第一讲 基础理论-原子、晶体结构课件

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1、工程材料学（原材料学）金属材料部分主讲：崔国栋绪论什么是材料？材料是人类活动的物质基础。材料是科技进步与发展的核心支柱。材料是人类制作各种产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。(材料是人类一切物质活动的基础)。吃、穿、住、行都离不开材料。人类的文明进步主要体现在材料的发展上。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，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。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。绪论材料在国民经

2、济中的地位与作用科学技术是第一生产力，材料的发展依赖于科技的进步，反过来，科技的进步又依赖于材料的发展。工程材料是工程技术的基础，工程技术是国民经济发展的命脉，先进的工程技术可以推动国民经济的快速发展，为经济的快速发展提供可靠的物质保障，如高速公路的发展、高速铁路的发展、航空航天技术的发展、先进机械制造业的发展等均离不开先进的工程技术，而先进的工程材料又是这一切快速发展的基础。先进的工程材料是国民经济平稳快速发展的基础保障。落后的工程材料和技术会减缓甚至阻碍国民经济的稳定快速发展，如：没有先进的工程材料和技术作保

3、障，也就无法实现先进的想法和先进的设计理念；也就无法保障各种高速交通设施和工具运行的可靠性、安全性等。绪论工程材料中的金属材料（metalmaterial）金属材料科学是各分门类材料科学中最早建立的分支。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。绪论工程材料中的金属材料（metalmaterial）金属材料的分类:金属材料通

4、常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。1）广义的黑色金属还包括铁、铬、锰及其合金。2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。按使用性能分类：金属结构材料与金属功能材料金属结构材料主要是利用它的力学性能，制作的各类构件或器件是

5、为了承受各种形式的载荷，起支撑作用。金属功能材料主要利用它的物理或化学性能（如光、声、磁、电、热及化学反应特性）来制备一些兼有结构特性的功能器件。本课程的主要学习内容及构成金属材料部分基础理论部分原子结构、化学键、晶体结构、相图与相变铁碳合金（一）铁碳合金（二）钢铁的热处理钢铁的性能、选材与应用有色金属（一）有色金属（二）材料的表面防护技术与应用主要参考资料（美）詹姆斯·谢弗（JamesP.Schaffer)等著，《工程材料科学与设计》，余永宁，强文江等译，机械工业出版社，2003.1DonaldR.Askel

6、and,PradeepP.Phulé.TheScienceandEngineeringofMaterials,FourthEdition第一节原子结构原子的组成Anatomiscomposedofanucleussurroundedbyelectrons.Thenucleuscontainsneutronsandpositivelychargedprotonsandcarriesanetpositivecharge.Thenegativelychargedelectronsareheldtothenucleusb

7、yanelectrostaticattraction.Theelectricalchargeqcarriedbyeachelectionandprotonis1.60×10-19coulomb(C).Becausethenumberofelectionsandprotonsintheatomareequal,theatomasawholeiselectricallyneutral.[1]Theatomicnumberofanelementisequaltothenumberofelectronsorprotons

8、ineachatom.Thus,anironatom,whichcontains26electronsand26protons,hasanatomicnumberof26.[1]Mostofthemassoftheatomiscontainedwithinthenucleus.Themassofeachprotonandneutronis1.67×10-24g,butth