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材料的定义材料是能为人类社会经济地制造有用器材(或物品) 的物质
石器时代青铜器时代铁器时代水泥时代钢时代硅时代新材料时代
第二章材料的四要素使用性能合成和加工结构与成分性质与现象
⏹组元：组成材料最基本、独立的物质。
⏹相：材料中具有同一化学成分并且结构相同的均匀部分叫做相。
⏹组织：材料内部的微观形貌称为材料的组织。
⏹固溶体：溶质组元溶入溶剂组元的晶格中所形成的单相固体称为固溶体。
材料的分类：金属材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料
⏹金属键：金属原子形成金属晶体时，每个原子都提供少数价电子，作为自由电子，
共用于整个晶体，这种自由电子构成金属键。无方向性、无饱和性、金属原子倾向紧密堆积
⏹离子键：由原子释放出最外层的电子变成带正电荷的阳离子，同能接受其放出的电
子的原子变成带负电荷的阴离子相互之间作用的吸引力所形成的一种键合。离子键无饱和性，无方向性离子键的本质是正负电荷间的静电作用力
⏹共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用。共价键有饱和性，有方向性
⏹范德华建广泛存在于分子之间的弱相互作用。无方向性和饱和性
⏹氢键氢原子在分子中与一个a原子键合时，还能形成与另一个b原子的附加键，
是一类结合力比较弱的键，但比范德华键要强，有方向性。
⏹晶体：晶体内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。
⏹非晶体(non-crystal): 内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体。不具有长程有
序
⏹点阵结构是将原子/原子团，分子/分子团，离子/离子团抽象为点而构成的阵列，以
便于研究及表述
⏹结构基元：晶体学中，把阵点所代表的内容称为平移结构基元，简称为结构基元。
⏹晶体结构= 点阵+ 平移结构基元
⏹晶胞：晶体结构中最小的周期性重复的单元。两方面描述晶胞结构，周期性重复的
方式，重复的内容。
⏹七大晶系：p24
⏹金属晶体四种结构及其特点
⏹简单立方晶格(Simple Cubic Lattice，SC)：Po
⏹体心立方晶格(Body-Centered Cubic Lattice，BCC)：Cr、Mo、W、V、α -Fe、β -Fe
⏹面心立方晶格(Face-Centered Cubic Lattice，FCC)：γ-Fe、Cu、Al、Ni、Au、Ag、Pt
⏹六方密堆积晶格(Hexagonal Close Packed Lattice，HCP): Mg、Be、Zn、α -Ti、Cd
⏹
⏹离子晶体五种结构
⏹晶体缺陷及其分类
⏹点缺陷（晶格空位、置换原子、间隙原子），将导致晶格畸变
⏹线缺陷：呈线状分布的缺陷-位错(刃型、螺型)
⏹面缺陷：p26
⏹金属的热膨胀性金属受热体积增大，冷却时则收缩的能力，用线膨胀系数表示。
⏹L2 - L1
⏹α＝———
⏹L2T
⏹α ：线膨胀系数，L1：膨胀前的长度，
⏹L2：膨胀后的长度，T：膨胀前后的温度差
⏹导电性是金属传导电流的能力。用电阻率来衡量金属的导电性能
⏹导热性是金属在加热或冷却时能够传导热能的性能，用热导率表示。
⏹强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。抗拉强
度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。
⏹塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。用
延伸率和断面收缩率来衡量。
⏹硬度是衡量金属材料软硬程度的指标常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、
HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方法。
⏹第三章
⏹矿物：由天然产出且具有特定的化学成分和内部结构构造的均匀固体。是组成岩石
和矿石的基本单元。
⏹矿石是矿物的集合体。
⏹脉石：与矿石矿物伴生的无用矿物统存为脉石。广泛用于金属和无机非金属材料的
生产。
⏹矿物的五大分类
⏹自然元素矿物金（Au）、金刚石（C）、硫（S）、石墨（C）…
⏹卤化物矿物萤石（CaF2）、石盐（NaCl）、钾盐（KCl）
⏹硫化物矿物黄铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PbS2）…
⏹氧化物和氢氧化物矿物赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、软锰矿（MnO2）、铝
土矿（Al2O3•nH2O）褐铁矿（Fe2O3•nH2O）
⏹含氧酸盐矿物硫酸盐矿物：石膏、芒硝、重晶石…碳酸盐矿物: 方解石（CaCO3）、
白云石aMg(CO3)2、菱锰矿(MnCO3)
⏹三大选矿法及其特点将有用矿物和脉石矿物分离。
⏹选矿的步骤：
1)破碎、粉磨使矿物单体解离；
2)分离、富集有用矿物；
3)脱水、干燥（对于湿法选矿）。
⏹选矿的理论基础：
根据矿石物理化学性质的不同，采用不同的方法。如：密度、磁性、溶解度、润湿性、粘度、形状等。
⏹重力选矿法（简称重选法）：是在运动介质（水）中，按粒度比重和粒度的差异进行
分选的分法。根据矿物密度不同，在空气、水或其他悬浮液介质中，具有不同的沉降速度，进行分选的方法。
特点：设备简单，成本低。
具体工艺：水力、风力分级，洗矿。有重介质、跳汰、摇床、溜槽等方法选矿。
应用：a.金、钨、锡矿石。
b.钛、锆、铌、钽、稀有金属矿物的矿砂。
非金属石矿，如：石棉、高岭土
⏹浮选法根据不同矿物表面具有不同的润湿性（疏水、亲水）使粉矿有选择地附着于
矿浆中的泡沫中，将其分离的方法。
正浮选：有用的矿物浮入泡沫中（与泡沫有良好的润湿性），脉石石物留在矿浆里（与液体有良好的润湿性）。反之为反浮选。
特点：效果好，但成本稍高，排出废水。特别适用于低品位矿物成分复杂的矿。
应用：a)有色金属矿中的90％以上用此法。
b )石墨、萤石、重晶石、磷灰石等非金属矿。
⏹磁选法
⏹根据矿物磁性的大小的不同将其分离的方法。
磁选矿物分成三类：
a)强磁性矿物如：磁铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿等。
b)弱磁性矿物如：赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿、水锰矿、
硬锰矿。
c)非磁性矿物如：方解石、石英、长石、黄铜矿
无机非金属材料制备用天然无机原料粘土、石英、长石、碳酸盐类典型矿物的组成石油化工路线——一次加工
⏹石油——一次加工
⏹方法包括常压蒸馏和减压蒸馏。
☐蒸馏是一种利用液体混合物中各组分沸点不同进行分离的方法。
☐原理：根据沸点不同加热、蒸发、冷却。
☐目的：获得汽油、煤油、柴油、重油等产品。
