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《材料概论》课件
物理性质
复合材料的物理性质，如热导率、电导率、磁导 率等，也取决于其组成成分的性质以及它们的组 合方式。
化学性质
复合材料的化学性质取决于其组成成分的性质以 及它们的组合方式。它们通常具有更好的耐腐蚀 性和抗氧化性。
复合材料的用途
航空航天领域 汽车工业 建筑领域
体育用品领域
由于复合材料具有高强度、轻质等特点，广泛应用于制造飞机 和航天器的结构件。
有机高分子材料的用途
塑料
包装材料、建筑材料、家电外壳
橡胶
轮胎、密封圈、减震材料
纤维
纺织品、防护服、绳索
涂料与粘合剂
防腐涂料、家居装修用粘合剂
05
复合材料
复合材料的分类
按基体分类
复合材料可以分为金属基复合材料、树脂基复合材料、陶瓷基复合材 料等。
按增强体分类
复合材料可以分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料、层叠增强 复合材料等。
材料科学的分类
总结词
材料科学主要分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等。
详细描述
根据材料的性质和应用，材料科学主要分为金属材料、无机非金属材料、高分 子材料和复合材料等。这些类别涵盖了各种常见的材料，如钢铁、陶瓷、塑料 、橡胶等。
材料科学的重要性
总结词
材料科学在科技和工业发展中具有重要 作用，对国民经济和社会发展具有重要 意义。
按应用领域分类
复合材料可以分为航空航天复合材料、汽车复合材料、建筑复合材料 、体育用品复合材料等。
按制备工艺分类
复合材料可以分为热压复合材料、热熔复合材料、液体复合材料等。
复合材料的性质
1 2 3
力学性质
复合材料的力学性质取决于其组成成分的性质以 及它们的组合方式。它们通常具有更高的强度、 刚度和耐疲劳性。
复合材料的物理性质，如热导率、电导率、磁导 率等，也取决于其组成成分的性质以及它们的组 合方式。
化学性质
复合材料的化学性质取决于其组成成分的性质以 及它们的组合方式。它们通常具有更好的耐腐蚀 性和抗氧化性。
复合材料的用途
航空航天领域 汽车工业 建筑领域
体育用品领域
由于复合材料具有高强度、轻质等特点，广泛应用于制造飞机 和航天器的结构件。
有机高分子材料的用途
塑料
包装材料、建筑材料、家电外壳
橡胶
轮胎、密封圈、减震材料
纤维
纺织品、防护服、绳索
涂料与粘合剂
防腐涂料、家居装修用粘合剂
05
复合材料
复合材料的分类
按基体分类
复合材料可以分为金属基复合材料、树脂基复合材料、陶瓷基复合材 料等。
按增强体分类
复合材料可以分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料、层叠增强 复合材料等。
材料科学的分类
总结词
材料科学主要分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等。
详细描述
根据材料的性质和应用，材料科学主要分为金属材料、无机非金属材料、高分 子材料和复合材料等。这些类别涵盖了各种常见的材料，如钢铁、陶瓷、塑料 、橡胶等。
材料科学的重要性
总结词
材料科学在科技和工业发展中具有重要 作用，对国民经济和社会发展具有重要 意义。
按应用领域分类
复合材料可以分为航空航天复合材料、汽车复合材料、建筑复合材料 、体育用品复合材料等。
按制备工艺分类
复合材料可以分为热压复合材料、热熔复合材料、液体复合材料等。
复合材料的性质
1 2 3
力学性质
复合材料的力学性质取决于其组成成分的性质以 及它们的组合方式。它们通常具有更高的强度、 刚度和耐疲劳性。
材料科学概述 ppt课件
材料科学概述
材料：社会文明进步的里程碑 材料和材料学科 材料科学研究内容 高技术新材料
一、材料：
社会文明进步的里程碑
物质基础
•石器时代、铜器时代、铁器时代
西汉：人口6千万， 占当时世界人口的40%
• 中国古代的四大发明 • 当代文明的三大支柱 • 全球新技术革命的三大标志
德国柏林某打铁铺
重要支柱
钫87 Fr
镭88 Ra
Ac
La 镧 57 铈 58 镨 59 钕 60 钷 61 钐 62 铕 63 钆 64 铽 65 镝 66 钬 67 铒 68 铥 69 镱 70 镥 71
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Ac 锕 89 钍 90 镤 91 铀 92 镎 93 钚 94 镅 95 锔 96 锫 97 锎 98 锿 99 镄100钔101锘102铹103
Na Mg IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
IB IIB Al Si P S Cl Ar
钾19 钙20 钪21 钛22 钒23 铬24 锰25 铁26 钴27 镍28 铜29 锌30 镓31 锗32 砷33 硒34 溴35 氪36
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
美国国家科学研究委员会的报告： 美国若在新材料的开发、制造及市场开 拓方面不做出更大的努力，就极可能在当
今这个时代中失去有效参与竞争的能力。
技术先导
★ 钢铁材料：现代文明开始的标志
1856年平炉炼钢，1864年转炉炼钢
蒸汽机（1888年） 纺织、交通（20世纪初）
★ 半导体材料：当代信息技术的起点
材料：社会文明进步的里程碑 材料和材料学科 材料科学研究内容 高技术新材料
一、材料：
社会文明进步的里程碑
物质基础
•石器时代、铜器时代、铁器时代
西汉：人口6千万， 占当时世界人口的40%
• 中国古代的四大发明 • 当代文明的三大支柱 • 全球新技术革命的三大标志
德国柏林某打铁铺
重要支柱
钫87 Fr
镭88 Ra
Ac
La 镧 57 铈 58 镨 59 钕 60 钷 61 钐 62 铕 63 钆 64 铽 65 镝 66 钬 67 铒 68 铥 69 镱 70 镥 71
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Ac 锕 89 钍 90 镤 91 铀 92 镎 93 钚 94 镅 95 锔 96 锫 97 锎 98 锿 99 镄100钔101锘102铹103
Na Mg IIIB IVB VB VIB VIIB
VIII
IB IIB Al Si P S Cl Ar
钾19 钙20 钪21 钛22 钒23 铬24 锰25 铁26 钴27 镍28 铜29 锌30 镓31 锗32 砷33 硒34 溴35 氪36
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
美国国家科学研究委员会的报告： 美国若在新材料的开发、制造及市场开 拓方面不做出更大的努力，就极可能在当
今这个时代中失去有效参与竞争的能力。
技术先导
★ 钢铁材料：现代文明开始的标志
1856年平炉炼钢，1864年转炉炼钢
蒸汽机（1888年） 纺织、交通（20世纪初）
★ 半导体材料：当代信息技术的起点
材料科学基础完整ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
离子% 结 ）= [-1 e 合 -1 4(X A 键 X B )（ 2 1% 00
另一种混合键表现为两种类型的键独立 纯在例如一些气体分子以共价键结合，而 分子凝聚则依靠范德瓦力。聚合物和许多 有机材料的长链分子内部是共价键结合， 链与链之间则是范德瓦力或氢键结合。石 墨碳的上层为共价键结合，而片层间则为 范德瓦力二次键结合。
.
5
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
八.材料科学研究的内容：材料结构的基础知识、
晶体结构、晶体缺陷、材料的相结构及相图、材
料的凝固、材料中的原子扩散、热处理、工程材
料概论等主要内容。 .
子，因此，它们都是良好的电绝缘体。但当
.
16
处在
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
高温熔融状态时，正负离子在外电场作用 下可以自由运动，即呈现离子导电性。
2.共价键
（1）通过共用电子对形成稳定结构
.
13
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
三.结论
1.原子核周围的电子按照四个量子数的规定 从低能到高能依次排列在不同的量子状态 下，同一原子中电子的四个量子数不可能 完全相同。
金属材料概论第三章ppt课件.ppt
体心立方
面心立方
体心立方
第三节 合金的结晶与相图
合金的应用比纯金属广泛得多
→ 因为合金的强度、硬度、耐磨性等机械性能比纯 金属高许多；某些合金还具有特殊的电、磁、耐 热、耐蚀等物理、化学性能。
学习内容： 一 概念 二 合金相结构 三 二元合金相图
一 概念
1·合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经 熔炼或烧结、或采用其它方法组合而成的具有 金属特性的物质。
如果在结晶过程中只有一颗晶核并长大，而不出 现第二颗晶核．那么由这一颗晶核长大的金属， 就是一块金属单晶体。
2、形核和长大 形核： 均质形核：由熔液自发形成新晶核，液体中出现新
相晶核的几率是相同的→ 自发形核
异质形核：新相优先出现于液相中的某些区域的 形核方式 → 非自发形核←杂质（未熔 质点）
长大： 长大过程实质：液体中金属原子向晶核表面迁移过程 长大条件：过冷度
∵结晶初期生成的微小晶粒与
液相间的平衡温度低于大晶
体与液相间的平衡温度— 小
ห้องสมุดไป่ตู้晶体的熔点<大晶体的熔点 温
度
而通常金属的熔点是与大晶 T
Tm=T大晶粒
△T Tn=T小晶粒
体相对应的 → 结晶过程只能
在金属熔点以下的温度进行
∴过 冷条件下发生！
时间τ
②结晶过程中晶核数目越多，凝固后晶粒数目也越多， 晶粒越细小；反之，晶粒数目越少，晶粒越粗大；
2·组元：组成合金最基本的、独立的物质，简称为元。 一般指组成合金的元素，或稳定的化合物。
例如：黄铜的组元是铜和锌；碳钢的组元是铁和碳， 或是铁和金属化合物Fe3 C
黄铜:Cu与Zn的合金。Zn的含量越高，其强度也较高，
材料概论绪论课件
研究开发高强度、高韧性、耐 腐蚀的金属材料，如钛合金、
铝合金等。
材料的复合化
01
02
03
04
金属基复合材料
利用金属与非金属材料的复合 ，获得具有优异性能的复合材
料。
陶瓷基复合材料
利用陶瓷与非金属材料的复合 ，提高陶瓷材料的韧性和抗冲
击性能。
高分子基复合材料
利用高分子与无机非金属材料 的复合，获得具有优异性能的
高分子复合材料。
纳米复合材料
利用纳米技术与高分子、陶瓷 、金属等材料的复合，获得具
有纳米尺度的复合材料。
生物材料的发展
生物相容性材料
研究开发与生物体相容的 材料，用于医疗器械、人 工器官等领域。
生物降解材料
研究开发能够在生物体内 降解的材料，用于药物载 体、手术缝合线等领域。
生物活性材料
研究开发具有生物活性的 材料，如生物活性玻璃、 生物活性陶瓷等。
材料科学的分类
总结词
材料科学主要分为金属材料、无机非金属材料、高分 子材料和复合材料等。
详细描述
金属材料是指以金属元素或以金属元素为主组成的材料 ，具有导电、导热等优良性能，广泛应用于工业、建筑 和日常生活中。无机非金属材料是指以非金属元素或以 非金属元素为主组成的固体无机材料，如陶瓷、玻璃、 水泥等，具有耐高温、耐腐蚀等特性。高分子材料是由 大量分子链组成的材料，如塑料、橡胶、纤维等，具有 质轻、绝缘等特性。复合材料是由两种或多种材料组成 的新型材料，通过复合可以获得单一材料所不具备的性 能。
材料的回收与再利用
资源节约
通过材料的回收与再利用，可以减少对新资源的 需求，从而节约资源，降低开采对环境的影响。
减少污染
回收与再利用可以减少废物的产生，从而降低对 环境的污染。
铝合金等。
材料的复合化
01
02
03
04
金属基复合材料
利用金属与非金属材料的复合 ，获得具有优异性能的复合材
料。
陶瓷基复合材料
利用陶瓷与非金属材料的复合 ，提高陶瓷材料的韧性和抗冲
击性能。
高分子基复合材料
利用高分子与无机非金属材料 的复合，获得具有优异性能的
高分子复合材料。
纳米复合材料
利用纳米技术与高分子、陶瓷 、金属等材料的复合，获得具
有纳米尺度的复合材料。
生物材料的发展
生物相容性材料
研究开发与生物体相容的 材料，用于医疗器械、人 工器官等领域。
生物降解材料
研究开发能够在生物体内 降解的材料，用于药物载 体、手术缝合线等领域。
生物活性材料
研究开发具有生物活性的 材料，如生物活性玻璃、 生物活性陶瓷等。
材料科学的分类
总结词
材料科学主要分为金属材料、无机非金属材料、高分 子材料和复合材料等。
详细描述
金属材料是指以金属元素或以金属元素为主组成的材料 ，具有导电、导热等优良性能，广泛应用于工业、建筑 和日常生活中。无机非金属材料是指以非金属元素或以 非金属元素为主组成的固体无机材料，如陶瓷、玻璃、 水泥等，具有耐高温、耐腐蚀等特性。高分子材料是由 大量分子链组成的材料，如塑料、橡胶、纤维等，具有 质轻、绝缘等特性。复合材料是由两种或多种材料组成 的新型材料，通过复合可以获得单一材料所不具备的性 能。
材料的回收与再利用
资源节约
通过材料的回收与再利用，可以减少对新资源的 需求，从而节约资源，降低开采对环境的影响。
减少污染
回收与再利用可以减少废物的产生，从而降低对 环境的污染。
材料学概论绪论PPT课件
第25页/共89页
结束动画图片
聚丙稀短纤维
一些典型的高聚物材料
第26页/共89页
结束动画图片
合成橡胶轮胎
第27页/共89页
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衣服 纤维
第28页/共89页
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三、聚合物的应用
塑 钢 窗
塑料的应用
第29页/共89页
结束动画图片
塑 料 的 应 用
第30页/共89页
结束动画图片
塑料的应用
往往伴随化学变化。 • 材料的特点往往是为获得产品，一般从材料
到产品的转变过程不发生化学变化。
第6页/共89页
3. 材料与物质
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。
第7页/共89页
材料重要性
b. 导体材料，电线芯（铜） c. 工具
第79页/共89页
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)
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.
《材料科学概论》课件
陶瓷材料的应用
总结词
耐高温、硬度高
详细描述
陶瓷材料具有优良的耐高温和硬度高的特性，广 泛应用于高温炉具、航空航天、机械等领域。
总结词
绝缘性好、化学稳定性高
陶瓷材料的应用
详细描述
陶瓷材料具有良好的绝缘性能和化学稳定性，能够适应各种恶劣 环境下的使用需求。
总结词
生物容性和生物活性，能够促进骨组织 再生和修复。
02
CATALOGUE
材料的性质
材料的物理性质
导热性
光学性质
描述材料传输热量的能力。金属通常 具有良好的导热性，而隔热材料如玻 璃纤维或泡沫则具有较低的导热性。
涉及材料对光的吸收、反射和折射等 特性。例如，镜子利用玻璃的高反射 性，而透明玻璃则允许光线通过。
电导率
衡量材料传导电流的能力。金属是电 的良导体，而塑料和陶瓷则是电的不 良导体。
材料的化学性质
耐腐蚀性
材料抵抗化学物质（如酸、碱、 盐等）腐蚀的能力。例如，不锈 钢因其抗腐蚀性而在许多应用中
得到使用。
抗氧化性
材料在高温下抵抗氧化（即生锈或 腐蚀）的能力。某些金属如金和铂 具有很高的抗氧化性。
稳定性
材料在各种环境条件下保持其化学 性质的能力。例如，食盐在水中溶 解，但在干燥条件下会结晶。
高分子材料的应用
总结词
质轻、强度高
VS
详细描述
高分子材料具有质量轻、强度高的特点， 能够有效地减轻产品重量，提高使用性能 。
高分子材料的应用
总结词
绝缘、耐腐蚀
详细描述
高分子材料具有良好的绝缘性能和耐腐蚀性 ，能够适应各种复杂环境下的使用需求。
高分子材料的应用
总结词
《高分子材料概论》PPT课件
机
雷达发射能量
雷达
吸波材料
隐形飞机的原理
h
10
h
11
材料的分类
分类三：按性能分
功能材料
集成电路 芯片
单晶硅
h
LED
形状记忆材料
12
材料的分类
分类四：按应用与发展分
材料
传统材料 新材料
超 导 电 缆
h
普 通 钢 管 纳 米 铜
13
材料的地位和作用
当代文明
信材能 息料源
新材料 信息技术 生物技术
2.6
2.4
2.2
2
陶瓷
1.8
1.6
1.4
1.2
1
1750
1800
1850
1900
1950
2000
年份 高速钢
h
36
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
6
悬浮
5
磁分离 列车
装置
4
小型
中容量永磁飞轮
3 产生磁场/T
2 液氢 制品
1 搬运 装置
研究用 马达
电流 磁体 料品制 引线 液体燃
小容量永磁飞轮
磁屏蔽 悬浮
发动机
轴承
发动 机
0 1996
2000
2005
高温超导块材的应用领域的扩大与其产生磁场的关系
h
37
新材料技术是社会现代化的先导
21世纪重点发展的高技术领域的进展 与趋势 21世纪重点发展的高技术领域的材料 选择
新材料技术是高技术发展的基础
h
38
21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势
高分子材料概论
Engineering Science
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2021/2/28
DJTU Materials Science & Engineering
6
2021/2/28
DJTU Materials Science & Engineering
7
Firestone 燧石
Pottery 陶器
2,500,000-5,000 BC 10,000 BC
Natural Au &. Cu 5,500 BC
Lead
3.5 million
Nickel 839 thousand
Mg
350 thousand
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
课程背景（课改）
1）参照国外材料学科教学经验，专业课前移； 2）部分采用国外课件，了解国外教学内容、方法； 3）部分课件采用英文表述方法，便于将来学术交流； 4）根据情况，对部分教材内容进行适当调整； 5）预先建立完整材料学概念，提高后续基础与专业课主动性、目的性。
2021/2/28
1
COURSE MATERIALS
2021/2/28
DJTU Materials Science & Engineering
11
ELEMENTS IN EARTH’S CRUST
Oxygen
46.60 %
Silicon
27.70
Aluminum
8.13
Iron
5.00
Calcium
3.63
Magnesium
2.09
Titanium
1,000BC-1450 AD Bessemer, Steel Electrochemical, Al
1855 AD
1886 AD
Nylon, 1939 AD
2021/2/28
integrate circuit， High T Superconductor,
1958 AD
1987 AD
DJTU Materials Science & Engineering
---------------------------------------------------
•Bauxite
101 million
•Coal
4,573 million
•Iron ore
943 million
•Cement
1121 million
•Diamond
44.2 million carats
3
本次课主要内容:
1 材料科学与工程概况
1.1 材料科学与工程的内容 1.2 材料的定义与分类 1.3 材料的键合与性能 1.4 材料的应用
2021/2/28
DJTU Materials Science & Engineering
4
2021/2/28
5
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
10
• 1986年《科学的美国人》杂志指出“材料科学的进步决定 了经济关键部门增长速率的极限范围。”
• 1990年美国总统的科学顾问Allany. Bromley明确指出“材 料科学在美国是最重要的学科”。
• 1991年日本为未来工业规划技术列举的11项主要项目中有 7项是基于先进材料基础之上。
• 材料科学历来是技术进步的支柱和物质基础！
200毫克
2021/2/28
DJTU Materials Science & Engineering
13
WORLD PRODUCTION OF METALS (TONS)
Steel 1,200.0 million
Aluminum 18.0 million
Copper
8.8 million
0.44
Hydrogen
0.14
Phosphorus
0.11
Manganese
0.095
…..
Carbon
0.02
Total
>93.00%
2021/2/28
DJTU Materials Science & Engineering
12
World Production of Materials
Production of Materials (tons)
2021/2/28
2
成绩考核： 1 平时成绩 20%，笔记、听课纪律； 2 考核成绩80%（课程结束时）； 3 考勤，不定期点名。
Contact E-mails: Si Wei: siwei@
Gao Hong: taoci@
2021/2/28
DJTU Materials Science & Engineering
First Casting of Cu First melting fresco壁画 Bronze Age
4,000 BC
In Egypt 3,500 BC
2,000 BC
2021/2/28
DJTU Materials Science & Engineering
8
Earliest iron-product
• Required textbook: • 材料概论，徐晓虹主编，高等教育出版社，普通高等教育“十五”国
家级规划教材，2006。
• References: 1）Materials Science and Engineering: An Introduction
W.D. Callister, Jr., 7th edition, John Wiley and Sons, Inc. (2007). 2）Essentials of Mterials Science and Engineering，(材料科 学 与 工 程 基 础 ） ， 4th edition, Donald R. Ashkeland, Pradeep P. Phule, 清华大学出版社，2005。
9
Hip Implant 人工骨
Array of micro-lasers 5x5 microns 显微激光阵列
2021/2/28
nanometers Si wires
emit visible light 可发射可见光的纳米硅线
X-33 plane prototype 美国空天飞机原型机
DJTU Materials Science & Engineering