜、镍、铅、锌 贵金属 金、银、铂、铑 类金属（半） 硅、硒、绅、硼 稀有金属 钛、锂、钨、钼、镭 常用的稀有金属材料有：Al、Cu 、Zn、 Sn、 Pb、 Mg、 Ni,(3) 基本特性 Principal Properties a. 金属键，常规法生产的为晶体结构； b. 常温下固体熔点较高； c. 金属光泽； d. 纯金属范性大、展性、延性大； e. 强度较高； f. 导热、导电性好； g. 空气中移氧化，如钢、铁等生成氧化膜， 合金可改性抗氧化性。,(4) 用途 Application a. 结构材料:如机床,建筑机械设备、 工程交通工具； b. 导体材料，电线芯（铜） c. 工具,无机非金属材料,Inorganic nonmetals,分类（按成分，化学结构和用途分四大类） 混凝土（水泥） 玻璃 Glass 硅及耐火材料 Silicon 陶瓷（器） Ceramics 传统陶瓷（天然硅酸盐矿）：各中粘土烧制而成。 (Silicate Ceramics) 特种陶瓷（人工化合物：氧化物、氮化物、硼化物、碳化物）,复合材料,Composites,定义：由两种以上组分组成，并且具有与其组成 不同的新的性能的材料,(1) 分类 按性能： 结构复合材料 功能复合材料 按增强剂形状及增强机理： 粒子增强 纤维增强,基体 Matrix 增强体 Reinforcement,按复合方式分类,金属 金属、无机非金属,无机非金属 金属、无机非金属,高分子(塑料、橡胶) 金属、无机非金属、,高分子(纤维),(2) 基本性质 a. 抗疲劳性能良好； b. 结构件减震性好； c. 比强度和比量高； d. 耐烧能性和耐高温性能好 e. 具有良好的减摩、耐摩和耐润滑性能,(3) 用途 无机-高分子: 玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)汽车,游艇， 碳纤维增强塑料飞机机翼、高尔夫 球棍、 撑杆跳杆 金属陶瓷: 飞机螺旋桨叶 综合金属韧性，陶瓷耐 高温性 高分子-高分子: 橡胶增韧塑料 抗冲PS ABS树脂减震材料,其它类型,Biomaterials Biomaterials are employed in components implanted into the human body for replacement of diseased or damaged body parts. Advanced materials Materials that are utilized in high-technology (or high-tech) applications are sometimes termed advanced materials. lasers, integrated circuits, magnetic information storage, liquid crystal displays (LCDs), fiber optics, and thermal protection systems for the Space Shuttle Orbit