材料科学与基础
材料科学基础知识
材料科学基础知识一、概述材料科学是一门涉及材料的结构、性能、制备和应用的学科。
在现代科学技术发展中，材料科学起着重要的作用。
材料科学的发展涉及多个学科领域，如物理学、化学、工程学等。
本文将介绍材料科学的基础知识，包括材料分类、结构与性能关系、制备方法等。
二、材料分类根据材料的组成和性质，可以将材料分为金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料四大类。
1. 金属材料：金属材料具有良好的导电性和导热性，常见的金属材料有铁、铝、铜等。
金属材料的特点是强度高、可塑性好。
2. 陶瓷材料：陶瓷材料具有较高的熔点和硬度，常见的陶瓷材料有瓷器、玻璃等。
陶瓷材料的特点是脆性大、电绝缘性好。
3. 聚合物材料：聚合物材料是由高分子化合物组成的，常见的聚合物材料有塑料、橡胶等。
聚合物材料的特点是具有良好的可塑性和耐腐蚀性。
4. 复合材料：复合材料是由两种或多种不同种类材料组合而成的材料，常见的复合材料有纤维增强复合材料、金属基复合材料等。
复合材料的特点是综合性能优良。
三、结构与性能关系材料的结构对其性能有着重要的影响。
以下是常见的结构与性能关系。
1. 晶体结构：晶体是由离子、原子或分子按照一定规律排列而成的有序结构。
晶体的结构确定了材料的硬度、导电性等性能。
2. 硬度与强度：材料的硬度和强度与其原子、分子的排列有关。
晶体结构和材料的晶粒大小会影响材料的硬度和强度。
3. 导电性与绝缘性：材料的导电性与其电子的运动有关。
金属材料具有良好的导电性，而陶瓷材料则具有较好的绝缘性。
4. 磁性与非磁性：材料的磁性与其原子或分子的磁矩有关。
铁、镍等金属具有磁性，而大部分非金属材料则是非磁性的。
四、材料制备方法材料的制备方法经过了长期的发展和探索，现在已经有许多成熟的制备方法。
以下是常见的材料制备方法。
1. 熔融法：熔融法是通过加热材料使其熔化，然后再进行浇铸、凝固等操作来制备材料。
熔融法广泛应用于金属和玻璃等材料的制备过程。
2. 沉积法：沉积法利用化学反应、物理吸附等方法，将原料分子沉积到基材上，形成所需的材料。
800材料科学基础参考书目
800材料科学基础参考书目摘要：一、引言二、材料科学基础的重要性三、推荐的参考书目概述1.《材料科学基础》2.《材料科学基础与应用》3.《材料科学导论》4.《材料科学》5.《材料科学及工程基础》6.《材料科学与工程》四、结论正文：【引言】材料科学是研究材料的设计、制备、性能和应用的一门学科，它在现代科技和工程领域中具有重要的地位。
随着科技的发展，材料科学也在不断拓展和深化，为人们提供了丰富的知识资源。
本文将向您推荐一些在材料科学领域颇具影响力的参考书目，以帮助您更好地学习和理解这门学科。
【材料科学基础的重要性】材料科学基础是材料科学领域中的基石，它涵盖了材料的基本概念、性质、结构和制备方法等方面。
掌握材料科学基础对于学习材料科学的其他分支和实际应用具有重要意义。
【推荐的参考书目概述】以下是一些关于材料科学基础的推荐参考书目：1.《材料科学基础》该书系统地介绍了材料科学的基本概念、性质、结构和制备方法，内容全面，适合初学者入门。
2.《材料科学基础与应用》该书在材料科学基础知识的介绍上，更加注重实际应用，提供了丰富的实例分析，有助于读者将理论知识与实际应用相结合。
3.《材料科学导论》该书以材料科学的发展历程为线索，介绍了材料科学的基本概念、原理和方法，以及各种材料的性能与应用，适合具有一定基础的读者深入学习。
4.《材料科学》该书详细阐述了材料科学的基本原理，包括材料的结构、性能、制备和应用等方面，内容丰富，适合作为教材或参考书。
5.《材料科学及工程基础》该书以材料科学为基础，介绍了材料工程的基本原理和方法，以及各种材料的应用技术，具有很强的实用性。
6.《材料科学与工程》该书全面阐述了材料科学与工程的理论和实践，包括材料设计、制备、性能和应用等方面，适合作为研究生教材或参考书。
【结论】总之，材料科学基础是学习材料科学领域其他知识的重要基石。
以上推荐的书目涵盖了材料科学基础的各个方面，相信对您的学习和研究会有所帮助。
材料科学与工程基础第二版考试必备宝典
材料科学与⼯程基础第⼆版考试必备宝典第1章绪论1.材料科学与⼯程的四个基本要素解:制备与加⼯、组成与结构、性能与应⽤、材料的设计与应⽤2.⾦属﹑⽆机⾮⾦属材料﹑⾼分⼦材料的基本特性解:①⾦属材料的基本特性:a、⾦属键;b、常温下固体,熔点较⾼;c、⾦属不透明,具有光泽;d、纯⾦属范性⼤、展性、延性⼤;e、强度较⾼;f、导热性、导电性好;g、多数⾦属在空⽓中易氧化。
②⽆机⾮⾦属材料的基本性能:a、离⼦键、共价键及其混合键;b、硬⽽脆;c、熔点⾼、耐⾼温,抗氧化;d、导热性与导电性差;e、耐化学腐蚀性好;f、耐磨损;g、成型⽅式:粉末制坯、烧结成型。
③⾼分⼦材料的基本特性:a、共价键,部分范德华键;b、分⼦量⼤,⽆明显熔点,有玻璃化转变温度(Tg)与粘流温度(Tf);c、⼒学状态有三态:玻璃态、⾼弹态与粘流态;d、质量轻,⽐重⼩;e、绝缘性好;f、优越的化学稳定性;g、成型⽅法较多。
第2章物质结构基础1. 在多电⼦的原⼦中,核外电⼦的排布应遵循哪些原则？解:泡利不相容原理、能量最低原理、洪特规则2.电离能及其影响电离能的因素解:电离能:从孤⽴原⼦中,去除束缚最弱的电⼦所需外加的能量。
影响因素:①同⼀周期,核电荷增⼤,原⼦半径减⼩,电离能增⼤;②同⼀族,原⼦半径增⼤,电离能减⼩;③电⼦构型的影响,惰性⽓体;⾮⾦属;过渡⾦属;碱⾦属;3.混合键合实例解:⽯墨:同⼀层碳原⼦之间以共价键结合,层与层之间以范德华⼒结合; ⾼分⼦:同⼀条链原⼦之间以共价键结合,链与链之间以范德华⼒结合。
4、将离⼦键,共价键,⾦属键按有⽆⽅向性进⾏分类,简单说明理由有⽅向性:共价键⽆⽅向性:离⼦键,⾦属键③⾦属键: 正离⼦排列成有序晶格,每个原⼦尽可能同更多的原⼦相结合, 形成低能量的密堆结构,正离⼦之间相对位置的改变不破坏电⼦与正离⼦间的结合⼒,⽆饱与性⼜⽆⽅向性。
②共价键:共⽤电⼦云最⼤重叠,有⽅向性③离⼦键:正负离⼦相间排列,构成三维晶体结构,⽆⽅向性与饱与性5、简述离⼦键,共价键,⾦属键的区别6、为什么共价键材料密度通常要⼩于离⼦键或⾦属键材料⾦属密度⾼的两个原因:第⼀,⾦属有较⾼的相对原⼦质量。
材料科学基础
材料科学基础
材料科学基础是材料理论、实验、应用的交叉学科。
它集成了多学科的实验手段和理论计
算技术，利用理论计算、数理物理和实验技术，研究材料的性能和制备、表征，分析和优
化材料结构和功能性能，以满足材料领域的需求。
基础的材料科学主要包括材料多尺度结构的研究、材料微观机制的研究、材料表面与界面
性质的研究以及材料抗损性表征及改进等。
材料多尺度结构研究是通过研究材料的原子、
分子、晶体等多种尺度结构，探索材料性能及其关联机制。
材料微观机制研究是通过对材
料微细结构、代表性性质进行研究，从原子、分子、晶体分解的角度探究材料行为及影响
其行为的机制；材料表面与界面性质的研究是指利用实验与分子模拟方法，研究材料的表
面和界面结构、化学组分特性及其性能等；材料抗损性表征与改进研究是针对特定工况作
用环境下材料应力损伤、耐磨性能等进行研究，目的是区分材料质变以及失效机制，提出
与改善结构、材料条件等有关的优化技术。
此外，材料科学的基础还涉及其他学科，如物理化学、机械工程、计算机科学、化学工程、材料物理学、有机合成和金属学等，以便从新的视角，综合研究材料的结构、性质、加工
技术、性能表征等。
总之，材料科学基础是一门宽泛而全面的学科，能够涵盖实验、理论计算技术、物理化学
等诸多分支，来研究材料的性能及功能。
未来，随着材料应用的不断发展，材料科学基础
也将在科学研究中发挥重要作用，为材料发展提供重要保障。
材料科学与基础
材料科学与基础
材料科学与基础是材料科学和工程专业的一门基础课程，它主要介绍材料科学的基本概念、基本知识和基本方法。
这门课程包括了材料的分类与性质、材料的加工与制备、材料的结构与性能等内容，为学生打下了扎实的材料科学的基础。
在材料科学与基础课程中，首先介绍了材料的基本概念和基本性质。
材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料等多种类型。
通过学习材料的组成、结构和性能等方面的知识，我们能够更加全面地了解不同材料的特点和用途。
接着，课程介绍了材料的加工与制备技术。
材料的加工与制备是指将原材料通过一系列的物理、化学和机械过程转化为具有特定形状和性能的工业产品。
学习这一部分内容，我们了解了常见的制备方法，例如熔融法、溶液法、沉积法等，并学习了不同加工工艺对材料性能的影响。
此外，课程还介绍了材料的结构与性能。
材料的结构与性能是相互关联的，材料的性能取决于其结构。
学习这一部分内容，我们能够理解材料的内部结构对其力学性能、热学性能、电学性能等方面的影响。
通过学习材料科学与基础课程，我们不仅获得了丰富的材料科学知识，还培养了科学思维和实验技能。
在实际操作中，我们能够运用所学知识分析和解决材料科学领域的问题。
总的来说，材料科学与基础是材料科学和工程专业必不可少的
一门基础课程。
它不仅为学生打下了扎实的材料科学基础，还培养了学生的科学思维和实验技能。
在今后的学习和工作中，这些基础知识和基本方法将为我们提供帮助，并在将来的材料科学研究和工程实践中发挥重要作用。
(完整版)材料科学基础基础知识点总结
第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式2 原子结合键（1）离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。
如氧化物陶瓷。
（2）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。
如高分子材料。
（3）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。
如金属。
金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。
（3）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。
分子晶体：熔点低，硬度低。
如高分子材料。
氢键：（离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如O-H—O（4）混合键。
如复合材料。
3 结合键分类（1）一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。
（2）二次键（物理键）：分子键和氢键。
4 原子的排列方式（1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。
长程有序，各向异性。
（2）非晶体：――――――――――不规则排列。
长程无序，各向同性。
第二节原子的规则排列一晶体学基础1 空间点阵与晶体结构（1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。
图1-5特征：a 原子的理想排列；b 有14种。
其中：空间点阵中的点－阵点。
它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。
描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。
空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。
（2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。
特征：a 可能存在局部缺陷；b 可有无限多种。
2 晶胞图1－6（1）――－：构成空间点阵的最基本单元。
（2）选取原则：a 能够充分反映空间点阵的对称性；b 相等的棱和角的数目最多；c 具有尽可能多的直角；d 体积最小。
（3）形状和大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。
材料科学与工程基础学习心得[5篇范例]
![材料科学与工程基础学习心得[5篇范例]](https://img.taocdn.com/s3/m/952d1310cdbff121dd36a32d7375a417866fc191.png)
材料科学与工程基础学习心得[5篇范例]第一篇：材料科学与工程基础学习心得《材料科学与工程基础》课程研修体会《材料科学与工程基础》是材料专业首要的专业基础课，是学生全面进入专业领域、从基础课到专业课的过渡课程。
它概念多、学科知识面宽、应用基础理论广，既包括基本原理，又涉及工程实践应用，无论是学生学起来，还是教师教起来都相当有难度。
通过学习顾宜教授及其教学团队讲授的《材料科学与工程基础》课程，使我更加深入的了解本课程的教课规律，熟悉了本课程的重点难点知识，对《材料科学与工程基础》油了更深入的了解。
要在有限的学时内使学生能够掌握基本内容，讲授内容要有详有略，有舍有取，对基本概念应讲透，基本原理和方法应精讲，做到重点突出,详略得体。
在本课程中，根据材料成型及控制工程（铸造专业）的教学计划和《材料科学与工程基础》教学大纲，重点讲授晶体学基础、晶体缺陷、相图、扩散及相变等基本知识，对其它内容，例如凝固、固体材料的结构、材料的表面与界面、金属材料的变形与再结晶、材料的变形、高分子材料的结构、固体材料的电子结构与物理性能、材料概论等知识,采用引导自学或简单介绍的方法，让学生在很短的时间内了解相关知识。
部分内容在材料物理专业的其它课程中会做详细讲解。
由于学时不断减少，不能面面俱到，要做到重点突出,兼顾各知识点。
《材料科学基础》各部分内容之间是紧密联系的，因此在上课之初一定要把该门课程的各部分内容让学生有一个整体认识，并说明各部分内容之间的相互关联。
在教学过程中，从一个教学内容转到下一个教学内容时，一定要做好两部分内容之间的衔接工作，因为它起到贯通内容完整性的重要作用。
例如在讲解晶体缺陷时，一定要求学生对晶体结构知识全面掌握，而在讲解扩散与相变时，要求学生对晶体缺陷知识熟练掌握。
在授课进度安排上，一定要保证前一部分内容已经熟练掌握，才能安排后续相关内容的学习。
为了解决这个《材料科学与工程基础》课程内容多，概念多，理论性强的问题，除了授课时要突出重点，讲清难点，课外多做习题外，更新教学手段，采取有效的教学方法，促进学生理解与记忆，帮助学生学习，将是重要的途径。
材料科学基础心得体会1000
材料科学基础心得体会1000材料科学作为一门学科，涉及了广泛的领域，包括材料的制备、性能调控以及应用等。
经过一段时间的学习和实践，我对材料科学有了一些心得体会。
本文将围绕材料的研究与发展、性能测试与表征、材料制备方法等方面进行阐述。
一、材料的研究与发展材料科学是一个非常活跃的领域，随着科技的不断进步，新型材料层出不穷。
在学习材料科学的过程中，我了解到了许多先进的材料研究成果，如碳纳米管、二维材料等。
这些新材料具有独特的物理和化学性质，拥有广泛的应用前景。
而在材料研究领域，我认识到重要的一点是理论与实践相结合。
只有通过理论指导，才能更加深入地理解材料的性质和行为，并将其应用于实际生产中。
二、性能测试与表征对于材料科学的研究，性能测试是一个重要的环节。
通过性能测试和表征手段，我们可以了解材料的物理、化学和力学性质等方面信息。
测试手段包括扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、热分析（TG/DSC）等。
这些手段可以帮助我们分析材料的微观结构和宏观性能，并对材料进行定性和定量的描述。
在进行性能测试与表征时，要注意样品的制备和实验条件的控制，以确保所得到的结果准确可信。
三、材料制备方法材料的制备方法对材料的性能和应用起到至关重要的作用。
在学习材料科学的过程中，我们掌握了各种制备方法，如溶胶-凝胶法、熔融法、电化学沉积等。
每一种制备方法都有其适用的范围和特点，在具体应用中需要根据材料需求进行选择。
制备材料时，不能仅仅追求简便和速度，而要考虑到能够得到理想的材料结构和性能。
综上所述，通过学习材料科学基础课程，我对材料科学有了初步的了解，并形成了一些心得体会。
材料科学是一个不断发展的领域，新材料的研究和应用给我们带来了许多机遇和挑战。
我将继续深入学习和研究材料科学，努力掌握更多的理论知识和实践技能，为材料科学的发展贡献自己的力量。
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B．键性（极化）:Zn++（共价性） Fe++(离子性) C. 晶体结构类型和晶胞大小 D．电价:电价差使置换难（大晶胞中需其它离子补足）
2）间隙型固溶体 ： 较小的原子进入晶格间隙形成的固溶体
Figure 5.5
影响因素： A． 晶格结构的空隙大小 B． 间隙离子进入后需空位或其它高价反电荷离子 以置换方式平衡电中性。
（3）点阵发生畸变，产生压缩和膨胀，形成 应力场，随着远离中心而减弱。 （4）每根位错的滑移面唯一确定。 （5）位错是狭长型的，是线缺陷。
2）螺旋位错：
位错线与滑移方向(柏格斯矢量) 平行 AD ∥ B’B
其电中性由空孔或间隙离子平衡。其结构中存在正离子
空位，与化学式相比缺金属，称缺金属化合物。
此外还有缺氧化合物、金属过剩氧化物和氧过剩氧化物。
3.
根据固溶度划分： 1) 有限固溶体： 固溶度 ＜100% 2) 无限固溶体(连续固溶体)： 固溶度
0-100%
4．根据各组元原子分布的规律性划分：
1) 无序固溶体：组元原子的分布是随机的 2) 有序固溶体：各组元原子分别占据各自的分点阵， 分点阵穿插成复杂的超点阵
2-6 固体中的原子无序
2-6-1 固溶体 杂质原子（或离子、分子）均匀分布（溶）于基质晶 格中的固体 通常特征：杂质和基质原子共同占据原基质的晶格点 阵； 有一定的成分范围 ---- 固溶度 1. 根据相图划分： 1) 端部固溶体(初级固溶体): 包括纯组分的固溶体 相图端部 2) 中部固溶体(二次固溶体): 0＜任一组元＜100％ 相图中部 （无任一组元的结构，以化合物为基）
•离子晶体中的点缺陷 • 肖脱基缺陷： 对于离子晶体，为了维持电性的中性，要出 现空位团，空位团由正离子和负离子空位组 成，其电性也是中性的。 • 弗仑克尔缺陷： 在产生空位时同时产生相同反性电荷的间 隙离子以保持晶体的中性。
晶体中出现点缺陷后，对体系存在两种相反 的影响： • 造成点阵畸变，使晶体的内能增加，提 高系统的自由能，降低了晶体的稳定性； • 增加了点阵排列的混乱度，系统的微观 状态数目发生变化，使体系的组态熵增 加，引起自由能下降。 • 当这对矛盾达到统一时，系统就达到平 衡。
晶体中原子排列的周期性受到破坏的区域，分： 1. 点缺陷：任何方向尺寸都远小于晶体线度的缺陷区 空位 ：(a)无原子的阵点位置 间隙原子：(d)挤入点阵间隙的原子
(b)双空位
肖脱基缺陷 ：(c)离子对空位
弗仑克尔缺陷：(e)等量的正离子空位和正离子间隙
点缺陷的形成：典型方式是热运动，具有足够能量的 原子会离开原来的位置。
12.548 12.686 12.819 12.966
2. 线缺陷(位错) 仅一维尺寸可与晶体线度比拟的缺陷 一或数列原子发生有规则的错排
晶体生长和相变过程常常依赖位错进行
金刚砂晶体生长的螺线
晶体的力学性能与位错密切相关
位错模型的提出 背景 完整晶体塑性变形─滑移的模型→金属晶 体的理论强度→理论强度比实测强度高出几个 数量级→ 晶体缺陷的设想─ 线缺陷（位错） 的模型→ 以位错滑移模型计算出的晶体强度， 与实测值基本相符。
位错的提出是对材料塑性变形研究的结果。
上述过程的微观特征：
1926年弗兰克提出的滑移理论
受力后
1934年M.Polanyi, E.Orowan和G.Taylor差不多同时提 出了位错的局部滑移理论：
1956年门特（J.M.Menter）用电子显微镜（TEM） 直接观察到铂钛花青晶体中的位错。
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2. 根据溶质在点阵中的位置划分： 1) 置换型固溶体： 晶体原 (离)子被其它原(离)子部分代换后形成
置换量不同可：
完全互溶； 部分互溶； 不形成固溶体
Figure 5.5
影响置换因素：下列诸因素相同（近）易置换；否则 难成固溶体 A.离子大小: 同晶型时,半径差 ＜15％，完全互溶 20～40%,部分互溶,难置换
1） 棱位错(刃位错)
位错线是在已滑移面与未滑移 面的交界线 位错线与滑移方向(柏格斯矢量) 垂直
EF ⊥ BB’
位错线的方向，它表明给定 点上位错线的方向，如EF，
用单位矢量ξ表示
刃型位错的几何特征：
（1）位错线与其滑移矢量d垂直，刃型位错可 以为任意形状的曲线，但不能是三维方向的。 （2）有多余半原子面，可分为正和负，多余 半原子面在滑移面以上的位错称为正刃型位错， 反之称为反刃型位错。
点缺陷对晶体性质的影响
（1）比体积
内部原子移到晶体表面，导致晶体体积增 加。
（2）比热容 形成点缺陷须向晶体提供附加的能量，引 起附加比热容。
（3）电阻率的影响
点缺陷会导致晶体的电阻率增大。
淬火温度 T（℃） 300 500 700 1000 1500
12.290 电阻率 ρ*10-8 （Ω ·cm）
•固溶体的判断
固溶体的理论密度：
ρc =
N · A ／ V · NA
Байду номын сангаас
N、V 分别为晶胞的原子数和体积 A 为固溶体平均相对原子质量 NA为阿佛伽德罗常数
测定固溶体实际密度 ρe 若: ρc〈 ρe : 间隙式 ρc = ρe : 置换式 ρc 〉ρe : 缺位式 （缺阵点原子）
3）非化学计量化合物 组分比偏差于化学式的化合物 （含变价离子） 实质是由金属的高氧化态和低氧化态形成的固溶体
2-6-2 晶体结构缺陷
• • • • 材料的强化，如钢——是铁中渗碳 陶瓷材料的增韧 硅半导体 宝石类
• 晶体缺陷普遍存在 • 晶体缺陷数量上微不足道
• 例如20℃时，Cu的空位浓度为3.8*10-17， 充分退火后Fe中的位错密度为1012cm2（空 位、位错都是以后要介绍的缺陷形态）。
按照晶体缺陷的几何形态以及相对于晶体的尺寸可将 其分为以下几类： 1.点缺陷 其特征是三个方向的尺寸都很小，不 超过几个原子间距。如：空位、间隙原子和置换原子。 2.线缺陷 其特征是缺陷在两个方向上尺寸很小， 而第三方向上的尺寸却很大，甚者可以贯穿整个晶体， 属于这一类的主要是位错。 3.面缺陷 其特征是缺陷在一个方向上的尺寸很 小，而其余两个方向上的尺寸很大。晶体的外表面及 晶界、层错等均属于这一类。