材料科学与工程基础 (2)ppt课件

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材料科学与工程学ppt课件

• 铸铁 — 球墨铸铁
•
蠕墨铸铁
•
特殊性能铸铁
•
.
(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 NhomakorabeaZn、 Sn、 Pb、 Mg、 Ni……
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。
.
• 1-1-2类别 classfication
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
.
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
• 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
气态液态
单晶
固态功能

材料科学基础PPT精品课件幻灯片

❖ 材料发展动力： ▪ 社会需求（市场拉动） ▪ 技术发展（技术推动） ▪ 科学发展（对物质的了解，是创新的源泉）
• 硅时代（1950年）
• 20新20/材12/1料9 时代（1990年材、料科特学征与工是程多学院种材材料学料教研并室存）
8
2020/12/19
材料科学与工程学院材料学教研室
9
材料的历史：300,000 BC—3,500 BC
川徐家岭楚墓出土。龙首、虎颈、虎身、虎尾、
编钟：春秋中期，1978年河南淅川出土，龟足，张口吐舌，牙齿犀利。龙首上附六条蛇
最大钟通高120.4厘米，舞修52.3厘米，
形龙。脊背上有有一方座，座上有一神兽也为
铣间59.7厘米。该钟一组26件，形制相同，龙首，口衔一条龙，龙首。通身饰动物纹和
大2小02依0/1次2/递19减。
2020/12/19
材料科学与工程学院材料学教研室
3
提到“材料”，同学们会想到什么？列举一下现代生活中用到了哪些材料？给材料下个定义。
请同学们能不能根据材料的发展来划分历史？如果能，是怎样划分的？材料科学与材料工程有什么区别？
请问同学们材料是怎样分类的？
如何认识材料的科学问题？（链接）
2020/12/19
•
由于材料的重要性，历史学家常常根据人类使用的材料来划分
人类社会发展的历史阶段。从古代到现在人类使用材料的历史共经
历了七个时代，其中的有些时代持续了几个世纪，各时代的开始时
间：
• 旧、新石器时代（公元前10万年） • 陶器时代 • 青铜器时代（公元前3000年） • 铁器时代（公元前1000年） • 水泥时代（公元0年） • 钢时代（1800年）
6

材料科学与工程基础教案第二章

材料科学与工程基础
第二章材料的凝固 Material Concretion

材料由液态转变为固态的过程称为凝固，由于材料通常在固态下使用，所以凝固常常作为材料制备的基本手段。如果凝固后得到晶体，这种凝固过程就称为结晶。
材料科学与工程基础
第一节金属的结晶过程 Metal Crystallization
材料科学与工程基础
四、长大晶核的长大需要两个条件：首先要求液相能不断地向晶体表面扩散供应原子，使晶面向液相扩展，这要求液相原子具有较大的扩散能力，温度足够高。另外，晶体表面能不断的牢固的接纳这些原子，这就意味着体积自由能变化应大于表面自由能的增加，即在一定的过冷度下进行。因此，晶核的长大方式和速度与晶核的界面结构、界面附近的温度梯度等条件有关。
铸锭的三个晶区示意图 1－细晶区 2－柱状晶区 3－中心等轴晶区
材料科学与工程基础
三、铸造缺陷铸造中常见的缺陷有缩孔、气孔和偏析。偏析缩孔气孔夹杂
a)
b)
c)
d)
e)
几种缩孔形式
a)缩管
b)缩穴
c)单相收缩
d)一般疏松
e)中心疏松
材料科学与工程基础
四、铸造缺陷的消除与防止
代入，
d 2 G dr 2
8GV r 8
2 8 0；故在r 处有极大值点， G
记为rk 2GV ，此时G有最大值：
G
16 3 2 （G） 3
ΔGK称为临界形核功，rK称为临界形核半径。当r<rK 时，晶胚的长大使ΔG增大，由于自发过程向吉布斯自由能减小的方向进行，故此时晶胚不能长大，而被重熔。当r≥rK 时，晶胚的长大使ΔG减小，所以能自发进行，晶胚能长大成为晶核。

材料科学与工程专业介绍ppt【精品-ppt】(共48张PPT)

1997 年至 1999 年，专业进行了第四次大规模修订由行业划分专业向以学科划分专业过渡。厚基础、宽专业、高素质、强能力，以适应市场需要。新的专业目录由 504 个减少到 232 个。
0713 材料科学类
(注:可授理学或工学学士学位)
071301 材料物理
071302 材料化学
0802 材料类
教授 1
博士
教授
博士
教授
博士
副教授
博士
副教授
博士
副材料科学与工程对社会发展的影响
1、“四要素”与结构 071302 材料化学
军事、体育类课程（教育部要求——健康保障）
（2）电子衍射分析；
充分利用课堂时间
社出会的对第材一料条科S-学N曲与线工，程开人辟才了的材要料求、组织与性成能分间（关系组的成）
新结构转化为材料与结构的演化过程
1.主要基础、公共课程设置
2.1、“材料科学基础”课程简介
2.2、材料工艺学
该课程目前是材料科学以及其它材料学相关专业的专业基础课程，其教学内容包括：工艺技术、基础原理和环境保护三部分，涉及传统材料和新型材料。有大量的实验内容。是各种专业课的基础课程。
080201 冶金工程
080202 金属材料工程
080202 无机非金属材料工程
080204 高分子材料与工程
本科新旧专业对照
071301 材料物理
071303W 矿物岩石材料
071302 材料化学
080201 钢铁冶金 080202 有色金属冶金
080203 冶金物理化学 080213W 冶金
提纲
工业的迅猛发展要求与之相适应的科学技术与专门人才：十七世纪中叶英国成立了皇家学会，之后又在大学设立工程学科，大大促进了科技人才的培养和发展。在冶金/材料领域：

材料科学与工程课件PPT

• 供能方式有：（1）光频发射（光致发光）；（2）阴极射线、X-射线及其它高能粒子的
辐射；（3）电场引发的场致发光（材料？）
• 家用日光灯的玻璃管内涂有卤磷酸钙 [Ca5(PO4)3(F,Cl): Sb3+,Mn2+]萤光粉，在汞蒸汽机辉光放电产生的紫外线照射下放出较
宽波长的可见光。（早期）彩色电视显象
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！
Side chain LEPs with light-emitting groups in the side chains
Advantages A variety of possible pendant molecules Chemical stability Ease of processability
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单线态与三线态
如图所示的（2），此时分子的电子排布违反了两条排布原则，处于单线激发态。
如图所示的（3），此时分子的电子排布违反了一条排布原则，处于三线激发态。
电致发光材料中的能量传输
单线激发态
激发
荧光
非光耗散
三线激发态磷光
基态
磷光及荧光
物质受到外来光线、电子、高能粒子的照射时，就会发光．如果照射引起物质原子外层电子扰动，电子受激后向低能级跃迁，就可发射包括红外线、紫外线和可见光。
1. 载流子的注入从阴极和阳极注入 2. 载流子的迁移电子和空穴分别向发光层迁移 3. 载流子的空穴和迁移电子在发光层中相遇复合并产生

材料科学与工程基础 ppt课件

④ 价电子不是紧密结合在离子芯上，键能低、具有范性形变。
PPT课件
Figure 2.11 17
3. 共价键合 (Covalent Bonding)
两个原子共享最外壳电子的键合。
特点：
① 两原子共享最外壳层电子对；
② 两原子相应轨道上的电子各有一个，自旋方向必须相反；
③ 有饱和性和方向性。电子云最大重叠，一共价键仅两个电子。
PPT课件
6
第二章物质结构基础
(Structure of Matter)
• What are atomic structures and interatomic bonds？ • What are the equilibrium separation and the
bonding energy between atoms. • What is the difference in structures between
crystalline and noncrystalline materials. • What is solid solution. • What is the importance of phase diagrams. • What is the characteristic of materials surface.
PPT课件
15
2 . 金属键合 (Metallic Bonding)
特点： ① 由正离子排列成有序晶格； ② 各原子最 (及次)外层电子释放，在晶格中随机、自由、无规则运动，无方向性；
PPT课件
Figure 2.11 16
2 . 金属键合 (Metallic Bonding)
特点： ③ 原子最外壳层有空轨道或未配对电子，既容易得到电子，又容易失去电子；

材料科学与工程ppt课件

本章对材料的机械性能、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。
整理ppt
6
Mechanical property of materials
Stress and strain Elastic deformation Modulus Viscoelasticity Permanent deformation Strength Fracture
true stress and strain should be computed from actual load, cross-sectional area,
and gauge len整gt理hpmpt easurements.
25Βιβλιοθήκη 同一拉伸实验中，工程应力（或名义应力）与真实应力比较哪个数值大？
Compression stress-stain tests may be conducted when in-service forces are of this type. A com-pression test is conducted in a manner similar to the tension test, except that the force is compressive and the specimen contrasts along the direction of the stress.
整理ppt
7
第四章内容
4-1 固体材料的机械性能
4-2 材料的热性能
4-3 材料的电学性能 4-4 材料的磁学性能 4-5 材料的光学性能
4-6 材料的耐腐蚀性
4-7 复合材料的性能
4-8 纳米材料整理及ppt效应

【精品课件】材料工程与科学

•• 熱處理：在鹽水中可降低裂紋速率
•裂 •10•-8 紋速率 •10•-10
•m/s
•無熱處理狀態 •160ºC-1小時
•7178鋁合金在 •23ºC飽和鹽水中試驗
•增加荷重
•Adapted from Fig. 11.20(b), R.W. Hertzberg, "Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials" (4th ed.), p. 505, John Wiley and Sons, 1996. (Original source: Markus O. Speidel, Brown Boveri Co.)
•-- 7150-T651 鋁合金
• (Zn,Cu,Mg,Zr)
•4 mm
PPT文档演模板
•Adapted from Fig. 11.26,
•Callister 7e. (Fig. 11.26 provided courtesy of G.H.
•Narayanan and A.G. Miller, Boeing Commercial
• 奈米材料(Nano):奈米單位10-9 m,其中奈米碳管是一項新的發現,探具有相當高的強度與極佳的性質.
PPT文档演模板
【精品课件】材料工程与科学
實例 –人工髖關節 (Hip)移植
• 隨著年齡增長關節逐漸老化以致毀損，尤其是受荷重較大的關節如髖關節
PPT文档演模板
•Adapted from Fig. 22.25, Callister 7e.
聚丙烯 Polypropylene 聚苯乙烯 Polystyrene（發泡聚苯乙烯即為俗稱之「保麗龍」）

材料科学与工程基础(表面能)

表面活化剂：对于物质表面张力能产生强烈影响的其他组分。
• 在熔融的铁液中，只要含有万分之五的氧和硫，就可以使铁液的表面张力由1.835 下降为1.2。
• 对于许多固体金属、氮化物和碳化物的表面，氧能产生类似的影响。在这些材料的表面一旦形成氧的吸附层，就较难将其除去。
表面活化剂的一些应用
grh 2cos
式中ρ为液体密度；g为重力加速度；r为毛细管半径； θ为接触角。
杂质对物质的表面能产生的影响
• 如果某物质中含有少量表面张力较小的其他组分，则这些组分便会在表面层中富集，即使它们的含量很少，也可以使该物质的表面张力大大减小。
• 如果某物质中含有少量表面张力较大的其他组分，则这些组分便倾向于再该物质的体积内部富集，即这些组分在体内的浓度高于在表面层的浓度，对该物质的表面张力只有微弱的影
• 根据定义，表面能是增加单位面积的表面所需
要做的功，单位是 J •m2
（焦耳·米 2 ）
• 表面张力：液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力，单位
m 是N· 1
• 最常用的测量液体表面能的方法：将一根毛细管插入液体中，测定液体在毛细管中上升的高度h，就可以求出液体的表面张力γ：

完整课件-材料科学与工程基础

目录
第一章绪论 (Introduction) 第二章物质结构基础 (Structure of Matter) 第三章材料组成和结构 (Compositions and
Structures of Materials )
第四章材料的性能 (Material Properties) 第五章材料的制备和成型加工
1.1Definition of Materials and Historical Perspective ----Definition
• The matter (substance)，not spiritly • Webster “New International Dictionary
（1971）”:The substance or matter of which anything is made or may be made.
钢塔
结束动画图片
结束动画图片
汽车与高速公路
结束动画图片
大江截流
结束动画图片
汽车工业
结束动画图片
结束动画图片
飞机结束动画图片
火箭发射
结束动画图片
陶瓷艺术品
结束动画图片
Today
The history of materials is the history of
、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。
Materials and Raw Materials(原材料)
Raw Materials: any crude, unfinished, not to obtain products，but produce materials。（having chemical changes） Materials：to obtain products.

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.
23
2-3-2 派生键合（Secondary Bonding)
作用力也是库仑引力(与离子键相同但弱得多,不存在电子交换)
1. 分子间引力（Intermolecular Attraction)：
分子（或电中性原子）间的结合力又称范氏（van der Waals）力。
特点：① 无方向性和饱和性 ② 键能最小
配位数是一个原子具有的第一邻近（原子或离子）数
（Number of nearest-neighbor atoms）
H-1
Mg为6
Si或C为4
.
36
3. 配位数
.
37
3. 配位数
.
38
3. 配位数
影响因素
① 共价，围绕一个原子的共价键数取决于原子的价电子数目。
卤族配位数为1；氧族为2。
② 原子的有效堆积，离子化合物具有较高配位数，最常见为6。
原子间距离很大时, 相互作用很小;
距离减小时，斥力和引力以不同的函数形式增大。
平衡间距（Equilibrium Spacing）就是斥力和引力相等的距离。
.
32
1. 原子间的距离和作用 (Interatomic Separation and Interaction)
平衡间距（Equilibrium Spacing）就是斥力和引力相等的距离。
.
4
☞ 课程主要章节
第一章绪论 (Introduction)
第二章物质结构基础 (Structure of Matter)
第三章材料组成和结构 (Compositions and Structures of Materials )
第四章材料的性能 (Material Properties)
十几 kcal/mol
.
29
氢键
.
30
DNA的双螺旋结构
纤维素、壳聚糖的溶解尼龙（聚酰胺）的溶解
.
31
2-3-3 原子间距和空间排列 (Interatomic Spacing and Forces)
1. 原子间的距离和作用 (Interatomic Separation and Interaction)
Unit Cell in crystal Lattice parameters Crystal system
Types of Spacial Lattices
Crystallographic Direction and Planes
Directional Indices , Miller Indices , interplanar
单键双键
0.075 0.065
单键 0．099
41
2 键能(bonding energy): 裂放出的能量,
1mol 物质结合键分
表示结合的强弱。化学键 > 物理键（分子键）化学键中: 共价键≈ 离子键 > 金属键共价键中: 叁键>双键>单键氢键 > 范氏键
键性表
.
42.43Fra bibliotekEnd
《材料科学与工程基础》
.
6
第二章物质结构基础
(Structure of Matter)
• What are atomic structures and interatomic bonds？ • What are the equilibrium separation and the
bonding energy between atoms. • What is the difference in structures between
培训课第二单元-2
主讲教师：赵长生
2011年8月10日
.
44
2-5 固体中的原子有序 Chapter 3
Perfections in Solids
Speciality and Properties of Crystals
Crystal Geometry symmetry and Spacial Lattice
.
21
4、混和键合 (Mixed Bonding)
2）电负性对化学键的影响: 同种原子间无影响异种原子相互作用时: 两元素电负性相差较大: 非金属——非金属成极
性共价键电负性相差很大: 金属—— 非金属成离子键
电负性差值：可判断无机非金属材料离子性结合键的比例
电负性差值
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2
.
7
☞第二章物质结构基础
2-1 物质的形态及材料结构
2-2 原子结构
2-3 原子之间的相互作用和结合
2-4 多原子体系电子的相互作用和稳定性
2-5 固体中的原子有序
2-6 固体中的原子无序
2-7 固体中的转变
2-8
固体物质的表面结构 .
8
2-3 原子之间的相互作用和结合
(Atomic Interaction and Bonding)
④ 价电子不是紧密结合在离子芯上，键能低、具有范性形变。
Figure 2.11
.
17
3. 共价键合 (Covalent Bonding)
两个原子共享最外壳电子的键合。
特点：
① 两原子共享最外壳层电子对；
② 两原子相应轨道上的电子各有一个，自旋方向必须相反；
③ 有饱和性和方向性。电子云最大重叠，一共价键仅两个电子。
.
9
学习目的
Chapter 2
学习（部分复习）材料的性能和行为首先取决于材料中原子的电子状态；另，原子间的相互作用形式、原子的间距和空间排列都是影响材料性能的重要因素。
.
10
要点
Chapter 2
• 原子间相互作用的内在因素和结合类型与性质
• 原子的间距和半径，空间排列状态及配位数
• 键性与键能
.
18
3. 共价键合 (Covalent Bonding)
.
19
注意：
• 各种键合在中学已经学过，这里是复习； • 这里键合形式是与材料的性能联系； • 金属键合和离子键合的区别。
.
20
4、混和键合 (Mixed Bonding)
1）电负性 (electronegativity): 表示吸引电子的能力同一周期左 → 右电负性增高同一族上 → 下电负性降低
.
24
Johannes Diderik van der Waals The Nobel Prize in Physics 1910
.
25
2-3-2 派生键合（Secondary Bonding)
1. 分子间引力（Intermolecular Attraction)：
Schematic illustration of van der Waals bonding between two dipoles.
（1）a，：平衡间距，合力F= 0，能量U最低，结合能为负值；
（2）a 增大，F为引力，U增大；a 减小，F为斥力，U大大增大。
.
33
2 . 原子半径和离子半径 (Atomic Radius and Ionic Radius)
孤立原子（非键合）的半径——范氏半径结合原子：原子间作用方式和作用力的不同，a，不同，半径不同
.
39
3. 配位数
.
40
元素
碳硅
氧
氯钠镁铝铁铜
金属原子
CN 半径(nm)
离子
价 CN 半径 (nm)
4+ 6
4+ 4
2- 8 2- 6 2- 4 2- 2 1- 8 1- 6
8
0.01875 1+ 6
12
0.161 2+ 6
12
0.1431
3+ 6 3+ 4
8
0.1241 2+ 6
12
第五章材料的制备和成型加工
(Preparation and Manufacturing of Materials)
.
5
第二章物质结构基础
(Structure of Matter)
按照从微观到宏观、从内容到表面、从静态到动态、从单组分到多组分的顺序，阐述原子结构、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、聚集态结构及变化规律之间的相互关系。使学生对材料组成（成分）与物质结构的内在联系有较系统、深刻的理解。
0.127 3+ 6
12
0.1278 1+ 6.
0．042 0．038
0.042 0.038 0.444 0.140 0.127 0.181
0.097
0.066
0.054 0.046 0.074 0.064
0.096
共价键
键长 / 2 （nm）
单键
0．077
双键
0．065
三键
0．06
单键 0．117
（Primary Interatomic Bonds)
1. 离子键合(Ionic Bonding)
离子键正离子————负离子
库仑引力
Figure 2.9
.
14
1. 离子键合(Ionic Bonding)
特点： ① 电子束缚在离子中； ② 正负离子吸引，达静电平衡；电场引力无方向性; ③ 构成三维整体晶体结构； ④ 在溶液中离解成离子。
• What are the interatomic bonds ? • What are the equilibrium separation,