材料科学与工程进展(1)
材料科学与工程基本概念及其应掌握的内容 (1)
基本概念再结晶退火、再结晶、动态再结晶、二次再结晶、晶体、点阵、空间点阵、点阵畸变、晶胞、晶族、同质多晶、同质异构体、晶粒生长、一级相变、二级相变、珠光体相变、相图中的自由度、相平衡、连线规则、共晶转变、中间相、伪共析转变、共析转变、包晶转变、离异共晶、晶界偏聚、金属键、共价键、离子键、配位数、费米能级、能带、储存能、形变组织、临界变形量、形变织构、网络形成体、网路变性体、尖晶石结构、反尖晶石结构、线缺陷、组分缺陷、福伦克尔（Frenker）缺陷、肖特基缺陷、位错、位错滑移、交滑移、螺位错、全位错、弗兰克尔空位、非化学计量结构缺陷、孪生、空间群、点群、电子化合物、稳态扩散、上坡扩散、反应扩散、弛豫、时效、均相成核、异相成核、固溶体、索氏体、珠光体、配位多面体、高分子的数均相对分子质量（Mn）、高分子链的构型、间同立构、平衡分凝系数、热力学势函数、活性氧、调幅分解、金属玻璃、金属间化合物、润湿、.独立组分、烧结填空题1. 材料的组织结构包括：、、和。
2. 在描述原子中电子的空间位置和能量的4个量子数中，其中决定体系角动量和电子几率分布的空间对称性的是第量子数。
3. 派生键合包括和4. 组合成分子轨道的条件是、、和。
5. 晶体结构= +。
6. 晶胞的基本要素：和。
7. 固体的表面特性包括、和。
8. 最紧密堆积的晶体结构有两种：一种是，每个晶胞中有个原子；另外一种是，每个晶胞中有个原子。
9. 金刚石结构中，C是链连接，配位数为。
10. 固态相变的驱动力是，阻力是和。
11. 金属材料常用的强化手段有、、和。
12. 在离子晶体结构中，正离子构成，正负离子间的距离取决于，配位数取决于正负离子的。
13. 高分子链中由于而产生的分子在空间的不同形态称为构象，高分子能够改变构象的性质称为。
14. 形成置换固溶体的影响因素有、、和。
15. 马氏体相变的两个基本特点是和。
16. 多晶体材料塑性变形至少需要独立滑移系开动。
材料科学与工程(1)
第一章一、单项选择，请在题中空格处填写正确答案。
1.______是尺寸范围在～10到1000nm的材料结构，一般包含材料的平均晶粒尺寸、晶粒尺寸分布、晶粒取向和与缺陷有关的特征。
A 微观结构B 纳米结构C 宏观结构D原子结构2．______是尺寸范围在～1到100nm的材料结构。
A 微观结构B 纳米结构C 宏观结构D原子结构3．γ-Fe的晶格常数为a，其原子半径为 ______ a 。
A. 0.5B. 0.433C. 0.354D. 14．α-Fe的晶格常数为a，其原子半径为 ______ a 。
A. 0.5B. 0.433C. 0.354D. 15．Zn的晶格常数为a，其原子半径为 ______ a 。
A. 0.5B. 0.433C. 0.354D. 16．面心立方晶胞原子数为 ______个。
A. 2B. 4C. 8D. 67．密排六方晶胞原子数为 ______个。
A. 2B. 4C. 6D.88．体心立方晶胞原子数为 ______个。
A. 2B. 4C. 8D. 69．立方晶系的一个晶胞中（1 1 0）和（1 12）两晶面交线的晶向指数为______ 。
A. [110]B. [110]C. [111]D. [111]10．面心立方的晶格常数为a，（110）的晶面间距为 ______ a。
A. 0.707B. 0.577C. 0.354D. 0.43311．体心立方的晶格常数为a，（111）的晶面间距为 ______ a。
A. 0.289B. 0.577C. 0.354D. 0.43312．体心立方的晶格常数为a，（110）的晶面间距为 ______ a。
A. 0.707B. 0.577C. 0.354D. 0.43313．立方晶系｛111｝晶面族有______个位向不同但原子排列情况相同的晶面。
A. 2B. 4C. 8D. 314．立方晶系<111>晶向族有______个位向不同但原子排列情况相同的晶向。
计算机在材料科学与工程中的应用(1)讲解
在材料科学与工程中，一些仪器就采 用了图象处理技术，如SEM等仪器。在工程 中，采用图像处理技术可代替人工对产品 进行自动检测，大大节省了人力资源，提 高了劳动生产率。
在线自动检验------通过数码相机，将照 得的图像自动处理，辨识技术，达到自动 检验的目的。
在军事上，弹道导弹，巡航导弹
第二章 计算机应用数学基础
众所周知:要是方程有唯 一的解,这 些方程应是线性无关.也就是系数矩 阵行列式不等于零.主要解法有消元 法,追赶法,迭代法.
实际上,可分为两大类
直接法: 高斯法
间接法 : 迭代法
2.3.1 直接解法
1. 高斯消元法 高斯消元法的分类:
a. 顺序消元法, b. 列主元素法 c.全主元素法
a. 顺序消元法
xmid=(xn+1+xn)/2 再算出点的函数值f(xmid),若f(xmid)与f(xn)同号，则用 f(xmid)代替f(xn)，否则， f(xmid)代替f(xn+1)。 于是含根区间就成为[xmid,xn+1]或[xn,xmid],根的区间范 围进一步减小。如此继续下去，当误差足够小时，就 停止迭代。
动量传递耦合应用
3.材料: 从头算,量子力 学和量子化学计算指 导分子设计
4.管理:ERP 5.CAD和CAI 6. 图象处理
(1)数值计算 数值计算（numerical computation）
就是有效使用数字计算机求数学问题近似 解的方法与过程，以及由相关理论构成的 学科。
①研究新材料。可以采用数据处理、仿真技术、数学模型、数
以x*求出发f(x*)后与f(xn)和f(xn+1)比较， 照例以f(x*)代替f(xn)和f(xn+1)中的同号者。 如果f(x*)不十分接近零，在重复上述步骤，
材料科学与工程基础 (1)
• 课程建设
• 1996年将原教材改编为《高分子材料导论》上、下册 • 1998年，正式开设《材料科学与工程基础》课程 • 编写《材料科学与工程基础》教材—高分子为主线 1998年，四川大学“九五”重点资助教材。
1999年，教育部“面向21世纪课程教材”（我校
牵 头、三校合编，顾宜任主编）---2002年4月出版
材料科学与工程学科教学指导委员会
四个专业教学指导分委员会 材料化学与物理 金属材料及冶金工程
无机非金属材料工程
高分子材料与工程
பைடு நூலகம்
国家级精品课程（九门）
• 2003年，材料科学基础， • 2004年，材料科学基础， 上海交通大学， 西北工业大学， 蔡珣 陈铮 顾宜
• 2004年，材料科学与工程基础，四川大学，
四大要素
Performance
Properties
Synthesis and Processing Compositions and Structures
研究内容：
• 科学性
a. 从化学角度出发，研究材料的化学组 成、键性、 结构与性能的关系 b. 从物理角度，阐述材料的组成原子、 分子及其运 动状态与各物性之间的关系 • 技术性 c. 材料的制备工艺 d. 材料的性能表征 e. 材料的应用 • 工程性
(3) 材料工程 Materials Engineering
对于工程技术人员：如何选择特定 应用环境下需要的材料，来满足使用要 求，如何按实际要求设计新材料，须弄 清以下三个关系 （材质）——材料内部结构与性能 （内部形态）——加工工艺与性能 （使用环境，耐久性）——材料的性 能与使用过程
材料高等教育
材料在人类社会发展中的地位和作用
材料科学与工程进展考核试卷
A.镍基高温合金
B.钴基高温合金
C.陶瓷
D.铝合金
19.以下哪些方法可以用于材料的合成？（）
A.化学合成
B.物理合成
C.生物合成
D.工艺合成
20.以下哪些材料在电子封装领域中使用？（）
A.铜
B.铝
C.玻璃
D.硅胶
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
A.冷加工
B.热处理
C.合金化
D.添加杂质
7.以下哪种材料具有较好的生物相容性？（）
A.钛合金
B.铅
C.镍
D.砷
8.以下哪种方法用于提高聚合物的热稳定性？（）
A.增加分子量
B.添加抗氧化剂
C.提高结晶度
D.降低分子量
9.以下哪种现象属于材料的疲劳失效？（）
A.蠕变
B.疲劳
C.裂纹
D.磨损
10.以下哪种材料具有良好的耐腐蚀性？（）
A.铁
B.铝
C.钢
D.钛
11.以下哪个单位用于表示材料的电导率？（）
A. MPa
B. S/m
C. %
D. ppm
12.以下哪种方法常用于制备纳米材料？（）
A.粉末冶金
B.化学气相沉积
C.铸造
D.冲压
13.以下哪种材料属于复合材料？（）
A.钢
B.玻璃钢
C.铜
D.铝
14.以下哪个过程属于材料的表面处理方法？（）
14. D
15. C
16. C
17. D
18. C
19. A
20. B
二、多选题
1. ABCD
材料科学与工程学科的发展历程和趋势
材料科学与工程学科的发展历程和趋势本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March材料科学与工程学科发展历程和趋势摘要：本文结合国内几所高校材料学科的具体实例，综述了材料科学与工程学科的国内外发展的历史进程，讨论了材料科学与工程学科的发展趋势，同时展望了材料科学与工程学科在未来的发展前景。
关键词：材料科学与工程，发展历程，趋势AbstractIn this paper,on the basis of practice of materials science and engineering discipline in several domestic universities, the development process of materials science and engineering at home and abroad were reviewed, and the development trend of this discipline were discussed. Meanwhile, the prospect of this subject in the future were prospected.Keywords:materials science and engineering,development process,trend1 引言上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。
80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。
随着科学技术的高速发展，新技术、新产品及新工艺对新材料的要求越来越强烈，也促进了当代材料科学技术的飞速发展。
现在，材料学科及教育的重要性已被人们认识，国内外许多工科院校及综合性大学都相继成立了材料科学与工程学院（系）。
2 材料科学与工程学科发展历程“材料科学”这个名词在20世纪60年代由美国学者首先提出。
(材料学院-材料科学与工程专业)三学期制培养方案
贵州大学2013本科人才材料科学与工程专业培养方案(定稿)＊培养目标本专业培养具备金属材料科学与工程等方面知识，能在冶金、材料结构研究与分析、金属材料及复合材料制备、金属材料成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作高级工程技术人才。
＊培养要求本专业学生主要学习材料科学与工程的基础理论，掌握金属材料及其复合材料的成分、组织结构、生产工艺、环境与性能之间关系的基本规律，接受材料的制备、性能分析与检测技能的基本训练，掌握材料设计和工艺设计，使学生具有开发新材料、研究新工艺、提高和改善材料性能、产品质量的基本能力。
毕业生应获得以下几方面的知识和能力：①掌握材料科学的基础理论和材料合成、制备、设计等专业基础知识；具有本专业必需的机械设计、电工与电子技术、计算机应用的基本知识和技能；②掌握现代材料研究方法和材料成分、组织、性能和各层次微观结构之间的基本规律，较熟练掌握金属材料设计、生产、检验的实验技能；具有材料的设计、选用及正确选择生产工艺及设备的初步能力；③能从事金属材料的设计制造、材料表面改性以及金属材料在机械、化工、能源、电子、冶金、矿山等领域中的应用，也能从事材料生产组织、技术管理和材料的检测、失效分析等技术监督工作；④掌握中外文资料查询、文献检索以及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法，了解本专业和相关学科的科技发展动态；具有初步的科学研究和实际工作能力。
⑤熟悉技术经济管理知识；⑥注重素质教育和自身能力的培养，适应自我发展和终身教育的需要。
⑦具有研究开发新材料、新工艺和设备的必备能力。
＊所属学科类1.学科门类: 工学（08）2.学科类: 材料类（0804）＊核心课程材料物理化学、材料科学基础、材料力学性能、热处理原理及工艺、金属材料学、材料分析方法、材料成型理论基础、轧制工艺学.＊特色课程双语教学课程：材料科学导论研究型课程：材料分析方法、材料科学进展讨论型课程：材料科学进展、失效分析＊计划学制：4年。
华南师范大学材料科学与工程教程第七章 扩散与固态相变(一)
25/11/2018
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概述
扩散现象：气体和液体中，例如在房间的某处打开一瓶 香水，慢慢在其他地方可以闻到香味，在清水中滴入一滴墨 水，在静止的状态下可以看到他慢慢的扩散。 扩散：由构成物质的微粒 ( 离子、原子、分子 ) 的热运动 而产生的物质迁移现象称为扩散。扩散的宏观表现是物质的 定向输送。
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34268s = 9.52hr
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例2 一铁棒中碳的原始浓度为0.20%。现在1273K的温度下对 其进行渗碳处理，试确定在距表面0.01cm处碳浓度达到 0.24%所需的时间。已知在渗碳气氛中，铁棒的表面碳浓度 维持在0.40%；碳在铁中的扩散系数与温度的关系为
D (2 105 m 2 / s){exp[(142000 J / mol) / RT ]}
dC J D dx
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2） 扩散第二方程
解决问题的关键:搞清问题的起始条件和边界条件，并假定任一时 刻t溶质的浓度是按怎样的规律分布。 对不同的实际问题，可采用不同的浓度分布形式来处理，如正态分 布、误差分布、正弦分布、指数分布等。
解析解通常有高斯解、误差函数解和正弦解等
一维无限长棒中扩 散方程误差函数解：
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water
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adding dye
partial mixing
homogenization
time
2
说明
在固体材料中也存在扩散，并且它是固体中物 质传输的唯一方式。因为固体不能象气体或液体那
样通过流动来进行物质传输。即使在纯金属中也同
样发生扩散，用掺入放射性同位素可以证明。 扩散在材料的生产和使用中的物理过程有密切 关系，例如：凝固、偏析、均匀化退火、冷变形后 的回复和再结晶、固态相变、化学热处理、烧结、
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材料科学与工程进展
2019.04.14
——多孔材料1、在新能源领域中多孔材料有哪些？关注其什么特点？
答：在新能源领域方面，多孔材料常在锂离子电池的电极材料中有较多的应用，比如最常见的有多孔金属材料——泡沫镍电极，主要因为泡沫镍具有很大的比表面积，它在电化学中被利用来制造电化学电极，可以大大提高电化学反应过程中能量的释放。
同时还有多孔碳电极材料，主要由于多孔碳材料由于具有高的电导率、酸碱及水热稳定性强、比表面积大和孔结构发达等特点而被广泛用作电极材料。
在自己最近关于水污染控制的研究课题中，关注比较多的一种多孔材料就是多孔陶瓷材料，多孔陶瓷在水污染控制方面的应用主要是将其作为过滤材料，利用其截留、吸附、表面络合、离子交换等作用机理。
同时由于多孔陶瓷材料具有相对密度小、比表面积大、热导率低、比强度高及吸附性能好等特性，与一般多孔材料相比还具有化学稳定性好、机械强度和刚度高、耐热性佳、孔隙率高、体积密度小、自身洁净状态好，无毒无味、无异物脱落、不会产生二次污染等优点。
2、常用的多孔材料的制备方法？如何控制孔结构？
答：多孔材料的制备方法比较多，针对不同的材料有不同的制备方法。
对于目前多孔泡沫金属的制备工艺有十几种，其中一部分与制备泡沫高分子材料的工艺方法相近，还有一些与金属材料的传统加工方法有所相近，这些方法有发泡法、铸造法、烧结法和沉积法。
其中发泡法是制备闭孔泡沫金属材料的常用方法也是较为成熟的泡沫金属材料制备方法，其基本原理是在液态金属中通入气体或加入发泡剂产生多孔结构，所以可以通过改变发泡剂的种类、数量来控制孔的结构；铸造法的基本原理是提供一定形状和空隙率的模具，然后将液态金属注入模具中，待冷却凝固后再用一定的方法将模具去除，所以不同的模具可以产生不同的孔结构。
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对于多孔陶瓷材料最常用的制备方法有发泡法、添加造孔剂法、固态烧结法、溶胶-凝胶法、微波烧结，同时还可以烧结具有孔道结构的原料制备多孔陶瓷。
发泡法是向陶瓷组分中添加有机或无机化学物质，在处理期间形成挥发性气体，产生泡沫，经干燥和烧成制得多孔陶瓷（包括网眼型和泡沫型两种）；添加造空剂法通过在陶瓷配料中添加造孔剂，利用这些造孔剂在高温下燃尽或挥发而在陶瓷体中留下孔隙，造孔剂种类和用量的选择制得形状复杂、气孔结构各异的多孔制品；最新的冷冻干燥工艺首先用于制备各种高活性超微离子，现在这种方法也应用于制备多孔陶瓷，该工艺通过控制金属盐溶液的冷冻方向来控制孔的结构以获得了方向性极好、气孔率很高的多孔陶瓷。
——石墨烯3、根据微机械法的原理，其他材料的薄片是否也能由此制备，有哪些？
答：微机械剥离是一种传统的制备薄片材料的方法，它通过使用胶带对层状结构块体进行剥离。
这种方法最初是通过胶带的机械力来削弱块状晶体的层间范德瓦耳斯力的，因为这并不会破坏面内的共价键，因此可以得到单层或多层的二维晶体。
即使不同材料的成分和晶体结构有差别，但还是可以将它们分为两大类别：层状和非层状材料。
对于层状材料来说，每一层中的原子通过相互间强烈的化学键相连接，同时层间通过较弱的范德瓦尔斯力结合组成块状晶体。
石墨就是典型的层状材料。
除了石墨外，还有很多其他层状材料，例如六方氮化硼（h-BN）、过渡金属硫化物、石墨氮化碳、硅烯、黑磷、过渡金属氧化物和层状双氢氧化物等。
这些物质的层状结构决定了它们可以通过自上而下的剥离方法得到超薄二维纳米片，所以这些材料的薄片可以根据微机械法的原理制备。
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4、根据液相剥离法的原理，如何在制备其他材料的薄片时，控制其厚度？
答：石墨烯的液相剥离法将是将石墨分散到特定的溶剂或表面活性剂中，通过超声波的能量将单层或多层石墨稀从石墨表面直接剥离，得到石墨烯分散液，保持了石墨烯完整的形貌和性能，可在多种环境和不同的基体上沉积石墨烯。
可以看出在制备一些层状材料时，通过研究在液相剥离石墨烯薄片时，控制其厚度的方法来控制其他薄片的厚度。
所以，可以根据超声波辅助剥离的机理，比如超声波功率、超声时间等因素的影响，通过机理控制所制备石墨烯片层的厚度和大小，来控制其他材料的薄片厚度。
同时，也可以通过改变材料的溶液浓度或者溶剂的种类来控制其厚度。
3。