哈工大大学化学小论文

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1、化学——揭示工程材料性能的本质XXX指导教师刘志刚机电工程学院机械I殳计制造及M自动化11208xxxxx159xxxxxxxxxxxxxxxx@163.com摘要：随着科技的发展和人类对科技能力要求的提髙，工程屮所用材料的性质已经成为了攻克一些难关的至关重要的瓶颈，因此材料在科学领域中A有越来越重要的地位。而化学与材料性能之间密不可分的关系使得化学能在材料领域屮另辟蹊径，推动材料的发展。本文通过作者学过的一些化学基础知识及查阅资料，浅谈化学与工程材料的联系以及在该领域屮的重要性。关键词：化学工程材料性能联系

2、材料是人类生存和发展的物质基础，囊括了衣食住行等各个方而，它的进步就标志着人类的进步。新材料的发明和利用与技术进步密切相关，不仅历史上如此，现代社会也如此。从原始人的树叶、啓皮遮体，到现如今的令人眼花缭乱的衣服；从原始人的茹毛饮血到现如今的琳琅满目的各类美食；从原始人的穴居到现在追求不同用途的建筑；从步行到现如今的飞机、磁悬浮；材料的发现和应用在其屮的所做的贡献都是不可磨灭的。而一些其他的材料则从本质上改变了人类生活的方式，拉开了人类生活新时代的序幕，例如，没有美国贝尔实验室发明的半导体晶体管和后来的半导体材

3、料的工业化生产，便不可能有目前的手机、计算机技术汉有现代的高温、高强度结构材料，便没有今天的宇航工业没有低损耗的光导纤维，便不会出现光信息的长距离传输，也就没有当前正在发展的光通信。当前，科学技术迅猛发展，材料世界日新月异，种类繁多的材料一般可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及它们的合材料。从材料的用途来看，乂可分为结构材料和功能材料两人类。结构材料是以其力学、机械性能满足使用要求的材料，即强度、硬度、初性等性能优良的材料，如合金，高温陶瓷。功能材料则是具有光、声、热、电、磁等特殊效应和功能的材

4、料，如半导体材料，超导材料，磁性材料和光导材料。记得高屮化学老师曾经告诉我们，他汄为门捷列夫发现的化学元素周期表是人类科学史上最伟大的发现之一，是化学史上最伟大的发现，没有之一。当时我没有什么感悟，到后来越学越多的时候才发现其屮的奥秘。自然是复杂但是又统一的，而正是元素周期表用统一的规律解释了自然屮万物的杂性。从化学的观点看，所有的材料都是由112种元素单质以及它们的化合物组成的。而元素单质及化合物的组成、结构和性质的变化规律与内在联系，都统一在自然界的重要规律之一的元素周期律屮。反映这一重要定律的元素周期表

5、，不仅对与工程材料有关的元素和相应化合物进行了恰当的分类，提供了合理的解释，而且为寻找新的工程材料指明了可能的途径。一、元素周期表与工程材料llj元素周期表中元素的金属性和非金属性的变化规律是同一主族元素自上而下金属性递增，同周期元素自左至右非金属性递增。因此，典型的金属集屮于表的左侧，非金属元素集中于表的右部，中部为过渡金属，表的左下方是最强的金属，右上方是最活泼的非金属元素，在金属与非金属之间有一条梯形的分界线。稀有气体与非金属数量不多，而金属元素却有85种。通常根据其物理性质又可分为四大类，即轻金属和脆

6、性、展性以及低熔点重金属。如果将金属元素的主要物理、化学性质统一考虑，按金属的性能特点，可将全部金属分为八类,即碱土金属（S区元素和钪），轻金属（即P区的铍、镁、铝），稀土金属（钇、镧系元素），铁族金属（锰、铁、钴、镍），易熔金属（IIB锌铜汞、IIIA稼铟铵、IVA锗锡铅、VA锑铋）难熔金属（IVB钛铣铪、VB钒铌钽、VIB铬钥钼、VHB锝铼），贵金属（VHI族钇铑钯锇铱铂、IB铜银金）以及锕系金属。同一大类金属在性质上有较大的相似性，对工程技术人员选择和使用金属材料有参考性指导。二、化学元素与材料的性能物

7、质世界是由112种元素的单质和它们的化合物组成的，组成方式不同，便会得到物理、化学性质迥异的物质。材料的组成、材料内部某种或某些化学成分在含:W:上的变化，引起材料性能变化的最典型且离我们最近的例子就是钢铁，钢铁的性质与其中碳含B:有密切关系，不含碳或含碳极少（0.04%以下）的铁称熟铁，质地非常软，不能作结构材料使用；含碳在2.0%以上时称铸铁，其质硬而脆；含碳在0.7〜1.8%之间的则称为钢，钢兼有较高的强度和韧性，因此在工程上获得了广泛应用。与此相似，合金钢的性能就是以合金元素的一定含量为条件的，钢中加

8、铬，就可以提高钢的耐蚀性，但只有当钢中含铬量在12%以上，才能成为耐蚀性强的不锈钢。在结构钢中，合金元素硼一般不得超过0.003%，若含硼量超过此值，会使该结构钢性能恶化，軔性降低，出现脆性。这些都是利用了元素的性质互相结合而到达生产fli符合工程中某种需求的材料的目的。材料的性能与内部的化学成分的密切关系还可从杂质对材料性能的影响来看。杂质的存在或者含量过高，会使材料的机械性能、电性能等恶化，因此