材料科学概论
材料科学概论考点总结
材料科学概论考点总结1·材料: 材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质(Materials is the stuff from which a thing is made for using.)2·材料的分类及类型:按服役领域分类：结构材料 (受力，承载)，功能材料 (半导体，超导体以及光、电、声、磁等)按化学组成分：金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料按材料尺寸分：零维材料，一维材料，二维材料，三维材料按结晶状态分：晶态材料，非晶态材料，准晶态材料3·材料科学：是一门以实体材料为研究对象，以固体物理，热力学，动力学，量子力学，冶金，化工为理论基础的交叉型应用基础学科。
4·材料的发展要素：材料的成分、组织结构、合成加工、性质与使用性能5·材料的力学性能：弹性模量，强度，塑性，断裂韧性，硬度6·塑性变形：材料在外力作用下产生去除外力后不能恢复原状的永久性变形称为塑性变形。
塑性变形具有不可逆性7·能带：满带，空带，价带，禁带8·磁性的分类：磁滞回线： Hc ：矫顽力 Hm：饱和磁场强度Br ：剩余磁感应强度 Bs：饱和磁感应强度9·不同材料的热导率特性：金属材料有很高的热导率，无机陶瓷或其它绝缘材料热导率较低，半导体材料的热传导，高分子材料热导率很低10·固溶体：合金的组元以不同的比例相互混合混合后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的相同这种相就称为固溶体.11·断裂韧度：是衡量材料在裂纹存在的情况下抵抗断裂的能力12·影响断裂失效的因素：（1）材料机械性能的影响（2）零件几何形状的影响（3）零件应力状态的影响（4）加工缺陷的影响（5）装配、检验产生缺陷的影响13·穿晶断裂：裂纹在晶粒内部扩展，并穿过晶界进入相邻晶粒继续扩展直至断裂（即蠕变）的抗力；以7001000/2.σ表示700℃下经1000h产生0.2%残余变形量的最大应力23·材料的持久强度：材料在高温长期载荷下对断裂的抗力；以50010000σ表示在500℃下经10000h发生断裂的应力值。
材料科学概论
材料科学概论材料科学是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的学科，是现代工程技术和工业生产的基础。
材料科学的发展对于推动科技进步、促进经济发展具有重要意义。
本文将从材料科学的基本概念、发展历程、研究内容和应用前景等方面进行介绍。
首先，材料科学是一门跨学科的学科，它涉及物理学、化学、力学、工程学等多个学科的知识。
材料科学的研究对象包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料等。
材料科学的研究内容主要包括材料的结构与性能、材料的制备与加工、材料的性能测试与评价以及材料的应用等方面。
其次，材料科学的发展历程可以追溯到人类社会的发展史。
从最早的石器时代、青铜时代到铁器时代，材料的发展推动了人类社会的进步。
随着工业革命的到来，材料科学得到了迅猛的发展，新材料的不断涌现为工业生产和科技创新提供了重要支撑。
材料科学的研究内容主要包括材料的结构与性能、材料的制备与加工、材料的性能测试与评价以及材料的应用等方面。
材料的结构与性能研究主要包括材料的晶体结构、微观结构、宏观结构以及材料的力学性能、热学性能、电学性能、光学性能等。
材料的制备与加工研究主要包括材料的制备工艺、材料的加工工艺以及材料的表面处理等。
材料的性能测试与评价主要包括材料的物理性能测试、化学性能测试、机械性能测试以及材料的可靠性评价等。
材料的应用研究主要包括材料在电子、航空航天、能源、环保、生物医药等领域的应用。
最后，随着科技的不断进步，材料科学的应用前景将更加广阔。
新材料的不断涌现将推动工业生产的转型升级，提高产品的质量和性能。
同时，材料科学的发展也将为环境保护、能源开发、生物医药等领域提供重要支撑，推动社会的可持续发展。
综上所述，材料科学作为一门重要的交叉学科，对于推动科技进步、促进经济发展具有重要意义。
我们应该加强对材料科学的研究和应用，不断推动材料科学的发展，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
材料科学概论
材料科学概论
材料科学概论的内容主要包括以下几个方面：
首先是介绍材料科学的概念，材料科学是应用物理、化学、生物学和工程技术去分析、认识、制造及开发物质结构和性质。
它将物理学，化学，物理化学，物理气体学，有机化学，材料物理，构筑物理结合起来，涉及材料特性，本质式结构，加工方法，安全性等方面，是工程技术解决实际问题的基础。
其次，介绍材料科学的应用领域，材料科学的应用非常广泛，涉及工业，航空，军工，能源，生物技术和计算机技术等，它能提供实际的物理和化学物质的结构与性质的解释，从而更加充分地利用各种材料，满足科研和工业生产所需。
最后，简要概括材料科学和材料工程之间的相互关系，材料科学作为基础科学，提供材料物理和化学的本质，材料工程利用材料科学研究成果，制定适用于特定目的材料性质，实用工程技术，研制出符合市场需求的先进材料，材料科学和材料工程是用于解决实际问题的有效工具。
总之，材料科学涉及到各个方面的物理和化学物质，其应用为工业提供了重要支持，材料科学和材料工程之间的相互关系也一直在发挥着重要作用。
材料科学概论 第二章
质谱仪：可测量分子的分 子量。根据带电粒子在电 磁场中能够偏转的原理， 按物质分子碎片的质量差 异进行分离和检测物质组 成的一类仪器。质谱仪以 离子源、质量分析器和离 子检测器为核心。
8
用于材料成分结构检测的仪器
12
电负性
• 电负性：表示不同元素的原子在分子中吸引电子的能 力。电负性与原子的亲合能和第一电离能之和成正 比,X=0.18(I+Y) • I-第一电离能，原子失去一个电子而成为１价正离子 所需能量。 • Y-亲合能，一个中性原子获得一个电子成为负离子所 放出的能量。 • Cl原子核外带有7个价电子，具有强烈的获得电子的 倾向；而带有1 个价电子的Na则容易失去其价电子。
合成、加工 成分、结构
Hale Waihona Puke 性能环境生态2015-6-25
DJTU Materials Science & Engineering
5
本章主要内容
2.1 材料的成分与组织结构 2.2 材料的合成与加工
2.3 材料的性质与使用性能
2.4 结构材料的失效
6
2.1 材料的成分与组织结构
2.1.1 材料的化学成分
A
1
6 5 4 2 3
B A B A
2015-6-25
39
2）将第二层球对准第一层的 1，3，5位（B层）， 将第三层球对准第一层的 2，4，6位（C层）， 形成ABC ABC周期--面心立方堆积，f.c.c (face-centered cell) ， 配位数 12 ，同层 6，下层各 3，空间利用率74.05% 。
1
《材料科学概论》课件
2 原子结构和元素周期表
通过了解原子的组成和元素周期表，我们可以深入了解材料的基本构成和特性。
3 材料分类和特性
材料可以根据其组成、结构和性能进行分类，不同材料具有各自独特的特性和应用。
材料的加工与性能
1
材料的性能评估方法
2
了解材料性能评估的常用方法，如力学 性能测试、热学性质分析等，以评估材
未来发展趋势
1 材料科学的新挑战
2 人工智能
探讨材料科学在面对新兴技术和需求时所面 临的挑战，如环境友好材料、可持续发展等。
了解人工智能在材料科学中的应用，如材料 设计、加工过程优化等，以推动材料科学的 发展。
学习方法
课程将采用讲座、案例分析和实验等多种教学 方法，帮助学习者全面理解材料科学的概念和 应用。
课程内容
我们将涵盖材料科学的基础知识、加工与性能、 新材料与应用，以及未来发展趋势等内容。
考试评估
学习者将参加期中考试和期末考试，以及完成 课程作业和实验报告，综合评估学习成果。
基础知识
1 材料科学的定义
《材料科学概论》PPT课 件
欢迎来到《材料科学概论》PPT课件！在这个课程中，我们将一起探索材料科 学的世界，了解材料的定义、分类和加工方式，还会探讨材料的性能评估、 新材料与应用，以及材料科学的未来发展趋势。
课程介绍
课程目标
通过本课程，学习者将了解材料科学的基础知 识，培养对材料的分类和性能评估的认知，以 及掌握材料加工方法。
料的可行性和应用潜力。
材料的加工方法
学习不同的材料加工方法，包括冶金和 塑料加工，了解其原理和实际应用。
新材料和的材料研究进展，如纳米材料、新能源材 料等，了解它们带来的革新和应用领域。
(完整版)材料科学概论复习题及答案
复习特种陶瓷—材料的结构—．材料科学—无机非金属材料—失效—特种陶瓷—硅酸盐水泥—热处理—纳米材料判断题1. 低碳钢的硬度及塑性均比高碳钢的高。
错2. 橡胶是在高弹态下使用的高分子材料。
对3. 玻璃是一种晶体材料，它具有透光性、抗压强度高、但脆性大的特点。
错4. 位错、空位、间隙原子都是实际晶体中的点缺陷。
错5. 什么是材料？如何进行分类?材料是指人类社会可接受、能经济地制造有用器件或物品的固体物质。
6. 什么是材料的成分？什么是材料的组织？什么是材料的结构？材料的成分是指组成材料的元素种类及其含量，通常用质量分数（w），也可以用粒子数分数表示。
材料的组织是指在光学显微镜或电子显微镜下可观察到，能反应各组成相形态、尺寸和分布的图像。
材料的结构主要是指材料中原子的排列方式。
7. 材料科学与工程的四大要素是什么？材料成分，结构，工艺，性能。
8. 传统陶瓷坯料常见的成形方法及生产工艺？9. 什么是高分子材料？高分子材料具有哪些性能特点？高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的。
力学性能：最大的特点是高弹性和黏弹性。
电性能：绝大多数高分子材料为绝缘体。
热性能：绝热性。
10. 什么叫复合材料？按基体材料分为哪几类？复合材料指由两种或更多种物理性能、化学性能、力学性能和加工性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。
复合材料可分为基体相和增强相。
按基体分为树脂基、金属基陶瓷基。
11. 陶瓷由哪些基本相组成？它们对陶瓷的性能有什么影响？晶体相、玻璃相、气相。
12. 简述提高陶瓷材料强度及减轻脆性的途径？13. 按照用途可将合金钢分为哪几类？机器零部件用钢主要有哪些？可分为结构钢，工具钢，特殊钢和许多小类。
轴，齿轮，连接件。
14. 材料典型的热处理工艺有哪些？什么叫回火?退火、正火、淬火、回火。
钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的性能，将其加热Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火。
材料科学概论(3)
2、正火
钢材或钢件加热到Ac3 （亚共析钢）和Acm（过共 析钢）以上30～50℃，保温适当时间后，在空气中均 匀冷却，得到珠光体类组织（一般为索氏体）的热处 理称为正火。 正火与完全退火的主要差别在于冷却速度快，使 钢的组织比较细，一般用于以下几方面： 最终热处理，可以细化奥氏体颗粒，使组织均匀化； 减少亚共析钢中的铁素体，使珠光体含量增多并细化， 从而提高钢的强度、硬度和韧度。对于普通结构钢零 件，力学性能要求不很高时，可以正火作为最终热处 理。 作为预先热处理，截面较大的合金结构钢件，在淬火 或调质处理（淬火＋高温回火）前常进行回火，以消 除代状组织等，并获得细小而均匀的组织。 改善切削加工功能，低碳钢或低合金钢退火后硬度太 低，不便于切削加工。正火可提高其硬度，改善切削 加工功能。
（3）铸钢： 铸钢牌号的表示是在数字前“ZG”，数字则代表钢 中碳的平均质量分数（以万分数表达）。例如ZG25， 表示w(C)＝0.25%的铸钢。铸钢可用来制造形状复杂而 需要一定强度、塑性和韧度的零件，如起重运输机中的 齿轮、联轴器及重要的机件。
（4）碳素工具钢：
碳素工具钢的w(C)＝0.65～1.35%，钢号用碳的平均 质量的千分数表示，并在前冠以“T”字。例如T9是w(C) ＝0.90%的碳素工具钢。 碳素工具钢均为优质钢，若属于高级优质钢，则在 钢号后标注“A”字。碳素工具钢主要用来制造各种刃具、 量具、模具等。
钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的性能，
（1）钢在回火时的组织转变：钢淬火后得到的是不稳定的马氏体和 残余奥氏体。回火加热能促进其发生转变。根据转变过程和形成 的组织，回火可分为4个阶段： 第一阶段（200℃以下）马氏体分解。在200℃以下加热时，马氏体 中的碳以ε碳化物的形式析出，而使过饱和度减小，正方度降低， 形成的组织为回火马氏体。 第二阶段（200～300℃）残余奥氏体分解。马氏体不断分解为回火 马氏体，体积缩小，降低了对残余奥氏体的压力，使之转变为下 贝氏体，下贝氏体和回火马氏体本质相似。残余奥氏体从200℃ 开始分解，到300℃基本完成，得到的下贝氏体不多，所以这个 阶段的组织主要是回火马氏体。 第三阶段（250～400℃）回火托氏体的形成。马氏体和残余奥氏体 在250℃以下分解形成ε碳化物和过饱和度较低的α固溶体后， 继续升高温度时，过饱和固溶体很快转变成铁 素体；亚稳
材料科学概论作业题
1、简述传统材料与新型材料之间的辨证关系传统材料是指已经成熟而且在工业生产中已大批量生产的材料。
新型材料是指那些已在发展，具有优异性能和应用前景的材料。
传统材料可通过采用新技术、提高技术含量、大幅度增加附加值而变成新材料。
新型材料经过长期生产和应用可转变成传统材料。
传统材料是新型材料的基础，新型材料是传统材料的推动力。
2、按物化成分可将材料分为几大类？他们的性能特征取决于什么？按物化成分可将材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料。
它们的性能特征主要取决于化学键。
3、解释材料、材料科学与工程材料：是指人类社会可接受、能经济地制造出有用器件或物品的固体物质。
材料科学与工程：是研究材料组成与结构、合成与制备性质和使用性能以及它们之间的关系。
4、简述合金中两个基本相即：固溶体和化合物的特征及分类？固溶体特征：溶质原子占据溶剂原子晶体中所占部分位置或溶入到溶剂空隙中，并保持溶剂的晶体结构类型。
化合物特征：①产生位置总是总是处于固溶体之间的中间位置，也称中间相。
②中间相大多为金属化合物。
③中间相的结合键是各种化学键的混合。
④中间相可用化学式表示，但大多数中间相不遵循化学价规则。
⑤中间相性能：硬而脆，有些具有特殊功能。
固溶体分类：主要为置换型固溶体和间隙型固溶体，置换型固溶体可能是无限固溶体（如Ag-Au、Au-Cu、Mo-W、Cu-Ni、Ni-Fe、Fe-Cr、Au-Ni），而间隙型固溶体只能是有限固溶体(Cu-Zn、Ag-Zn)。
化合物分类：正常价化合物—按化合价规律形成（Mg2Si、Mg2Sn、Mg2Pb、BaSe）电子价化合物—按电子浓度规律形成（Cu3Al、Cu5Sn）间隙化合物—过渡金属+小半径非金属元素（C、N、H、O、B）当r非/r金＜0.59时——间隙相（过渡金属+ N或H、WC、TiC、VC）当r非/r金＞0.59时——复杂结构的间隙化合物[（过渡金属+B）、（Cr、Mn、Fe+C）]5、根据所学知识，在进行产品设计时应考虑哪些方面的因素？在进行产品设计时：首先应考虑产品的使用性能和服役环境。
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Valve [vAlv]
Gasket [5^Askit] 垫圈, 衬垫
spring wire
B Ceramics [si5rAmiks]
1 . Refractory [ri5frAktEri]
Difficult to melt or work; resistant to heat.
2 . fracture toughness 断裂韧度
3 . crystalline[5kristElain]
Being, relating to, or composed of crystal or crystals.
• Characteristics(metallic 金属的，金属性的) • It is strong and can be readily formed into
practical shapes . • Ductile [5dQktail] —permanent deformability • metallic luster • electric conductor
• a . Metals metallic bond • b . Ceramics (glass) ionic [aI5RnIk] and
covalent [kEu5veilEnt] bond
• c . Polymers covalent and Van der waals
bond
• d . Composites • e . semiconductors
science
II. The structural materials
III. The electronic and magnetic
materials
materials
IV. Materials in engineering design
engineering
• Nature of materials’ properties
engineering
Key word
• Alloy [5AlCi]
• Atomic-scale-architecture
• Brittle [5britl] • Ceramic [si5rAmik] • Composite [5kCmpEzit, -zait] • Concrete [5kCnkri:t]
• Conductor
• Crystalline [5kristElain] adj. • Devitrified [di:5vitrifai] • Ductility [dQk5tiliti]
• Electronic and magnetic material
• Element [5elimEnt] • Fiberglass [5faIbE^lB:s]
4 . Devitrify [di:5vitrifai]
To cause (a glassy material) to become crystalline and brittle.
5 . solution
A homogeneous mixture of two or more substances, which may be solids, liquids, gases, or a combination of these.
Introduction to Materials Science and
Engineering
Guan Rui-fang
材料与新技术革命
材料与国防现代化
• This book is divided into four
major sections
I. The fundamentals
A Metals
1 . i.e. Latin， the written abbreviation for id est ,
也就是，即。 读作：that is 2 . state-of-the-art
技术发展水平，现代化的。 3 . superplastic.
超塑性的,超塑性材料(制)的
Structural steel
Key word
• Glass • Glass-ceramic • Insulator • Materials science and engineering • Materials selection • Metallic
• Microcircuitry [5maIkrEJs\:kIt]
• Microscopic-scale architecture • Noncrystalline
• Microscopic or submicroscopic structure
• Engineering design
Chapter I Materials for Engineering
1.1 Types of materials 1.2 From structure to properties 1.3 Selection of materials 1.4 Materials science and
• The ceramics is derived from Greek word “keramic” which means an art of potter .
Include :
• Nonmetallic [5nCnmi5tAlik]
Key word
• Oxide
• Periodic[piEri5Cdik]
table
• Plastic
• Polyethylene [7pCli5eWili:n]
• Polymer
• Property • Refractoryaterial • wood
• Silica硅石，SiO2
• Silicate]硅酸盐
• Silicon硅元素
• Steel
1.1 Types of materials
What materials are available to me ?
Five categories