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材料科学与工程导论第一章绪论

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第一章材料科学与工程基础绪论

第一章材料科学与工程基础绪论

Glass
• 硅及耐火材料 Silane
• 陶瓷（器） Ceramics
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）。
第一章材料科学与工程基础绪论
(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；
第一章材料科学与工程 基础绪论
2020/12/1
第一章材料科学与工程基础绪论
第一章
绪论
Chapter 1 Introduction
• What is Materials • Classfication of Materials • What is Materials Science • What is Materials Engineering • Importance of Materials on Progress of Humen
• 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
• 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
• components
金属材料 无机非金属材料
有机高分子材料
• • 状态分类
• state
•
•
•
作用分类
• function

材料科学和工程导论(ppt 16页)

材料科学和工程导论(ppt 16页)
4
材料的地位和作用
材料是人类社会发展的基础和先 导，是人类社会进步的里程碑和划 时代的标志。材料和能源、信息被 称为人类社会的“三大支柱”。
5
材料的地位和作用
一种重要新材料的发现和使用， 都把人类支配自然的能力提高到一 个新水平，材料科学技术的每一次 重大突破都会引起生产技术的重大 变革，甚至引起一次世界性的技术 变革，从而把人类物质文明和精神 文明推向前进。
学 与 工
程
结构
陶瓷 电子材料 金属 高分子材料
材料科学与工程的纵向或横向分类方法
15
快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人 伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默 人相伴，健康总与阔达的人相伴。人生就有 多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时 而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡 信念。影响我们人生的绝不仅仅是环境，其 是心态在控制个人的行动和思想。同时，心 也决定了一个人的视野和成就，甚至一生无 你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强
进行改革；
• 按照“四要素”原则重新构建材料科学与
工程的大材料学科。
13
基本性能效能
ba
受环境影响 （气氛 温度
受力状态）
成合分成/制备
组织结构
制备与 加工
结构效/能成分 (使用性能)
性质
理论及材料 与工艺设计
材料科学与工程的内涵
14
材料科学与工程的形成和发展 材料科学与工程
使用
材
料
四 加工
科
要 素 性能
6
材料科学与工程的形成和发展
材料科学与工程的形成与发 展，反映了学科发展从细分 到整合（综合）的基本规律。
7
材料科学与工程的形成和发展

材料科学基础 绪论和第一章

材料科学基础 绪论和第一章

11924B
一、材料科学的重要地位
表0-1 人类使用材料的
11924B
二、各种材料概况
1.金属材料 2.陶瓷材料 3.电子材料、光电子材料和超导材料
11924B
1.金属材料
图0-1 汽车中各种材料的大致比例
11924B
1.金属材料
图0-2 波音767飞机所用的各种材料比例
11924B
2.陶瓷材料
第二节 原子结合键
三、混合键 解：(1) MgO 据表1-2得电负性数据XMg=1.31；XO= 3.44，代入式(1-1)得： (2) GaAs 1)得 据表1-2得XGa=1.81；XAs=2.18，代入式(1表1-3 某些陶瓷化合物的混合键特征
11924B
第二节 原子结合键
图1-8 原子间结合力 a)原子间吸引力、排斥力、合力 b)原子间 作用位能与原子间距的关系
115.tif
图1-15 利用显微镜观察材料的 组织
11924B
第四节 晶体材料的组织
图1-16 单相组织的两种晶粒形状 a)等轴晶 b)柱状晶
11924B
第四节 晶体材料的组织
二、单相组织 三、多相组织
图1-17 两相组织的一些基本组织形态
11924B
第五节
材料的稳态结构与亚稳态结构
图1-18 激活能的物理意义
11924B
第三节 原子排列方式
二、原子排列的研究方法
图1-13 X射线在原子面AA′和BB′上的衍射
11924B
第三节 原子排列方式
图1-14 X射线衍射分析示意及衍射分布图 a) X射线衍射分析示意图 b) SiO2晶体及非晶体的衍射分布图
11924B
第四节 晶体材料的组织

材料学概论课件第1章绪论

材料学概论课件第1章绪论

• Advanced materials
Materials that are utilized in high-technology (or hightech) applications are sometimes termed advanced materials. lasers, integrated circuits, magnetic information storage, liquid crystal displays (LCDs), fiber optics, and thermal protection systems for the Space Shuttle Orbiter. 返回目录
的基本物质（如金属、木料、塑料、纤维等） 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。
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， 往往伴随化学变化。
中国古代陶器
结束动画图片
琉 璃 瓦
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二、一些典型的高聚物材料
塑 料 布
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塑 料 薄 膜
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塑料模仁
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特种工程塑料
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特 种 高 聚 物 材 料
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合成纤维
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聚丙稀短纤维
一些典型的高聚物材料
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合成橡胶轮胎
1-1-2
类别
类别 classifications 材料可以根据化学组成、状态、作用和使用 领域分类。 金属材料

第一章 材料科学基础 绪论PPT课件

第一章 材料科学基础 绪论PPT课件

❖ 功能材料是具有优良的电学、磁学、光学、 热学、声学、力学、化学和生物学功能及 其相互转化的功能，被用于非结构目的的 高技术材料。
1.4.3 材料按服役的领域来分类
根据材料服役的技术领域可分为建筑 材料、信息材料、航空航天材料、能源材 料、生物医用材料等。
❖ 火箭发动机的燃烧室与喷嘴， 需要承受2000℃的高温而不 氧化，它是用石墨表面喷涂 一层二硅化钼材料制成。石 墨已被大量用作核能工业的 “减速剂”。雷达中大型电 子管外壳，既要耐高温，又 要有优良的超高频和绝缘性 能，它是用氧化铝高频陶瓷 制成。核反应堆外部的防护 层是用一种含钡的特种水泥 筑成的。
是为高温技术服务的基础材料。尽管各国对其定义不同， 但基本含义是相同的，即耐火材料是用作高温窑炉等热 工设备的结构材料，以及用作工业高温容器和部件的材 料，并能承受相应的物理化学变化及机械作用。
大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、菱镁 矿、白云母等）为原料制造的。
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；
等系统的材 料科学知识
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
1.4.4 材料按结晶状态分类
单晶材料 多晶材料 非晶态材料 准晶材料
单晶材料是由一个比较完整的晶粒构成的 材料，如单晶纤维、单晶硅；
多晶材料是由许多晶粒组成的材料，其性 能与晶粒大小、晶界的性质有密切的关系。

材料科学与工程导论

材料科学与工程导论

材料科学与工程导论材料科学与工程导论1 本课程的基本概念：材料科学虽然是一门基础科学，但是它涉及到诸如本课程的基本概念：表面物理学、表面化学、金属学、陶瓷学、高分子学、传热学、传质学等多个学科的理论；同时也与信息科学、生命科学、深海和深空科学等现代科学技术紧密相连。

1.1材料与人类文明一、材料与人类文明发展（历史贡献）--石器时代、铜器时代、铁器时代、钢铁时代、合成材料时代、复合材料时代……陶器（china） 1.陶器出現是人类跨入新石器时代的重要标志之一，2.据目前已知的考古资料，中国的陶器制作至少已8000年以上的历史。

青铜：第一种合金1.青铜，古称金或吉金，是红铜与其它化学元素（锡、镍、铅、磷等）的合金。

2.史学上所称的“青铜时代”是指大量使用青铜工具及青铜礼器的时期。

3.到春秋战国時期，齐国工匠总结科技经验写成的《考工记》一书中，提出了「金有六齐」，这是世界科技史上最早的冶铜经验总结。

二、材料与人类现代文明－－材料是发展高科技的先导和基石（一）支撑人类现代文明大厦的四大支柱技术1.材料科学与技术2.生物科学与技术3.能源科学与技术4.信息科学与技术* 其中材料是基础！材料的应用：计算机与材料；飞机和材料;复合科学材料能源。

（二）新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料。

1.主要包括储氢电极合金材料为代表的镍氢电池材料；2.嵌锂碳负极和LiCoO2正极为代表的锂离子电池材料、燃料电池材料；3.Si半导体材料为代表的太阳能电池材料；4.铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。

1.2材料科学概论化学成分不同的材料其性能也不相同。

但对于同一成分的材料，通过不同的加工工艺也可以使其性能发生极大的变化。

*可见，除化学成分外，材料内部的结构和组织状态也是决定材料性能的重要因素。

*材料科学与工程（ MSE ）四要素:材料的合成与制备;成分与组织结构;材料特性;服役行为与使用寿命。

材料科学与工程概论

材料科学与工程概论第一章绪论第一节元素、物质、材料第二节材料对人类文明进步的意义2.1 材料与人类的日常生活2.2 材料与新技术革命2.3 材料与国防现代化第三节怎样得到新材料第四节材料科学与工程基本要素第二章材料的微观世界第一节固体原子间相互作用和材料分类1.1 元素周期表及电负性1.2 原子结合能与结合力1.3 化学键1.4 材料分类第二节固体中原子的排列2.1 晶体结构2.2 准晶、非晶、液晶结构2.3 晶体缺陷第三节相与组织3.1 相与组织3.2 相的分类3.3 相图3.4 Fe-C 二元相图第四节固体中的电子4.1 单个原子的电子分布4.2 晶体中的电子4.3 导体、半导体和绝缘体第三章材料的组织结构与性能的关系第一节结构材料1.1 材料在承载时发生的变化1.2 金属材料1.3 无机非金属材料1.4 有机高分子材料1.5 复合材料第二节功能材料2.1 功能材料性能简介2.2 电性能与微观结构的关系2.3 光性能与微观结构的关系2.4 磁性能与微观结构的关系1.1 材料工艺的重要第四章材料工艺第一节材料工艺的重要性1.2 材料工艺的创新途径1.1 材料工艺的重要1.3 材料工艺的经济性、稳定性和环境兼容性第二节生产工艺2.1 金属材料2.2 陶瓷材料2.3 高分子材料2.4 单晶材料第三节加工工艺3.1 金属加工工艺3.2 塑料和橡胶的加工工艺3.3 复合材料的加工工艺第四节材料工艺性能的表征4.1 直接实验法4.2 相关法第五节新工艺新技术5.1 表面改性5.2 金属雾化喷射沉积5.3 金属半固态加工5.4 自蔓延合成技术第五章零件失效分析与选材原则第一节产品、工程的质量与材料第二节失效分析及其重要性第三节选材原则与方法3.2 选材方法第四节零件失效分析4.1 失效过程和产生失效原因的特点4.2 失效分析的正确思路4.3 断裂失效4.4 磨损失效4.5 环境介质作用下的失效4.6 金属失效的预防3.1 选材原则。

绪论、第一章(材料的电子结构与物理性能)


N=1019左右，当分裂成的1019个能级只分布在几十个eV的范围内时，
每一能级的间隔就非常的小。 电子的能量或能级几乎就是连续变化的，于是形成了能带。 能带之间也存在着一些无电子能级的能量区域，称为禁带或能隙。 禁带也是电子能量的“真空”地带。
第一章 材料的电子结构与物理性能－§1.2固体的能带理论与导电性
导带电子和价带空穴的浓度相等。
导带 h 价带 Eg
价带电子受光辐射跃迁到导带，在价带上留下空穴
第一章 材料的电子结构与物理性能－§1.3 半导体
本征半导体的电荷迁移率
nq( μe μh )
半导体材料的能隙与电子运动性
材料 C(金刚石) Si Ge Sn 能隙 /eV 5.4 1.107 0.67 0.08 电子运动速率 / cm2· (V· s)-1 1800 1900 3800 2500 孔运动速率 / cm2· (V· s)-1 1400 500 1850 2400
Ef ：费米能
费米能的意义
（1）Ef 以下基本上是被电子填满的，Ef 以上的能级基本上是空的。 （2）由于热运动，电子可具有大于Ef 的能量而跃迁到导带中，但只集 中在导带的底部。同样理由，价带中的空穴也多集中在价带的顶部。 （3）对于一般金属，Ef 处于价带和导带的分界处。对于半导体，Ef 位 于禁带中央。
电学功能材料 磁学功能材料 光学功能材料 热学功能材料
功能材料
声学和振动相关功能材料
力学功能材料
化学及能量功能材料 放射性相关功能材料
生物技术和生物医学工程材料
第一章 材料的电子结构与物理性能
Chapter 1 Electronic Structure and Physical Properties of Materials 主要内容：

材料科学与工程导论 第1章 材料与社会(1)


• 第二篇 传统材料
–第四章 金属材料 –第五章 无机非金属材料 –第六章 高分子材料 –第七章 复合材料
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–第十二章 纳米材料
–第十三章 智能材料 • 第四篇 材料专业的设置 –第十四章 材料类专业设置
主要参考书目
许并社. 材料概论[M]. 北京: 机械工业出版社, 2012 (￥29.0元). 施惠生. 材料概论[M]. 上海: 同济大学出版社, 2009 (￥26.0元). 杜双明, 王晓刚. 材料科学与工程概论[M]. 西安: 西安电子科技大学出版 社, 2011 (￥30.0元). 郑子樵, 封孝信,方鹏飞. 新材料概论[M]. 长沙: 中南大学出版社, 2009 (￥38.0元). 徐晓虹, 等. 材料概论[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006 (￥28.4元). 顾家琳, 等. 材料科学与工程概论[M]. 北京: 清华大学出版社, 2005 (￥32.0元). 杜彦良, 张光磊. 现代材料概论[M]. 重庆: 重庆大学出版社, 2009 (￥45.0 元). 许并社. 材料科学概论[M]. 北京: 北京工业大学出版社, 2002 (￥19.0元) .
总之，"导论"的作用已由概要介绍一篇文章或一
本书，发展到用一本书来介绍一门学科专业了。
9
本课程的主要内容
• 第一篇 概论
–第一章 材料与社会 –第二章 材料科学与工程 纲要 –第三章 材料工艺
• 第三篇 新材料
–第八章 高性能结构材料 –第九章 新能源材料 –第十章 信息功能材料 –第十一章 生物医用材料什么是“ Nhomakorabea能材料” ？
以特殊的电学性能或各种电效应作为主要性能指标的一 类材料。
1.1.2 材料的分类

材料科学与工程导论_第1章_材料与社会(3)


新材料
高新技术产品的出现
推动社会进步
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§1.3 材料与生态环境
概述
长期以来，人们主要是依据应用对象对材料提出的力学 性能和功能要求对材料进行开发，而很少顾及材料对生态环 境的影响。
材料对生态环境的影响涉及如下三个方面： 1）生产—传统材料在生产过程中不仅要消耗大量资源和能
源，还向环境中排放大量有害气体、固体废弃物 和污水等； 2）使用—有些材料在使用过程中会释放有毒有害的物质； 3）废弃—废弃后的材料被随地堆放，又成为环境污染源。
先进的航天飞行器离不开耐高温、耐低温、耐辐射、耐 腐蚀、耐烧蚀的轻质高强结构材料；
新能源的开发离不开实现能源转换的各种功能材料。
各种材料的制备、加工和应用，无一例外地都需要依赖 适当的手段才能实现。可见，新材料的开发与应用，对人类 社会文明与经济发展，有着不可估量的作用。
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1.2.2 材料与新技术革命
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1.2.2 材料与新技术革命
中国：我国政府同样高度重视新材料的研发和应用。 1986年，我国提出了“高技术研究发展计划（863计
划）”，即把新材料技术、生物技术、信息技术、激光技 术、航天技术、自动化技术、新能源技术等八大高科技技 术作为重点发展的领域。
1997年，我国又制定了“国家重点基础研究发展计划 （973计划）”，其中同样把新材料的研发放在突出位置。 在各级各类的科技计划中，新材料都是重点支持的领域。
稀释及转化； 第三，环境为人类的生产和生活提供精神享受。
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§1.3 材料与生态环境
由于资源过度消耗、人口激增以及环境污染等影响， 目前全球有十大环境污染问题，包括：
– 生物多样性日益减少； – 全球气候持续变暖； – 森林面积锐减； – 大气污染状况持续恶化； – 水体污染日趋严重； – 固体废弃物污染不断增加； – 酸雨蔓延； – 海洋污染日益严重； – 臭氧层不断破坏； – 土地荒漠化趋势加剧。
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非晶态材料
有机高分子材料
塑料
聚乙烯、聚四氟乙烯、工程塑料、泡沫塑料
高 分 子 材 料
橡胶 纤维 其他 人造棉、涤纶、腈纶、锦纶、尼龙 涂料、功能高分子材料
复合材料 树脂基复合材料 以基体材料分类 陶瓷基复合材料 金属基复合材料 复合 材料 以增强体分类 纤维增强复合材料 晶须增强复合材料 颗粒增强复合材料 金属纤维增强复合材料
按状态分类 • 单晶材料 • 多晶质材料 • 非晶态材料 • 准晶态材料
按物理效应分类 • 压电材料 • 热电材料 • 铁电材料 • 光电材料 • 电光材料 • 声光材料 • 磁光材料 • 激光材料
按用途分类
• 功能材料 • 结构材料
按用途分类 • 建筑材料 • 结构材料 • 研磨材料 • 耐火材料 • 耐酸材料 • 电工材料 • 电子材料 • 光学材料 • 感光材料 • 包装材料
Water - icosahedron
Ether - dodecahedron
材料科学的发展过程
1669, N. Steno, 晶面角守恒定律
1885, A. Bravais, 晶体空间点阵学说 1912, M. Laue*, 晶体的X射线衍射 1915, W. H. Bragg and W. L. Bragg**X射线晶 体结构分析方法
• • • • • •
选用材料的基本原则： ①胜任某一特定功能； ②综合性能比较好； ③材料性能差异定量化； ④成本、经济与社会效益； ⑤与环境保护尽可能地一致，即对环境尽可能的友好。
第四节 材料的发展趋势
• • • • • • 材料可学发展和材料研究的趋势： 1.研究多相复合材料 2.研究并开发纳米材料 3.开发机敏材料 4.研究开发生物医学材料 5.材料制备工艺、检测仪器和计算机的应用研究
b(MPa) 纵向 382 488
0.2(MPa) 310 478
(%) 6 12
横向
高
360 482 330 440
280 472 250 290
4 9 2 6
铝的理论强度为4700MPa，当今高强铝合金的最高强度没有超过1000MPa。
战机
舰船
导弹
高层 建筑
火箭
铝合金的 主要应用领域
战车 人造 卫星 汽车
高速列车
•导弹的眼睛 —— 窗口材料 （ZnS, ZnSe, Al2O3, diamond, …） 导弹头罩
窗口材料： 蓝宝石 金刚石
窗口
f
ZnS/金刚石
二、材料的发展史，就是科学技术的发展史。
中国的四大发明：纸、火药、指南针、活字印刷 表1 科学原理的发现时间与其产业化时间的对照
原理 电机 真空管 无线电 X光 雷达 原子堆 半导体 激光 1821 1882 1887 1895 1935 1939 1948 1958 成品 1886 1915 1922 1913 1940 1942 1951 1960 发展时间 65 33 35 18 5 3 3 2
• 2.材料加工工艺方法 • 利用材料的加工工艺可以将未经过成型的坯料加工成型零 件所要求的形状。其中金属的加工方法很多：有铸造、焊 接、胶接、锻、拉、挤、轧、弯等。 • 3.性能与使用效能 • 成品状态的材料具有一整套满足实际设计要求的性能—强 度、硬度、导电性、密度、色彩等。 • 4.材料设计和选用材料 • （1）材料设计 • （2）选用材料
材料科学与工程导论
主讲：贺沁婷
参考书目
• 1.杨瑞成 ，张建斌，陈奎，居春艳.材料科学与工 程导论.北京：科学出版社，2012 • 2. 顾宜，赵长生.材料科学与工程基础.北京：化 学工业出版社，2011
第一章 绪论
• • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 材料的发展与人类的文明 材料的分类 材料科学与工程 材料的发展趋势
电子显微镜（SEM、TEM）
扫描探针显微术***（STM、AFM）
* 1914’s Nobel prize; **1915’s, ***1987’s.
晶体的微观周期性结构
晶体点阵中的缺陷
电子在周期势场中的运动 量子力学 Schrödinger方程
晶体的宏观 几何形貌
位错在晶体中运动 ih Ψ t
按组成分类
• 单组分材料
• 复合材料
金属材料的分类 • 按组成成分分类 – 纯金属 – 合金 • 按实用分类 – 黑色金属材料（铁及铁合金） – 有色金属材料（非铁金属） • 贵金属、稀有金属
金属材料的分类 黑 色 金 属 普碳钢 合金钢 重有色金属 稀有色金属 渗碳钢、工具钢、弹簧钢、模具钢、 不锈钢、低合金高强钢 铜、镍、锡、铅、锌 钛、锆
2、Europe: Plato (428-348 B.C.) and Euclid (330-275? B.C.) 5 regular polyhedrons stand for 5 original elements (fire, air, earth, water, ether) which were used for describing every thing in the world. Fire - tetrahedron Air - octahedron Earth - cube
Computer Aluminum in 19th century.
现代社会 三 大 支 柱
能源、信息和材料（1998）
生物工程，信息技术和新材料
航空航天的物质基础
三高一低的结构材料（高强度、高模量、耐高温、低密度)
卫星发射，节省1公斤重量将降低费用$20000。一次发射节约费用 20%。
鍛铝2014（LD10）的力学性能
第一节 材料的发展与人类文明
什么是材料(materials)?
材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质。
Materials is the stuff from which a thing is made for using.
天然材料Βιβλιοθήκη 人工材料 人工材料一、材料的发展史，就是人类社会的发展史。 人类历史的划分 石器时代陶器时代青铜器时代铁器时代。
光纤 • 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成 的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。 • 前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光 纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔 物理学奖。
防爆玻璃
弹簧钢 • 弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性，而专门用于 制造弹簧和弹性元件的钢。 • 钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围之内， 弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不 出现永久变形。 • 据GB/T 13304 标准，弹簧钢按照其化学成分分为非合金 弹簧钢(碳素弹簧钢)和合金弹簧钢。
玻璃钢 –FRP(Fiberglass Reinforced Plastics ) –GRP(Glass Reinforced Plastics) –GFRP(Glass fibre reinforced plastics) –玻璃纤维增强树脂基复合材料 • 以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃 纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。由于所使用的树脂品种不 同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。 • 特点：质轻而硬，不导电，机械强度高，耐腐蚀。 • 用途：可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。
金 属 材 有 料 色 金 属
轻金属 稀土金属 贵金属 难熔金属
铝、镁
金、银、铂
钨、钼、钽、铌
无机非金属材料
陶瓷 传统材 料 无 机 非 金 属 材 料 新型材 料 玻璃 水泥 耐火材料 高温材料 新型玻璃 特种陶瓷 人工晶体 半导体材料 玻璃纤维、微晶玻璃 结构陶瓷、功能陶瓷 日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶 瓷、电瓷 平板玻璃、仪器玻璃、光学玻璃
塑钢 • 塑钢是对塑钢型材的简称，主要化学成分是PVC，因此也 叫PVC型材。 • 主要用途： –在房屋建筑中主要用于推拉，平开门窗、护栏、管材 和吊顶材料的应用。 • 主要配方： –PVC（100份）、CaCO3（14~20份）、CPE（6~12份）、 ACR（0.4~0.8份）、钛白粉（3~6份）、稳定剂（3~8 份）、色母料（0.8~1.5份）。稳定剂主要有铅盐稳定 剂、有机锡稳定剂、钙锌稳定剂、稀土稳定剂。
2Ψ + U(r)Ψ 2
表面组装 h
金属材料强化理论
能带理论 固体半导体理论
晶体生长理论
第二节 材料的分类
• 按组成分类 • 按状态分类 • 按化学状态分类
• 按物理性质分类
• 按物理效应分类 • 按用途分类
按化学状态分类 • 金属材料 • 无机非金属材料 • 有机高分子材料
• 复合材料
按物理性质分类 • 高强度材料 • 耐高温材料 • 超硬材料 • 导电材料 • 绝缘材料 • 磁性材料 • 透光材料 • 半导体材料
人类对材料微观结构认识的发展过程 1）逻辑推理(古代哲学家，432 BC.)
2）宏观形貌观察、观测（by eye, 1669）
3）数学理论计算 4）科学测定（X-ray diffraction, electron diffraction,等）
1、古代中国：
“日取其半，万世不竭” “道生一，一生二，二生三，三生万物”（《老子》）； “以土与金、木、水、火杂以成百物”（《国语〃正语》）； “太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦交而生万物” （《易经》）
• 二、材料科学与工程 • 三、材料科学与工程的特点 • 材料科学与工程具有物理学、化学、冶金学、金属学、 陶瓷学、计算数学等多学科交叉与结合的特点，并具有鲜 明的工程性。 • 现在，材料科学与工程被看做是知识的开发和知识的 传输体系，这个体系包括从基础科学和基本研究，直到人 类的需要和社会的经验这样的知识链。 • 四、材料成分—结构—合成与加工—性能—使用效能 • 1.材料科学与工程的组成要素 • 材料科学家将成分、结构、合成与加工、性能及使用效能 这五者视为材料科学与工程的五要素，把他们连接在一起， 组成一个六面体，而使用效能就是材料性能在工作状态 （受力状态、气氛、温度）下的表现。