武汉理工大学材料概论 Chap.1-summary
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案第一章绪论1、仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？2、为什么金属具有良好的导电性和导热性？3、为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？4、铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？5、为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。
6、描述不同材料常用的加工方法。
7、叙述金属材料的类型及其分类依据。
8、试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜钢筋混凝土橡胶氯化钠铅-锡焊料沥青环氧树脂镁合金碳化硅混凝土石墨玻璃钢9、Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？第二章晶体结构1、解释下列概念晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z 轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。
3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：（001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（322）与[236]，（257）与[111]，（123）与[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321]4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。
MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。
材料概论
The Second Period: 100 AD through 400-500 AD
Glassblowing technique discovered, and glass manufacture becomes a more practical process.
The Third Period: 400-500 AD ~ 1200 AD
1959
1970
Classification of glasses according to compositions 玻璃的分类: 按成份分
Oxide glasses Chalcogenide Glasses (硫属化物玻璃) 特种玻璃 Thioborate glasses (B2S3) (硫硼玻璃) 是指除日用玻璃以外的、采用精制、高纯或新型 Halide glasses (BeF2, ZnCl2 etc.) (卤化物玻璃) 原料，或采用新工艺在特殊条件下或严格控制形
成过程制成的一些具有特殊功能或特殊用途的玻 Heavy metal fluoride glasses (ZrF4) (重金属氟化玻璃) 璃，也包括经玻璃晶化获得的微晶玻璃。 （1）使玻璃具有特殊的功能；
Oxy-halide glasses (氧卤玻璃) Oxynitride glasses (氧氮玻璃)
1
《材料概论》 Introduction to Materials
INTRODUCTION TO MATERIALS
Ch. 4,
Glass
武汉理工大学 材料科学与工程学院
Most time, we did not realize
Can you count how many things in this classroom that are made from glass ?
材料概论chaper 1
Who are Materials Scientists and Engineers
（审美观）
（可靠性和质量）
Why study materials science and engineering • To learn materials • To select materials • To design materials
MSE
• The “engineering”, on the other hand, deals with use of the science in order to develop（开 develop 发）, prepare, modify, and apply materials to meet specific needs.
Materials for Aircraft
the first aircraft at the beginning of 1930’s 1970’s pure Al Al alloy C-C composites
Material Maturity Curve
1.2 Materials Cycle
Fabricating products andsystems
Extracting Raw Materials
• The manufacturer（制造业者） begins with raw materials such as crude oil, natural gas, trees, and cotton to make chemical compounds such as ethane, trichloromethane, hydrogen fluoride, and include ethylene chloride. • From these raw materials, monomers (single molecules) are produced and include ethylene, methylmethacrylate, and vinyl chloride.
武汉理工大学,工程材料总复习[1]
![武汉理工大学,工程材料总复习[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/1d96c0b571fe910ef02df833.png)
可切 焊削 性加
工 性
Tuesday, 26 November 2019
School of Materials Science and Engineering
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工程材料
WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Tuesday, 26 November 2019
School of Materials Science and Engineering
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工程材料
WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
（14）掌握表面淬火和渗碳的基本原理工艺、目的应 用、表面和心部的组织和性能；
(15) 了解合金元素在钢中的主要作用； （16）掌握碳钢的牌号，知道它们的用途； （17）熟悉合金钢的编号原则和方法，会从钢号判断 出它的种类、大致化学成分、主要用途性能特点、及 应该进行的热处理； （18）懂得石墨形态对铸铁性能的影响，常用铸铁的 分类、牌号，主要用途。
塑性变形(单晶体、多晶体)
热处理(普通热处理四把火、表面 热处理)
加工工艺
化学成分 组织结构 性能
应用
非合金钢、合 金钢
含石墨铸铁
纯金属 合金
使用性能 工艺性能
有色金属及 其合金
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School of Materials Science and Engineering
四、学习（复习）要点 重点章节： 第2.1 ～2.2章为第2.2章铁碳合金相图奠定基础，(第2.2 章为前两章节的应用和拓展——重点内容）、第2.4章( 钢的热处理，其中四把火及应用——重点内容）、第3 章[其中各种材料(包括碳钢、合金钢、铸铁和有色金属) 的编号原则，常用材料的热处理特点，使用状态的组织 及应用——重点内容]、第8～10章（工程材料的合理选 用和典型零件的加工工艺路线尤其是热处理工艺在整个 加工路线中位置的设计——重点内容） 其中第3章和第8～10章可以看作是第2.2章和第2.4章知 识的综合应用，因此第2.2章和第2.4章的知识对整个课 程的学习和把握尤为重要。
武汉理工大学材料科学基础课件全上
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材料是当代文明的三大支柱之一
材料、能源、信息是当代社会文明和国民经 济的三大支柱，是人类社会进步和科学技术发展 的物质基础和技术先导。
绪论—材料引言
什么是材料?
材料与人类文明
什么是材料科学？
0.1 材料分类
0.2 组成-结构-性质-工艺过程之间的关系
1
什么是材料?
世界万物， 凡于我有用者，皆谓之材料。材料 是具有一定性能，可以用来制作器件、构件工具、 装置等物品的物质。材料存在于我们的周围与我们 的生活我们的生命息息相关材料是人类文明、社会 进步科技发展的物质基础。
按物理效应分为：压电材料、热电材料、铁电材料、非线 性光学材料、磁光材料、电光材料、声光材料、激光材料 等。
按用途分为：电子材料、电工材料、光学材料、感光材料、 耐酸材料、研磨材料、耐火材料、建筑材料、结构材料、 包装材料等。
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0.1.1 按化学组成（或基本组成）分类：
1. 金属材料 2. 无机非金属材料 3. 高分子材料（聚合物） 4. 复合材料
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按矿物组成分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石 质、橄榄石质、尖晶石质、含碳质、含锆质耐火材料及特 殊耐火材料；
按制造方法分为天然矿石和人造制品； 按形状分为块状制品和不定形耐火材料； 按热处理方式分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品；
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表0-2 中国日用瓷分类标准
类
别
性质及特征
吸水率 （%）
ห้องสมุดไป่ตู้特征
武汉理工工程材料2第一章课件.
A′
O A x
C B
y OB： B点：1,1,0 → ［110］ OB′： B′点：1,1,1 → ［111］
• 注意：
• 一个晶向指数并不表示一个晶向，而是一组原子 排列相同、相互平行的晶向。 • 晶向指数[u v w]中如果某一个数字为负，则将 负号标注在该数字的上方。
• 如果两个晶向指数的数字相同而正负号相反，则 这两个晶向相互平行，方向相反，可用同一个晶 向指数来表示。
（1）体心立方晶格 （body-centred cubic） 体心立方金属有-Fe、W、V、Mo等。
体心立方晶胞
晶格常数：a=b=c； ===90
晶胞原子数：2
2=1+8×1/8
原子半径： Z
c
a a
X
致密度：0.68
a
2r
b
Y
致密度= Va/Vc， 其中Vc:晶胞体积a3； Va:晶胞内原子总体积 为24r3/3。
第1章 材料的结构与性能
1.1 1.2 金属材料的结构与组织 金属材料的性能
1.3
1.4
高分子材料的结构与性能(第四章介绍)
陶瓷材料的结构与性能(第四章介绍)
1.1
金属材料的结构与组织
纯金属的晶体结构
1.1.1
1.1.2
合金的晶体结构
金属材料的组织
1.1.3
1.1.1
纯金属的晶体结构
1．三种常见的晶体结构 2．晶面和晶向
3．金属晶体的特性
4．晶体缺陷
●晶体的概念
晶体—— 材料中原子（离子、分子）在三维空间呈规则，周期性重复排列。 非晶体—— 原子（离子、分子）无规则堆积，也称为 “过冷液体” 。 晶体：金刚石、NaCl等。 非晶体：蜂蜡、玻璃等。
材料概论英文版 武汉理工大学
Material: Solids used by man kind to produce items which constitute the support for his living environmentCharacteristics of materials◆Have certain compositions;◆Can be processed;◆With certain shape and color;◆Can be used and reused or recycled.◆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。
材料性能的决定因素◆组成材料的各元素的原子结构，◆原子间的相互作用、相互结合，◆原子或分子在空间的排列分布和运动规律,◆原子集合体的形貌特征。
Classification of materials◆Atomic structures◆Nature of chemical bonds:☐ Metallic bond 金属键☐ Ionic bond 离子键☐ Covalent bond 共价键☐ Secondary bond 次价键☐ Van der Waals bond 范德华力☐ Hydrogen bond 氢键Classification:◆metals and their alloys:- metallic bonding◆Organic polymers: Covalent bonding & secondary bonding◆Ceramics:Ionic bonding & covalent bondingMetals and their alloys:◆ are good conductors of heat and electricity;◆ are opaque to visible light;◆ are hard, rigid;◆ can undergo plastic deformation◆ have a high melting temperature (Tm).Organic polymers:◆made up of long-chain molecules;◆ are electrical and thermal insulators;◆ are light and easily formable;◆ the best-known organic polymers are:☐ poly (vinyl chloride) (聚氯乙烯，PVC);☐ polyethylene (聚乙烯，PE);☐ polystyrene (聚苯乙烯，PS)。
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
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covalent
ionic
metallic
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Inorganic and Non-metallic Materials Wide term: ceramics Including: glass, cement &concrete, pottery &
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4. Material Science and Engineering Materials science & engineering (MSE): • inventing new materials • investigation of a material’s structure • improving materials by developing a deeper understanding of microstructure ~ composition ~ processing relationships.
• Physical properties: electrical, magnetic, optical, thermal
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Structure • On an atomic level, structure encompasses
the organization of atoms or molecules relative to one another. Processing • synthesis: how materials are made from naturally occurring or man-made chemicals. • processing: how materials are shaped into useful components
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3. Properties mechanical properties determine : ➢ how well the material performs in service ➢ the ease with which the material can be formed into a useful shape
Inorganic & Non-metallic, Metallic Polymers, Composites 1.3 Substances, Resources and Materials 1.4 Structure ~ Properties ~ Processing 1.5 Material Science and Engineering 1.6 Latest Development & Tendency
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1. Definition Materials: • consist of discrete discrete particles • having a submicroscopic size • their behavior is determined by atomic theories Materials are defined as:
porcelain, refractory Consisting of: metallic & nonmetallic elements Structure: crystalline or noncrystalline Properties: • high hardness • high-temperature strength • brittle • good heat and wear resistance
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Metallic Materials Properties: • good thermal and electrical conducting • not transparent to visible light • a lustrous appearance • quite strong • ductile
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Polymers consist of organic (carbon-containing) long molecular chains or networks.
Properties:
• electrical insulators
• low density
• extremely flexible
solids used by man to produce items which constitute the support for his living environment.
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2. Types of materials: based on the structure, the nature of the atomic bond
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The four basic aspects of materials science and technology
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Questions：
1. What are the differences in chemical bonding between ceramics and polymers? And what are the differences in properties between these two materials?
Structure: crystalline structure the atoms are arranged in an orderly manner.
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Types of metals: • ferrous metals: steels and cast irons • nonferrous metals: do not contain iron aluminum, copper, zinc, titanium, nickel
2. What is the same feature in microstructures for ceramics and metals? Please explain this.
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• low softening temperC, H, nonmetallic elements
Types: plastics, rubber, fiber
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Composites Consisting:
a selected filler or reinforcing material and a compatible resin binder composites do not dissolve in each other, and they can be physically identified by an interface between them.
Introduction to Materials
材料概论
September 2017
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Chapter 1 Introduction to Materials
1.1 A Brief History of Materials 1.2 Definition & Classification of Materials