材料概论 双语 第三章ppt
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材料物理概论英文版
Outline
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Introduction
Why metals could be plastically deformed? Why the plastic deformation properties could be changed to a very large degree by forging without changing the chemical composition? Why plastic deformation occurs at stresses that are much smaller than the theoretical strength of perfect crystals?
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Slip in Single Crystals - Critical Resolved Shear Stress
When the resolved shear stress becomes sufficiently large, the crystal will start to yield (dislocations start to move along the most favorably oriented slip system). The onset of yielding corresponds to the yield stress, y. The minimum shear stress required to initiate slip is termed the critical resolved shear stress:
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Direction of the dislocation motion
For mixed dislocations, direction of motion is in between parallel and perpendicular to the applied shear stress.
金属材料概论第三章--2
正常价化合物 根据形成的条 件及结构特点
电子化合物
间隙相和间隙化合物
★正常价化合物：指严格服从原子价规律的化合物。 具有严格的化学比，成分不变，可用 化学式表示； 具有较高的硬度，脆性较大。
Mg2Si, Cu2Se, MnS
★电子化合物：不遵守化合价规律,但符合于一定电子 浓度的比值形成的化合物。
集中缩孔破坏了铸锭的完整性，在其附近集中了较多 的杂质，在轧制过程中随铸锭整体的延伸而伸长，并 不能焊接，造成废品 —— 必须在轧制前将缩孔切除！
集中缩孔形成示意图
缩松 以树枝晶方式长大的金属结晶时，由于树枝晶的充分 发展以及晶枝间相互穿插和相互封锁作用 → 一部分液 体被孤立分隔于各枝晶之间，凝固收缩时得不到液体 的补充 → 结晶结束形成许多分散的显微缩孔
间隙相的中间隙原 子分布是有规律的
间隙相VC的结构
间隙化合物
a) B 的原子半径最大 — 过渡族金属的硼化物都是间隙 化合物； 一部分碳化物，Fe3C（ 渗碳体）、 Mn3C、Cr7C b) 复杂结构的间隙化合物的熔点和硬度很高,但比间 隙相稍低些。 实际上工业用合金是固溶体作基体和少量的金属化合 物所构成。 化合物的合理存在可提高混合组织的强度和硬度
合金中的价电子数与其原子数之比
VA (100 r ) VB r c电子 100
VA 、VB 分别是溶剂和溶质的原子价
r 为溶质 B 的物质的量比 电子浓度越↓— 形成固溶体的倾向越大；
电子浓度越↑ — 固溶体变得不稳定，形成金属化合物 的倾向增大
★间隙相 和 间隙化合物 由过渡金属元素与C, N, H, B等原子半径较小的非 金属元素形成的化合物，尺寸较大的过渡金属元 素原子占据晶格的结点位置, 尺寸较小的非金属原 子则有规律地嵌入晶格的间隙之中。 根据非金属元素(以 X 表示）与金属元素（以 M 间隙相: rX / rM < 0.59时，形成的简单结构的化合物表 示）原子半径的比值分为： 间隙化合物:rX / rM > 0.59 时，形成复杂结构的化合物
《材料概论第》PPT课件
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• Subatomic level Electronic structure of individual atoms that defines interaction among atoms (interatomic bonding).
• Atomic level Arrangement of atoms in materials for the same atoms can have different properties, e.g. two forms of carbon: graphite and diamond.
Tin
210 thousand
Molybdenum Titanium W Uranium Silver Gold Platinum
121 thousand 95 thousand 43 thousand 39 thousand 14 thousand 1.9 thousand 270 ton
2020/12/21
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精选ppt
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1.1 材料科学与工程的发展史
芳纶纤维
Ceramics 10,000 BC 5,000 BC 1,000 BC
2020/12/21
DJTU Materia精ls 选Scpipent ce & Engineering
8
2020/12/21
DJTU Materia精ls 选Scpipent ce & Engineering
•Bauxite
101 million
•Coal
4,573 million
•Iron ore
943 million
•Cement
1121 million
• Subatomic level Electronic structure of individual atoms that defines interaction among atoms (interatomic bonding).
• Atomic level Arrangement of atoms in materials for the same atoms can have different properties, e.g. two forms of carbon: graphite and diamond.
Tin
210 thousand
Molybdenum Titanium W Uranium Silver Gold Platinum
121 thousand 95 thousand 43 thousand 39 thousand 14 thousand 1.9 thousand 270 ton
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1.1 材料科学与工程的发展史
芳纶纤维
Ceramics 10,000 BC 5,000 BC 1,000 BC
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•Bauxite
101 million
•Coal
4,573 million
•Iron ore
943 million
•Cement
1121 million
功能材料概论3(导体半导体及材料性能)
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（2）磁感应强度饱和性 当外磁场(或激励磁场的电流)增大到一定程度时，全部 二、磁饱和性 磁畴都会转向与外场方向一致，这时的磁感应强度将达 到饱和值。 （3）磁滞性 在铁心线圈通有交变电流时，铁心将被交变磁化。电流变 化一次时，B随H而变化的关系如图所示：当H减少为零时， B 并未回到零值，出现剩磁Br。磁感应强度滞后于磁场强 度变化的性质称为磁滞性。 B 1 不同物质的滞回曲线是不同的。 2
空带
E g
禁带
3 ~ 6eV (E 3 ~ 6eV ) g
满带 例如金刚石中两个碳原子相距 15nm时，△Eg=5.33eV。
满带与导带之间被一个较宽的禁带所隔开，在常 温下几乎很少有电子可以被激发越过禁带，因此 其电导率很低。
7
3. 半导体：价带是满带，但是禁带宽度较小 空带 半导体能带结构下面是价带， 价带是一个满价带；上面是导 带，导带是空的；满价带和空 带之间是禁带，其禁带宽度比 较窄，一般在1ev左右。价带 中的电子受能量激发后，如果 激发能大于Eg，电子可以从价 带跃迁到空带上，形成导带， 同时在价带中留下一个空的能 级位置--空穴。
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磁性物质的分类
根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类：
(1)软磁材料 矫顽磁力较小， 磁滞回线较窄。 (铁心) B H (2)永磁材料 矫顽磁力较大， 磁滞回线较宽。 (磁铁) B (3)矩磁材料 剩磁大而矫顽磁力 小，磁滞回线为矩 形。(记忆元件) B H
H
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在外磁场作用下，磁畴就逐渐转到与外场一致的方向上，即 产生了一个与外场方向一致的磁化磁场，从而磁性物质内的磁 感应强度大大增加。就是说磁性物质被强烈的磁化了。 磁性物质被广泛地应用于电工 设备中，电动机、电磁铁、变压 器等设备中线圈中都含有的铁心。 就是利用其磁导率大的特性，使 得在较小的电流情况下得到尽可 能大的磁感应强度和磁通。 非磁性材料没有磁畴 的结构，不具有磁化 特性。
（2）磁感应强度饱和性 当外磁场(或激励磁场的电流)增大到一定程度时，全部 二、磁饱和性 磁畴都会转向与外场方向一致，这时的磁感应强度将达 到饱和值。 （3）磁滞性 在铁心线圈通有交变电流时，铁心将被交变磁化。电流变 化一次时，B随H而变化的关系如图所示：当H减少为零时， B 并未回到零值，出现剩磁Br。磁感应强度滞后于磁场强 度变化的性质称为磁滞性。 B 1 不同物质的滞回曲线是不同的。 2
空带
E g
禁带
3 ~ 6eV (E 3 ~ 6eV ) g
满带 例如金刚石中两个碳原子相距 15nm时，△Eg=5.33eV。
满带与导带之间被一个较宽的禁带所隔开，在常 温下几乎很少有电子可以被激发越过禁带，因此 其电导率很低。
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3. 半导体：价带是满带，但是禁带宽度较小 空带 半导体能带结构下面是价带， 价带是一个满价带；上面是导 带，导带是空的；满价带和空 带之间是禁带，其禁带宽度比 较窄，一般在1ev左右。价带 中的电子受能量激发后，如果 激发能大于Eg，电子可以从价 带跃迁到空带上，形成导带， 同时在价带中留下一个空的能 级位置--空穴。
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磁性物质的分类
根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类：
(1)软磁材料 矫顽磁力较小， 磁滞回线较窄。 (铁心) B H (2)永磁材料 矫顽磁力较大， 磁滞回线较宽。 (磁铁) B (3)矩磁材料 剩磁大而矫顽磁力 小，磁滞回线为矩 形。(记忆元件) B H
H
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在外磁场作用下，磁畴就逐渐转到与外场一致的方向上，即 产生了一个与外场方向一致的磁化磁场，从而磁性物质内的磁 感应强度大大增加。就是说磁性物质被强烈的磁化了。 磁性物质被广泛地应用于电工 设备中，电动机、电磁铁、变压 器等设备中线圈中都含有的铁心。 就是利用其磁导率大的特性，使 得在较小的电流情况下得到尽可 能大的磁感应强度和磁通。 非磁性材料没有磁畴 的结构，不具有磁化 特性。
材料概论第三章
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Electrical Applications: Electrical properties of ceramics: insulating, semi-conducting, superconducting, piezoelectric and magnetic. Products: cell phones, computers, television, other electronic products. Magnetic storage
7ຫໍສະໝຸດ Advanced ceramics: used in diesel and automotive engines: its light-weight, hightemperature and wear resistant properties results in more efficient combustion and significant fuel savings. Also used: in oil spill containment booms.
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A material’s resistance to the removal of its known by what terms Why do ductile materials withstand impact better than brittle materials
10
Chap.3: 3.3 3.12
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Medical: Bioceramic materials: are used for repair and replacement of human hips, knees, and other body parts. ceramic materials: can stimulate bone growth, promote tissue formation and provide protection from the immune system.
GAP概论教程 - 第三章 - 种质和繁殖材料
第三章种质和繁殖材料第一节物种和物种鉴定一、种质和种质资源从遗传学观点，种质(gennplasm)是指“决定生物种性，并将其丰富的遗传信息从亲代传递给后代的遗传物质总体”，它是决定药材品质的内在因素。
种质学说是新达尔文主义的创始人魏斯曼(Weismann，A．1834一1914)提出，以后得到许多科学家的修正和发展，现在认识到，种质并不单指生殖细胞，而是包括所有细胞核里的染色体和载在它上面的基因。
种质资源(gemlplasm resources)是指“能够繁殖后代并保持稳定的遗传性状的(动)植物材料的统称，如孢子、种子及供繁殖用的细胞和组织等”。
各种药材其性味功能不同，含有的活性成分不同，都与其具有的不同种质有关。
对于各种不同种质来源，必须用科学的方法加以区分，才能避免药材品种的混淆，保证其真实性和有效性。
目前普遍应用的方法是(动)植物分类学方法。
二、物种概念物种(species)是生物分类的基本单位，是实际存在的生物种群。
一个种的成员具有相似的形态特征，共同的祖源，在通常情况下生殖隔离，即不与他种杂交，在地球上占有一定的分布区(现时的或历史的)。
物种既是进化的单位，又是生态系统中的功能单位。
每一物种都由若干分散的、不连续居住场所形成大大小小的群体所组成，这些群体叫居群(population)或叫种群(spedespopuladon)。
个体组成居群，居群组成物种，每个居群所有成员共有一个基因库。
区分物种的标准：1．形态学标准即物种的表型特征。
同种植物具有相似的形态特征，特别是那些遗传保守性很强的部位如花器、种子等繁殖器官。
2．遗传学标准同一种物种共有一个基因库，可互相交配繁殖。
异种间具有生殖隔离，即不交配或交配后代的不育等，这就揭示了物种遗传学的特征，但这一标准不适用于无性生殖的生物。
3. 生态学标准每一物种都占有一个生态位，在生态系统中都处于它所能达到的最佳适应状态，就像在适应场上，占据一个适应峰。
材料概论 材料科学概论 双语课件
Artifical Bone
Resomer® Resorbable Polyester：Polylactide, Polyglycolide or the copolymers
—Boehringer Ingelheim KG
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1.1 Materials and Material Science
特点: 具有一定的成分和配比；
可成型加工； 保持一定形状和外观； 具有使用价值并可回收再利用。
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保持一定形状和外观 可成型加工
具有使用价值
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Essential role of materials: indispensable to our society as food, energy and information.
1.1.1 Definition Constitute: The materials making up the surrounding world consist of discrete particles, having a submicroscopic size.
组成:构成物质世界的材料由具有亚 微观尺度的各种微粒子组成。
影响材料使用的因素
materials behavior availability
cost
synthesis and production method
processing techniques
environmental acceptability
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1.1 Materials and Material Science
材料成型概论 第三章 轧制成型2
轧机（钢球轧机、环形件轧机） ❖ 初轧机、型钢轧机以轧辊的名义直径表示型号（命名）。 ❖ 板带钢轧机以轧辊辊身长度表示型号（命名）。 ❖ 钢管轧机以其所轧制的钢管最大外径表示型号(命名)。 ❖ 特种轧机 轧制车轮、轮箍、钢球、齿轮、轴承环等
轧机按轧辊装配形式分类
按轧辊的数目、放置、大小来区分轧机的基本型式 为：表3－2
3.4.1 轧钢生产系统
轧钢生产工艺过程： 由钢锭或钢坯轧成具有一定规格和性能的钢材的一 系列加工工序的组合。
❖ 在提高质量和产量的同时，力求降低成本是制定轧 钢生产工艺过程的总任务和总依据。
❖ 碳素钢和合金钢的基本典型生产工艺过程如下图所 示。
3.4.1 轧钢生产系统
轧钢生产工艺过程总包括六大工序： 热轧工艺系统—— 坯料准备→加热→轧制→冷却→精整→验收入库 冷轧工艺系统—— 坯料准备→酸洗→轧制→退火→精整→验收入库
材料也比较稀贵，产量不大而产品种类繁多。 ❖ 常属中型或小型的型钢生产系统或混合生产系统。
❖ 各种轧钢生产系统组成见下表。
3.4.1 轧钢生产系统
轧材生产系统的发展： ❖ 向大型化、连续化、自动化方向发展。 ❖ 工艺流程经历了“长流程”到“短流程”的发展过
程。 ❖ 目前“长流程”和“短流程”共存。 ❖ 长流程主要吃铁水，短流程主要吃废钢。
❖ 采用连铸板坯作为轧制板带钢的原料是今后发展的 必然趋势。
3.4.1 轧钢生产系统
型钢生产系统 热轧线材、热轧棒材、热轧H型钢、热轧型钢
❖ 型钢生产系统的规模往往不很大，就规模而言可分 为大型、中型和小型三种生产系统。
❖ 年产100万t以上的称大型生产系统；年产30～ 100万t称中型生产系统；年产30万t以下的称小型 生产系统。
轧机按轧辊装配形式分类
按轧辊的数目、放置、大小来区分轧机的基本型式 为：表3－2
3.4.1 轧钢生产系统
轧钢生产工艺过程： 由钢锭或钢坯轧成具有一定规格和性能的钢材的一 系列加工工序的组合。
❖ 在提高质量和产量的同时，力求降低成本是制定轧 钢生产工艺过程的总任务和总依据。
❖ 碳素钢和合金钢的基本典型生产工艺过程如下图所 示。
3.4.1 轧钢生产系统
轧钢生产工艺过程总包括六大工序： 热轧工艺系统—— 坯料准备→加热→轧制→冷却→精整→验收入库 冷轧工艺系统—— 坯料准备→酸洗→轧制→退火→精整→验收入库
材料也比较稀贵，产量不大而产品种类繁多。 ❖ 常属中型或小型的型钢生产系统或混合生产系统。
❖ 各种轧钢生产系统组成见下表。
3.4.1 轧钢生产系统
轧材生产系统的发展： ❖ 向大型化、连续化、自动化方向发展。 ❖ 工艺流程经历了“长流程”到“短流程”的发展过
程。 ❖ 目前“长流程”和“短流程”共存。 ❖ 长流程主要吃铁水，短流程主要吃废钢。
❖ 采用连铸板坯作为轧制板带钢的原料是今后发展的 必然趋势。
3.4.1 轧钢生产系统
型钢生产系统 热轧线材、热轧棒材、热轧H型钢、热轧型钢
❖ 型钢生产系统的规模往往不很大，就规模而言可分 为大型、中型和小型三种生产系统。
❖ 年产100万t以上的称大型生产系统；年产30～ 100万t称中型生产系统；年产30万t以下的称小型 生产系统。
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the changs take place during drying and firing processes , the characteristics of the finished piece and the proportions of the constituents: clay quartz(石英) and flux （助熔剂）.
3.2.2structure of ceramics
the silicate structure is SiO4 tetrahedra linked by ionic and covalent (共价） compounds different silicates depend on different SiO4 tetrahedra(such as :mica（云母） and soapstone（滑石）)
小组成员 : 李志鹏 李萌萌 李 梦龙 李建毅 张良玉 李连成
introduction
1. What is the ceramic
2. The development of ceramics 3. Traditional ceramics 4. Advanced ceramics
5. The History of Chinese Ceramics
Classification based on applications
Advanced (New) Ceramic materials Oxides Abrasives Bioceramics Electrical Gas Turbiness Cutting Tools (Steel) Nitrides Rocket Engines Carbides Abrasives Resistance Heating Steel Additives
The development of ceramics
（1）. human-made ceramics can be date back to at least 24,000 BC. and Appearance simple, Raw material simple, processed simple. It is utilitarian . （2）. 9 000 BC functional pottery beginning to be appearing. （3）. Now ceramics rapid development.
3.2.1 porosity and density atomic weight
factors of density atoms stack（堆叠） reduce the strength porosity （多孔性 ） increase the insulating（绝热 性） makes lighter
Eighteenth-and nineteenth-Century Ware: Europeans discovered the secret of Chinese ceramic . their commercial incursions into china created such political unrest. China ceramic industry is very depressed.
Drying
as drying progresses and water is removed,the
interparticle separation decreases,which is manifested as shrinkage during drying it is critical to control the rate of water removal
Nuclear Fuels
The History of Chinese Ceramics
（1）. 3 000 B.C : Potters in Henan and Gansu is technically superior.
After 600 A.D : Ceramics is adaptable to higher firing temperatures and more translucent and white after firing.
melting pot as the main sintering tool
Performance:high strength、high
hardness 、 corrosion resistance(耐腐蚀) electric conduction、 BC(biocompatibility) （生物相容性）and so on.
Cutting Tools
Refractory Brick Glass Additives High Temperatures Substrates Cutting Tools(cermets) For IC Chips coatings Armor Ceramic Matrix Composites Reinforcing Fibers
Advanced Ceramic Processing
Chemical Processes Melt Processing Producing Single-crystal Materials Vapor Processing Directed Metal Oxygen Process
Preparation procedure:No longer with
Power Pressing
l powder pressing the ceramic analogue to powder metallurgy,is used to fabricate both clay and nonclay compositions including electronic and magnetic ceramics as well as some refractory brick products
Firing
After drying , a body is usually at a
temperature between 900 the 1400:firing temperature depends on the composition and desired properties of the finished piece.
3.2 Nature of ceramics
properties extreme hardness, heat resistance corrosion resistance, low ductility low electrical and thermal conductivity apply ceramic heat engine, batteries, computer and communication technologies, hunman bone
What is the ceramic
The word “ceramic” can be traced back to Greek term “keramos” which is related to an old Sanskrit root meaning “to burn”. Can be defined as inorganic compounds made by heating clay or other mineral matter to a high temperature at which they partially melt and bond together. Ceramic can be defined as inorganic, nonmetallic materng
The most common hydropalstic forming technique is
extrusion , in which a stiff plastic ceramic mass is forced through a die orifice having the desired crosssectional geometry
Solid phase method:Including thermal
decomposition method(热分解法) ； Amorphous alloy annealing crystallization method（非晶合金退火结晶法）；SHS(自 蔓延高温合成)
3.3 Ceramic Processing
Traditional processing Advanced Ceramic Processing
Traditional Processing
Structural clay products and whitewares
Forming
Drying and Firing Power Pressing Hydroplastic Forming Slip Casting
Classification based on applications
Advanced ceramics
Advanced ceramics are developed form rather simple chemical compounds , and advances in processing which have provided greater control over their structures. Advanced ceramic: the scale of the raw materials and microstructures, including the crystal grains, crystal interface, pores and defects is at the level of microns.