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091129材料科学概论复习.pdf

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1材料科学概论 考试大纲和复习题 2 绪论  材料学纲要  金属材料  无机非金属材料  高分子材料  复合材料  新材料  材料在显示领域中的应用  材料在汽车领域中的应用  课堂讨论 3 绪论  什么是材料?  元素物质材料区别联系  什么是材料科学与工程?  材料的使用性能 4• 材料——是人类用以制成用于生活和生产的物品、 器件、 构件、机器和其它产品的那些物质。 • 材料科学——研究材料成分、组织、结构与材料性 质的关系,探索自然规律的认识。 • 材料工程—— 研究材料在制备过程中的工艺和工程 问题。 通过合理的工艺流程制备出 具有实用价值的工程材料。 • 材料科学与工程—— 研究有关材料组成、结构、制 备工艺流程与材料性能和用途的关系的知识的产 生及其运用。或,研究材料组成、结构、性能、 生产流程和使用效能以及它们之间的关系。 (英国‘材料科学与工程大百科全书’1986) 材料科学与工程的定义和内涵 5使用性能:是指材料在最终使用状态(产品、 元件)下表现出的行为。 可靠性、耐用度、寿命、性能价格比、安全性, 及材料固化为产品后,表征产品优良程度的各种 性能指标,如飞行速度.使用温度等。 使用性能描述符 材料的使用性能,性质与性能的区别 6  何谓材料“四要素”?材料“四要素”之间的关系 使用效能 (工程) 性质 合成与制备过程 (物理学) (化学) 组成与结构 7MSE四要素  使用性能  材料的性质  结构与成分  合成与加工 材料科学与工程的四个基本要素 四要素关系 出发点、目标 落脚点、特性 关键点、核心 转变点、途径 8 金属材料  材料的结合键及其分类  按结合键材料的分类  晶体与非晶体的区别  常见的晶格类型  材料的主要失效形式  常规金属材料热处理的方法  钢的分类 9金属材料:由金属元素或以金属元素为基构成 的具有金属特性的材料(合金)。 特性: 一般为晶体,以金属键结合为主,大 多数具有对称性,高的配位数等。 金属材料包含有:钢铁(钢、铸铁和铁合金) 有色金属及其合金 金属间化合物 金属基复合材料 金属材料定义和内容 10 材料的结构----键合结构 离子键 共价键 金属键 化学键 氢 键 分子键 物理键 结 合 能 材料 分子材料 金属材料 H 2 0 注:1. 有些陶瓷材料属共价键化合物,如SiC陶瓷; 2. 分子键又称范德瓦尔斯力 3. 实际晶体并非只有一种键合结构,如冰晶(共价键、氢键) 11 材料的性质取决于材料内部的组织结构。而内部 的组织结构主要通过热处理来达到。 材料的热处理:是将固态金属和合金在一定介质 中加热保温冷却,以改变材料整体或表面组织, 从而获得所需性能的工艺。 是一种极为重要的加工方法,一般来说,没 有经过热处理的零件是不能满足使用要求的。 热处理工艺:退火、正火、淬火和回火。 表面热处理、化学热处理等。 钢的热处理 12 按用途分 工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆 渗 碳 钢 调 质 钢 弹 簧 钢 滚动轴承钢 耐 磨 钢 机器用钢 结 构 钢 刃具钢 模具钢 量具钢 工 具 钢 不锈钢 耐热钢 特 殊 性 能 钢 挤压模具 13  无机非金属材料  陶瓷的分类  什么是功能材料?  玻璃的相  硅酸盐水泥的主要成分 14 陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的结合键 以共价键结合的晶体称为共价晶体。共价晶体具有方 向性和饱和性,因而共价键晶体的原子堆积密度较 低。共价键晶体具有强度高、硬度高、熔点高、结构 稳定等特点。但它脆性大,无延展性,热膨胀系数 小,固态、熔融态时都绝缘。 最硬的金刚石、SiC、Si 3 N 4 、BN等材料都属于共价 晶体。 15 陶瓷材料的物质结构 陶瓷材料的相组成 陶瓷的相 通常由三种不同的 相组成,即晶相 (1)、玻璃相(2)和 气相(3)气孔 16 传统陶瓷 无机非金属材料的种类 陶瓷 水泥 玻璃 特种陶瓷 结 构 陶 瓷 功 能 陶 瓷 17 传统日用、建筑材料 硅酸盐水泥的主要矿物成分 硅酸三钙 3CaO·SiO2,C3S 硅酸二钙 2CaO·SiO2,C2S 铝酸三钙 3CaO·Al2O3,C3A 铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3,C4AF 18  高分子材料  什么是高分子材料?  高分子材料中的
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