材料科学与工程基础
材料科学与工程基础
聚合物
具有良好的绝缘性、可塑性和可加工性，广泛 应用于塑料、橡胶等领域。
陶瓷材料
具有高硬度和抗腐蚀性能，适用于高温、化学 腐蚀环境下的应用。
复合料
通过不同材料的组合获得更优异的性能，被广 泛应用于航空、汽车等高科技领域。
材料制备的基本原理
1
结构的改变
材料科学的挑战与发展
1 新材料的研发
开发新的功能材料，如高强度、高导电性、 低成本等。
2 环境友好材料
研究环境友好型材料，减少环境污染和资源 浪费。
3 材料制备技术
改进材料制备技术，提高材料性能和加工效 率。
4 先进材料应用
推动材料在新兴领域的应用，如能源、生物 医学、可穿戴设备等。
结论和总结
材料科学与工程基础是现代工程科学的基石，对于各个领域的创新和发展至关重要。通过了解材料的分类、性 质、制备原理以及性能与结构之间的关系，我们能够更好地应用材料，满足不同领域对材料性能的要求。
材料科学与工程基础
材料科学与工程基础介绍了材料科学的基本概念、分类、制备原理、性能与 结构之间的关系，以及在工程中的应用和发展前景。
什么是材料科学与工程基础
材料科学与工程基础研究材料的结构、性能、制备和应用。它是研究材料与 其他学科交叉的核心学科，为各行各业的技术发展提供支撑。
材料的分类和性质
金属材料
组分与含量
材料的元素组成和含量直接影响 其性能和用途。
微观结构
材料的微观结构与其宏观性能密 切相关，如断裂行为、导电性能 和热膨胀系数。
材料在工程中的应用
• 金属材料用于建筑、汽车、飞机等制造。 • 陶瓷材料用于电子器件、医疗器械等领域。 • 聚合物材料用于塑料制品、纤维材料等应用。 • 复合材料用于航空航天、体育器材等高性能领域。
《材料科学与工程基础》题集
《材料科学与工程基础》题集大题一：选择题1.下列哪一项是材料的基本属性？A. 密度B. 颜色C. 形状D. 体积2.材料的力学性能主要包括哪一项？A. 导电性B. 耐腐蚀性C. 强度D. 透明度3.下列哪一项不是金属材料的常见类型？A. 钢铁B. 铝合金C. 陶瓷D. 铜合金4.材料的硬度是指其抵抗什么的能力？A. 拉伸B. 压缩C. 弯曲D. 刻划5.下列哪一项是热塑性材料的特性？A. 在加热后不能变形B. 在加热后可以永久变形C. 在冷却后可以恢复原形D. 在任何温度下都不易变形6.材料的韧性是指其在受力时什么的能力？A. 易碎B. 易弯曲C. 吸收能量而不破裂D. 迅速恢复原形7.下列哪一项是陶瓷材料的主要成分？A. 金属B. 塑料C. 无机非金属D. 有机物8.复合材料是由哪两种或多种材料组合而成的？A. 同一种材料的不同形态B. 不同性质的材料C. 相同性质的材料D. 任意两种材料9.下列哪一项不是高分子材料的特性？A. 高强度B. 高韧性C. 低密度D. 低耐温性10.材料的疲劳是指其在什么条件下性能逐渐降低的现象？A. 持续受力B. 持续加热C. 持续冷却D. 持续暴露在潮湿环境中大题二：填空题1.材料的密度是指单位体积内材料的______。
2.材料的导电性是指材料传导______的能力。
3.金属材料的晶体结构常见的有______、体心立方和面心立方。
4.陶瓷材料因其______、高硬度和高耐温性而被广泛应用于高温和腐蚀环境。
5.复合材料的优点包括高强度、高刚性和良好的______。
6.高分子材料的分子结构特点是具有长链状的______结构。
7.材料的疲劳强度是指材料在______作用下抵抗破坏的能力。
大题三：判断题1.材料的力学性能只包括强度和硬度。
（）2.金属材料都是良好的导体。
（）3.陶瓷材料的主要成分是金属。
（）4.复合材料的性能总是优于其单一组分的性能。
（）5.高分子材料的耐温性一般较低。
顾宜《材料科学与工程基础》课后题答案
顾宜《材料科学与工程基础》课后题答案第一章：引言1.1 材料科学与工程基础的重要性材料科学与工程基础是现代工程领域不可或缺的一门基础课程。
它包括了材料科学与工程学科的基本原理和方法，为后续学习和研究提供了必要的基础知识。
材料是任何工程的基础，它在各个领域中都扮演着重要角色，如机械工程、电子工程、航空航天工程等。
因此，熟悉材料的结构、性质和应用对于工程师来说至关重要。
1.2 材料科学与工程基础的学习目标材料科学与工程基础的学习目标如下： - 理解材料的基本概念和分类方法； - 掌握材料制备、表征和性能分析的基本技术； - 理解不同材料的特性和应用； - 开发解决材料工程问题的能力。
第二章：晶体结构与晶体缺陷2.1 晶体的结构晶体是由原子、离子或分子按照一定的排列方式组成的长程有序固体结构。
晶体的结构可以通过晶体的晶胞来描述，晶胞是最小的重复单元。
2.2 晶体的缺陷晶体的缺陷指的是在晶体结构中存在的不完整或不规则的区域。
晶体的缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种类型。
点缺陷包括空位、插入原子和替代原子等。
线缺陷包括位错和脚位错。
面缺陷包括晶界和层错。
第三章：物理性能与力学性能3.1 物理性能物理性能是指材料的一些基本物理特性，如密度、热导率、电导率等。
物理性能的好坏对材料的应用和工程设计具有重要影响。
3.2 力学性能力学性能是指材料在力学作用下的表现。
常见的力学性能包括强度、硬度、韧性、可塑性等。
力学性能的好坏决定了材料在工程中的使用范围和耐久性。
第四章：金属材料4.1 金属的结构与特性金属是指电子云密度较大、以金属键连接的材料。
金属的结构特点是具有密堆结构和离域电子特性。
4.2 金属的物理性能与力学性能金属材料具有良好的导电性、导热性和延展性，对磨损和腐蚀有较好的抵抗能力。
金属材料的力学性能受材料的组织和处理方式的影响。
第五章：陶瓷材料与玻璃材料5.1 陶瓷材料的分类与特性陶瓷材料是以非金属元素为主要成分的材料，分为晶体陶瓷和非晶态陶瓷两大类。
材料科学与工程基础
材料科学与工程基础
1.公共课有数学英语物理化学还有计算机之类，每门可能包含好几个科目，比如化学可能包括无机，有机，物理化学，计算机包含大学计算机基础和C语言。
2.工科通课（就是很多工科专业都会学的课）有工程制图，机械设计基础，电工，理论力学，材料力学之类。
3.接下来是重点的专业课，材料科学基础，材料物理性能，材料力学性能，传输原理（传热，传质，动量传输），热处理原理和工艺（主要先学钢的，以后若是研究其他金属或者陶瓷，都可以参照思路），材料分析测试方法（各种对材料的组织性能进行表征的方法）。
专业课中热处理原理和工艺是金属陶瓷方向学，高分子方向不学。
4.然后是一些专业限选，就是选修性质的专业课，有工程材料，功能材料，热处理设备，陶瓷材料学等。
以上是我们学校的材料科学与工程的在金属与陶瓷方向的课程，别的学校可能会有些不一样，但大体应该差不多。
总之，这个专业在本科阶段学的东西还是很杂的，基础课不用多说，工科通课里面有很多可能到本科毕业都不知道对自己专业有什么用但实际上可能若干年后会用到（也有可能一直用不到）的课，就当拓宽眼界吧。
然后专业课，材料的结构，组织，性能，制备工艺，这几个方面都需要学，而他们之间又是相互影响的。
这些专业课的东西对我来说有些还是很难的，有的完全想象不出来（对的，点阵缺陷什么的需要一定的空间想象能力），而且虽说是工科，其实，
要背的东西也不少，到后面专业课几乎每科都会有很多东西都需要记它们的影响因素。
811材料科学与工程基础参考书目
811材料科学与工程基础参考书目一、基础概念与原理1. 《材料科学与工程导论》（William D. Callister Jr.著）这本书从材料科学和工程的基本概念出发，介绍了材料的结构、性能和加工等方面的知识，适合初学者入门。
2. 《材料科学基础》（王道生著）本书围绕材料的基本概念和原理展开，涵盖了材料的分类、结构与性能关系、材料加工与表征等内容，是理解材料科学基础的重要工具书。
3. 《材料表征技术》（刘克理、韩威著）这本书介绍了材料表征的基本概念、原理和常用技术，包括电子显微镜、X射线衍射、质谱分析等，对于学习材料科学的同学来说是一本不可多得的参考书。
二、常用材料与性能4. 《工程材料科学》（Roger T. Howe、George F. Weston著）本书以工程材料为主线，介绍了金属、陶瓷、聚合物等各种常见材料的性能、加工和应用，适合对工程材料感兴趣的读者。
5. 《材料性能及其测试》（叶亦志、张培藩著）这本书主要介绍了材料性能测试的基本原理和方法，包括拉伸、硬度、疲劳等性能测试，对于材料性能研究和测试技术的学习有很大帮助。
三、材料加工与设计6. 《现代材料加工工程》（刘正宁、张国君著）本书详细介绍了现代材料加工的基本原理和常用技术，包括铸造、焊接、切削等，对于了解材料加工工程的同学来说是一本不可或缺的参考书。
7. 《材料的选择与设计》（Michael F. Ashby、David R.H. Jones著）这本书从材料选择的角度出发，介绍了材料的选型方法、设计原则和案例分析，是一本极具实用价值的参考书。
四、新兴材料与应用8. 《功能性材料科学与工程》（许再寿、张志友著）本书介绍了新兴功能材料的研究进展和应用前景，包括智能材料、功能陶瓷、生物材料等，对于了解和研究新兴材料的同学来说具有很高的参考价值。
9. 《纳米材料科学与技术》（刘振江、陈爱兰著）这本书系统介绍了纳米材料的基本概念、制备技术及其在能源、电子、生物等领域的应用，对于了解纳米材料研究和应用的同学来说是一本极具参考价值的书目。
材料科学与工程基础复试
材料科学与工程基础复试材料科学与工程基础是材料科学与工程学科的重要基础课程之一。
它涵盖了材料科学与工程的基本原理和基础知识，为学生打下坚实的学科基础。
在复试中，对材料科学与工程基础的考察主要包括理论知识的掌握和应用能力的发挥。
理论知识的掌握是材料科学与工程基础复试的重点考察内容之一。
学生需要掌握材料科学与工程的基本概念、原理和理论框架，以及相关的实验方法和技术。
例如，学生需要了解材料的组成、结构和性能之间的相互关系，掌握材料的物理、化学和力学性质等。
此外，还需要了解不同材料的分类和特性，掌握材料的制备、加工和表征方法。
在复试中，考官可能通过提问的方式来考察学生对这些理论知识的掌握程度。
应用能力的发挥也是材料科学与工程基础复试的重要考察内容。
学生需要能够将所学的理论知识应用到实际问题中，解决材料科学与工程的实际应用难题。
例如，学生可以通过分析材料的性能需求和制备工艺要求，选取合适的材料并设计相应的制备工艺。
此外，学生还需要能够运用所学的材料表征方法和技术，对制备的材料进行性能测试和评价。
在复试中，考官可能通过提供一个具体的材料问题或实验数据，要求学生进行分析和解决。
在复试中，除了理论知识和应用能力的考察，还可能涉及到对学生的专业素养和综合能力的评估。
学生需要展示自己的科学研究能力、创新思维和团队合作能力。
例如，学生可以介绍自己曾参与的科研项目或实践经验，并展示相应的研究成果。
此外，学生还可以通过回答问题的方式展示自己的思考能力和解决问题的能力。
材料科学与工程基础复试是对学生对材料科学与工程基本原理和基础知识的掌握程度以及应用能力的发挥进行考察的过程。
学生需要通过学习和实践，提高自己的理论知识水平和应用能力，为复试做好准备。
在复试中，学生需要展示自己的专业素养和综合能力，以及积极向上的学习态度和团队合作精神。
通过材料科学与工程基础复试，学生将为进一步深造和发展自己的科学研究和工程实践奠定坚实的基础。
材料科学与工程基础
材料科学与工程基础1. 简介材料科学与工程是研究材料的性质、结构、制备和应用的学科。
它涉及到材料的选择、设计、生产和性能评价等方面，对于现代社会的技术进步和经济发展至关重要。
本文将介绍材料科学与工程的基础知识，包括材料的分类、结构与性能、制备方法以及应用领域等。
2. 材料的分类材料可以根据其组成和性质的不同进行分类。
常见的材料分类包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料。
2.1 金属材料金属材料是由金属元素或者其合金组成的材料。
金属具有良好的导电性和导热性，还具有较高的强度和硬度。
常见的金属材料包括铁、铜、铝等。
2.2 陶瓷材料陶瓷材料是由无机非金属元素组成的材料。
陶瓷具有良好的耐热性和耐腐蚀性，但通常较脆。
常见的陶瓷材料包括瓷器、玻璃等。
2.3 聚合物材料聚合物材料是由大量有机高分子化合物组成的材料。
聚合物具有良好的可塑性和绝缘性，广泛应用于塑料、橡胶等领域。
2.4 复合材料复合材料是由两个或更多不同类型的材料组合而成的材料。
复合材料结合了各种材料的优点，具有高强度、高耐腐蚀性和轻质的特点。
3. 材料的结构与性能材料的结构与性能密切相关。
材料的结构包括晶体结构、晶格常数和晶体缺陷等。
材料的性能包括力学性能、热学性能和电学性能等。
3.1 晶体结构晶体结构是材料中原子或离子的排列方式。
晶体可以分为单晶和多晶两种。
单晶具有有序排列的晶格结构，而多晶由多个颗粒状的晶粒组成。
3.2 晶格常数晶格常数是描述晶格结构的参数，它表示晶体中晶格点之间的距离。
晶格常数的大小会影响材料的性能，如硬度和导电性等。
3.3 晶体缺陷晶体缺陷是指晶体中存在的缺陷或杂质。
晶体缺陷会对材料的性能产生重要影响，如导电性和热导率等。
4. 材料的制备方法材料的制备方法是指将原材料转化为具有特定结构和性能的材料的工艺过程。
常见的材料制备方法包括熔炼、溶液法、沉积法和固相反应法等。
4.1 熔炼熔炼是将固体材料加热至熔点并冷却成固体的过程。
材料科学与工程基础第一章
(3) 用途
• 结构材料：电视机壳体、冰箱壳体、轴 承、机械零件
• 绝缘材料：漆包线、电缆、绝缘版、电 器零件
• 建筑材料：贴面板、地贴
• 包装材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料
• 涂装：涂料
• 粘合剂：粘合剂
• 日用：织物（衣服）胶鞋
•
运输：轮胎，传送带 材料科学与工程基础第一章
四、复合材料
由两种或两种以上组分组成，并 具有与其组成不同的新的性能的 材料称为复合材料。
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。 • 3. 材料与物质 • 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。
材料科学与工程基础第一章
• 4．材料是人类文明的里程碑 迄今为止，人类使用材料的历史已
• • • 铸铁 • •
灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 特殊性能铸铁
材料科学与工程基础第一章
• (2) 有色金属
• 五大类
• 轻金属 （<4.5g/cm2）铝、镁、钠、钙
• 重金属 (>4.58/cm2) 铜、镍、铅、锌
• 贵金属
金、银、铂、铑
• 类金属（半）
硅、硒、绅、硼
• 稀有金属
钛、锂、钨、钼、镭
钛结构自行车：钛合金的应用场合非常特 殊，一般用于需要抗腐蚀、耐疲劳、高弹 性的场合。
新型轮胎
填补龋齿的新材 料——新型陶瓷
材料科学与工程基础第一章
形状记忆合金
原始形状
拉直
加热后恢复
材料科学与工程基础第一章
原始形状 折成球形装 太阳能加热后 入登月舱
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传统陶瓷（天然硅酸盐矿）：各中粘土烧
制而成。(Silicate Ceramics)
特种陶瓷（人工化合物：氧化物、氮化物、
硼化物、碳化物）。
精选课件
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(2) 基本特性，以陶瓷为例，其它有较大差别
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、导电性差；
e. 耐化学腐蚀性性好；
• 迈尔《新百科全书》中材料的含义：材料是从原材料 中取得的，为生产半成品、工件、部件和成品的初始 物料，如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然 纤维和化学纤维等等。
• 材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和
物理性状的物质。
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3
• 2. 原料与材料 • 原料（Raw Materials） • 由原料到材料。 • 原料一般不是为获得产品，而是生产材料，往往伴随
History and Modern Science and Technology • Objective and Methods of Learning this Course
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2
• 1-1 材料的定义和分类(Definition and Classfication)
• 1-1-1定义
• 1. 材料 Materials
• Material：材料科学 （工科）
•
物质科学 （理科）
• Webster编者“New International Dictionary（1971年）” 中关于材料（Materials）的定义为：材料是指用来制造 某些有形物体（如：机械、工具、建材、织物等的整 体或部分）的基本物质（如金属、木料、塑料、纤维 等）
•
可锻铸铁
• 铸铁 — 球墨铸铁
•
蠕墨铸铁
•
特殊性能铸铁
•
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(2) 有色金属
五大类
• 轻金属 （<4.5g/cm2）铝、镁、纳、钙
• 重金属 (>4.58/cm2) 铜、镍、铅、锌
• 贵金属
金、银、铂、铑
• 类金属（半）
硅、硒、绅、硼
• 稀有金属
钛、锂、钨、钼、镭
常用的稀有金属材料有：Al、Cu 、Zn、 Sn、 Pb、 Mg、 Ni……
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(3) 基本特性 Principal Properties
a. 金属键，常规法生产的为晶体结构； b. 常温下固体熔点较高； c. 金属光泽； d. 纯金属范性大、展性、延性大； e. 强度较高； f. 导热、导电性好； g. 空气中移氧化，如钢、铁等生成氧化膜，合金可改性
抗氧化性。
(4) 用途 Application
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1. 金属材料 metals
(1) 黑色金属材料
•
化学成分——碳素钢、合金钢
•
品质——普通、优质、高级优质钢
• 钢 --- 金相组织或组织结构——珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体
• Stell 用途——建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢
•
冶炼方法——平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢
•
•
灰铸铁
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。
• 3. 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。
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4
• 1-1-2类别 classfication
•
塑料 Plastics 通用塑料、工程塑料；
热塑性、热固性
橡胶 Ruber 天然、合成
• 按使用性质 纤维 Fiber 人造、合成
粘合剂 Adhesive
涂料 Coating
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(2) 基本性质
a. 共价键，部分范氏键
b. 分子量大，无明显容点，有玻璃化转变温度Tg和粘流温度Tf；
c. 力学状态有三态 玻璃态、高弹态、粘流态
d. 比重小
e. 绝缘性好
f. 优越的化学稳定性
g. 成型方法多
(3) 用途
•
结构材料：电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件
•
绝缘材料：漆包线、电缆、绝缘版、电器零件
•
建筑材料：贴面板、地贴
•
包装材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料
•
涂装：涂料
•
粘合剂：粘合剂
•
日用：织物（衣服）胶鞋
•
运输：轮胎，传送带
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• 材料可以根据化学组成、状态、作用和使用领域分类。
• • 化学组成分类
金属材料 无机非金属材料
• components
有机高分子材料
• • 状态分类
• state
•
•
•
作用分类
• function
气态 液态
单晶
固态 功能
多晶 非晶 复晶
结构（工程）
•
应用领域分类
• application
建筑、仪表、电子、医用 包装、耐火．．．．能源等等。
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4. 复合材料 composites
定义：由两种以上组分组成，并且具有与其组成不同的 新的性能的材料 (1) 分类 • 按性能： 结构复合材料
功能复合材料 • 按增强剂形状及增强机理： 粒子增强
a. 结构材料:如机床,建筑机械设备、工程交通工具； b. 导体材料，电线芯（铜） c. 工具
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2 无机非金属材料 Inorganic nonmetals
(1) 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 Silane
• 陶瓷（器） Ceramics
f. 耐磨；
g. 成型方式为粉末制坏、烧制成型
(3) 用途
• 建筑卫生陶瓷：瓷砖、浴缸。
• 工程陶瓷 工程结构陶瓷：反应釜（耐酸、耐腐蚀）
绝缘瓷瓶。
•
功能陶瓷：磁性、导电。
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3. 高分子材料 polymers, Marcomolecules
(1) 分类
• 按主链结构 backebone
碳链 –C–C–C 杂链 –C–N–C=O –C–O–C– 元素 Si 、P、B
材料科学与工程基础
FUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING
精选课件
1
第一章
绪论
Chapter 1
Chapter 1 Introduction
• What is Materials • Classfication of Materials • What is Materials Science • What is Materials Engineering • Importance of Materials on Progress of Humen