材料科学与工程基础1详解

材料科学与工程基础第一章1、金属键的定义金属键：由金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称为金属键。

2、离子晶体中组成粒子的结合它们的结合是依靠离子键的作用，即依靠正、负离子间的库伦作用。

3、实际材料中的键型组合金属键、离子键、共价键、范德华力、氢键4、共价键晶体中价键的形成(以硅晶体为例，计算键数比例) 共价键是由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对形成的化学键（请教老师下）第二章1、置换固溶体当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就是置换固溶体。

2、合金相的分类固溶体（置换固溶体、间隙固溶体）、中间相（正常价化合物、电子价化合物、与原子尺寸因素有关的化合物、超结构）3、体心立方和面心立方晶体中的间隙4、晶面指数与面间距的关系晶面指数低的晶面其面间距较大，晶面指数高的晶面其面间距小。

5、硅酸盐的基本结构单元硅和氧按不同比例组成的各种负离子团6、常见的硅酸盐结构孤岛状、组群状、链状、层状、架状。

第三章1、位错运动的基本方式滑移、攀移。

2、混合位错的分解混合位错可以分为刃型位错、螺型位错。

（怎么分）3、层错能与层错出现几率的关系层错能越高，出现层错的几率越小。

4、晶体生长过程中产生位错的主要来源①由于溶体中杂质原子在凝固过程中不均匀分布，使晶体先后凝固部分的成分不同，从而点阵常数也有差异，可能形成位错作为过度②由于温度梯度、浓度梯度、机械振动等的影响③晶体生长过程中由于相邻晶粒发生碰撞或因液流冲击。

（要写的如①那样吗）5、如何判断位错反应能否进行第四章1、FICK第一定律的描述对象描述了一种稳态扩散，即质量浓度不随时间而变化。

P1402、影响扩散系数的因素温度、压力、化学成分（组元特征、组元浓度、第三组元的影响）、材料结构（固溶体类型、晶体结构）、晶体缺陷、应力的作用、其他（电场、磁场、热场、表面张力）第五章1、弹性不完整性多晶态、或非晶态或是两者皆有的物质，其内部存在各种类型的缺陷，在弹性变形时，可能出现加载线和卸载线不重合、应变的发展跟不上应力的变化等有别于理想弹性变形的现象。

第四章第一讲材料科学与工程基础(顾宜材料的性能materials property性能决定用途。

本章对材料的力学性能、热性能、电学、磁学、光学性能以及耐腐蚀性，复合材料及纳米材料的性能进行阐述。

4-1 固体材料的力学性能Mechanical Properties of Solid Materials结构件：力学性能为主非结构件：力学性能为辅，但必不可少mechanical property of materials stress and strain Elastic deformation Modulus Viscoelasticity permanent deformation Strength Fracture4-1-1 材料的力学状态mechanical states of matrials 1.金属的力学状态A 晶态结构，B 较高的弹性模量和强度，C 受力开始为弹性形变，接着一段塑性形变，然后断裂，总变形能很大， D 具有较高的熔点。

某些金属合金 A 呈非晶态合金， B 具有很高的硬度和强度，C 延伸率很低而并不脆。

D 温度升高到玻璃化转变温度以上，粘度明显降低，发生晶化而失去非晶态结构。

2. 无机非金属的力学状态A 玻璃相熔点低，热稳定性差，强度低。

B 气相(气孔)的存在导致陶瓷的弹性模量和机械强度降低。

C 陶瓷材料也存在玻璃化转变温度Tg。

D 绝大多数无机材料在弹性变形后立即发生脆性断裂，总弹性应变能很小。

陶瓷材料的力学特征高模量高强度高硬度低延伸率3. 聚合物的力学状态(1) 非晶态聚合物的三种力学状态①玻璃态②高弹态③粘流态(2) 结晶聚合物的力学状态A 结晶聚合物常存在一定的非晶部分，也有玻璃化转变。

B 在T g 以上模量下降不大Tm、TfC 在T m 以上模量迅速下降D 聚合物分子量很大，T mT f ,则在T m 与T f 之间将出现高弹态。

E 分子量较低，T m T f , 则熔融之后即转变成粘流态，玻璃化温度(Tg)是非晶态塑料使用的上限温度是橡胶使用的下限温度熔点(Tm)是结晶聚合物使用的上限温度4-1-2 应力和应变stress-strain If a load is static or changes relatively slowly with a time and is applied uniformly over a cross section or surface of a member, the mechanical behavior may be ascertained by a simple stress-strain test. These are mostly commonly conducted for materials at room temperature.4-1-2 应力和应变(stress and strain)应力：单位面积上的内力，其值与外加的力相等。

材料科学与工程知识点大一材料科学与工程是一门综合性的学科，涉及到材料的结构、性能、制备和应用等方面的知识。

作为大一学生，了解材料科学与工程的一些基础知识是非常重要的。

本文将介绍一些大一学习材料科学与工程时需要了解的知识点。

1. 材料的分类材料可以根据其成分和性质的不同进行分类。

常见的材料有金属、陶瓷、聚合物和复合材料等。

金属具有良好的导电性和导热性，常见的金属有铁、铜和铝等。

陶瓷具有优异的耐热性和耐腐蚀性，如瓷器和玻璃等。

聚合物是由大量重复单元组成的高分子材料，如塑料和橡胶等。

复合材料则是由两种或两种以上的不同材料组合而成，形成新的材料性能。

2. 材料的结构与性能材料的性能与其内部结构密切相关。

晶体结构是材料内部原子或离子的排列方式，晶体结构的不同会影响材料的力学性能和导电性能等。

晶体结构可以通过X射线衍射等方法进行表征。

此外，非晶态结构和多晶结构也是常见的材料结构形式。

3. 材料的制备方法材料的制备方法多种多样，不同的制备方法可以得到不同性质的材料。

常见的制备方法有熔融法、溶液法、气相法和固相法等。

熔融法是将材料加热至其熔点，然后使其冷却凝固得到固体材料。

溶液法是将材料溶解在溶剂中，然后通过溶剂的挥发或沉淀得到所需的材料。

气相法是通过化学反应将气体或蒸汽转变成固体材料。

固相法是在固体材料之间进行反应，生成新的固体材料。

4. 材料性能的测试与评价材料的性能测试对于研究材料的力学性能、导电性能、导热性能等具有重要意义。

常见的测试方法包括拉伸试验、硬度测试、电阻测试和热传导测试等。

材料性能的评价是根据实验结果对材料的性能进行综合评估，判断其是否符合使用要求。

5. 材料的应用领域材料科学与工程在各个领域都有着广泛的应用。

在航空航天领域，需要研究和使用高温合金、复合材料等材料以满足极端环境下的工作条件。

在能源领域，需要研究和开发高效电池材料、光伏材料等以满足能源需求。

在医疗领域，需要研究和应用生物材料以制造人工关节、人工血管等。

四川大学本科课程《材料科学与工程基础》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《材料科学与工程基础》（FUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING）课程号（代码）：30014530课程类别：专业基础课学时/学分：48 /3先修课程：大学化学、大学物理、物理化学适用专业：高分子材料与工程等二级学科材料类专业开课时间：大学二年级下期二、课程的目的及任务材料科学与工程是二十世纪六十年代初期创立的研究材料共性规律的一门学科，其研究内容涉及金属、无机非金属和有机高分子等材料的成分、结构、加工同材料性能及材料应用之间的相互关系。

材料科学、材料工业和高新技术的发展要求高分子材料与工程等二级学科材料类专业的学生必须同时具备“大材料”基础和“中材料”专业的宽厚知识结构。

本课程是材料类专业的学科基础课程，是联系基础课与专业课的桥梁。

本课程从材料科学与工程的“四要素”出发，采用“集成化”的模式，详细讲授金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等各种材料的共性规律及个性特征。

使学生建立材料制备/加工——组成/结构——性能---应用关系的“大材料”整体概念，从原理上认识高分子材料等各种材料的基本属性，及其在材料领域中的地位和作用。

为以后二级学科“中材料”专业课程的学习、材料设计、以及材料的应用等奠定良好基础。

本课程采用中文教材与英文原版教材相结合，实施“双语”教学。

使学生通过本课程的学习，熟悉材料科学与工程领域的主要英文专业词汇，提高对英文教材的阅读理解能力。

三、课程的教学内容、要点及学时分配（以红字方式注明重点难点）第一章绪论（1学时）本章概要：简要介绍材料的定义及分类，材料科学与工程的基本内容。

使学生了解本课程的学习内容和学习方法。

讲授要点：材料的定义、分类材料科学与工程的定义、性质、重要性（举例）课程学习的目的、方法、要求第二章材料结构基础（15学时）本章概要：按照从微观到宏观、从内部到表面、从静态到动态、从单组分到多组分的顺序，阐述原子电子结构、原子间相互作用和结合方式，固体内部和表面原子的空间排列状态、聚集态结构的有序性、无序性和转变规律及相互关系。

材料科学与工程基础第1章、导言学习重点：仔细学过这一章后，你应当掌握以下内容：1．列出材料应用所涉及到的6种不同性质。

2．描述材料在设计、生产和应用中涉及的四要素，叙述它们之间的关系。

3．描述材料选择过程的三条重要标准。

4．（a）列出固体材料的三种主要分类，描述这三种材料各自的化学特征。

（b）记住另外三种形式的材料，以及每种的特征。

1.1 历史的回顾与展望超乎一般人的认识，材料可能是对人类文明影响最根深蒂固的一类物质。

交通运输，住房，穿衣，通讯，娱乐和食品生产，实质上、我们日常生活中的每一部分都在一定程度会受到这种或那种材料的影响。

历史上，社会的进步和发展都与人类生产和掌握某种材料满足自己的需要密切相关。

事实上，早先的文明曾按照人类开发某种材料的能力来划分时代（例如石器时代，青铜器时代等等）。

最早的人类所遇到的材料极为有限，通常是天然的土生土长的一些东西，如石头，木材，粘土，兽皮等等。

随着时代的发展，人类发现了生产材料的技术，这些人造的材料性能上优于天然材料，这类新材料包括陶瓷和各种金属。

后来人们发现通过热处理和加入其它物质可以改变这些材料的性能。

从某种意义上说，材料的应用总是伴随着一种筛选过程，也就是说，从有限的材料中筛选出其特性最适用于特定场合使用的材料。

直到近代，科学家们开始知道材料的结构组成与其性质之间的关系。

在过去60年里，人们所获得的各种知识从很大程度上已经改变了对许多材料的认识。

迄今为止，已有成千上万种具有不同特性的材料被开发出来以满足我们这个现代和复杂社会的需要，这些材料包括金属、塑料、玻璃和纤维。

技术的进步使人类的生活变得越来越舒适，而这一切又与我们所使用的材料密切相关。

人类对某一类材料认识程度的进步往往是这个时代技术革命的前奏。

例如，如果没有廉价的钢铁和其他相应材料，就不会有当今的汽车工业。

复杂电子设备的基本单元是由半导体材料构成的。

因此，我们目前的电子信息时代，它的材料基础是半导体材料。

材料科学与工程基础引言材料科学与工程是一门跨学科的学科，涉及到材料的结构、性质、制备和应用等方面。

在现代社会中，材料科学与工程的发展对于推动科技进步和经济发展起着重要作用。

本教案将介绍材料科学与工程的基础知识，帮助学生建立对材料科学与工程的基本理解和认识。

一、材料的分类与性质1. 无机材料无机材料是指由无机化合物或无机元素组成的材料，如金属、陶瓷、玻璃等。

无机材料具有独特的物理、化学和机械性质，广泛应用于各个领域。

2. 有机材料有机材料是指由有机化合物组成的材料，如塑料、橡胶、纤维等。

有机材料具有良好的可塑性和可加工性，被广泛应用于塑料工业、纺织工业等领域。

3. 复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料，具有较高的强度和刚度。

复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。

4. 材料的性质材料的性质包括物理性质、化学性质和机械性质等。

物理性质包括密度、热导率、电导率等；化学性质包括化学稳定性、腐蚀性等；机械性质包括强度、硬度、韧性等。

二、材料的结构与组织1. 结晶结构结晶结构是指材料中原子或分子的排列方式。

不同的结晶结构决定了材料的物理和化学性质。

常见的结晶结构有立方晶系、六方晶系等。

2. 非晶态结构非晶态结构是指材料中原子或分子的排列无规则，没有明显的长程有序性。

非晶态材料具有特殊的性质，如高强度、高硬度等。

3. 材料的组织材料的组织是指材料中各个组成部分的分布和排列方式。

材料的组织对材料的性能和性质有重要影响。

常见的材料组织有晶粒、相、孪晶等。

三、材料的制备与加工1. 材料的制备方法材料的制备方法包括物理方法、化学方法和机械方法等。

物理方法包括溶液法、气相法等；化学方法包括沉积法、合成法等；机械方法包括粉末冶金、挤压等。

2. 材料的加工方法材料的加工方法包括热加工和冷加工两种。

热加工包括热轧、锻造等；冷加工包括冷轧、冷拔等。

不同的加工方法可以改变材料的结构和性质。

四、材料的性能测试与评价1. 材料的物理性能测试材料的物理性能测试包括密度测试、热导率测试、电导率测试等。