材料科学与新型材料

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1、,+*)技术科学材料科学及新型材料!材料"可以用来做成器件#结构件或其他可供使用的物品的物质$可采用不同标准将材料分类$例如%依据材料的来源将材料分为天然材料和人造材料两类&按主要结合键类型将材料分为金属材料#无机非金属材料和高分子材料三类&根据主要使用性能将材料分为结构材料和功能材料&按照用途分为建筑材料#电子材料#耐热材料等&依据材料中原子#分子或离子的排列情况%可分为晶态材料#非晶态材料#准晶态材料等$材料是人类生活和生产的物质基础%对科学技术的发展#对国家的强盛和安全都有着关键性的作用$!金属材料"由金属或合金构成的材料$具有良好的导电性#导热性和正的电

2、阻温度系数$有金属光泽$大多具有较高的塑性#韧性和强度$按组成元素分为黑色金属材料和有色’非铁(金属材料$按主要使用性能分为金属结构材料和金属功能材料$按生产工艺分为铸造合金#变形合金和粉末冶金材料$广泛用于生产#生活#国防#科学技术各个领域$!陶瓷材料"用类似陶瓷工艺方法生产的各种无机非金属材料的统称$包括传统的陶器和瓷器%以及玻璃#水泥#耐火材料等$按材料科学及新型材料-’%%性能和应用的不同可分为工程结构陶瓷和功能陶瓷两大类!"高分子材料#又称大分子材料$高聚物材料或聚合物材料!分子量在%&’(%&)之间的有机化合物!包括塑料$合成纤维$涂料$胶粘剂和合成

3、橡胶等!是由简单低分子化合物重复连接而成的!按其性能和用途可分为工程高分子材料和功能高分子材料!广泛应用于工农业生产$国防和日常生活各方面!"复合材料#由两种或多种不同性质的材料经过复合形成的一种兼有组成材料的优点或特点的多相固体材料!其中一相为连续相*称基体相+,另一些相*称增强相+以独立形态分布在连续相中!按使用性能分为结构复合材料和功能复合材料!根据基体相的性质分为金属基复合材料$树脂基复合材料$陶瓷基复合材料等!按增强相形态可分为粒子增强复合材料$纤维增强复合材料$夹层增强复合材料等!"结构材料#以力学性能为主要使用性能的材料!主要用来制造在不同环境下工

4、作时承受载荷的各种结构件和零部件!结构钢$耐热钢$不锈钢$工具钢$耐磨铸铁$增韧陶瓷$工程塑料等均属于结构材料!"功能材料#以物理性能*不包括力学性能+为主要使用性能的材料!如磁性材料$精密电阻材料$贮氢材料$膨胀材料$光纤材料等!"晶态材料#又称晶体材料!由原子$分子或离子有规则地周期性)*$)技术科学排列构成的固体材料!根据结合键类型可分为五种晶体"#$%金属晶体&如日常使用的钢’铁’铜’铝等(#)%离子晶体&如食盐’碱’氯化钾等(#*%共价晶体&如金刚石’碳化硅’氮化硅’氮化硼等(#+%分子晶体&如甲烷’二氧化碳’氢’氧等在低温下形成的晶体(#,%氢键晶体

5、&如冰’磷酸二氢钾等!按状态分为单晶材料’多晶材料’微晶材料’液晶材料等!狭义的晶体材料是指在尖端科学技术中有广泛用途的单晶材料&如半导体晶体’光学晶体’激光晶体’电光晶体’声光晶体’磁光晶体’压电晶体’非线性光学晶体’闪烁晶体’热释电晶体等!-非晶态材料.又称玻璃态或无定形材料!原子’分子呈不规则排列的固体材料!包括传统的玻璃’非晶态金属材料’非晶态半导体’非晶态高聚合物等!具有比晶态材料高的硬度’粘滞系数和不同的物理性能!-准晶态材料.一种新的有序材料!其电子衍射花样由明锐的斑点构成&具有五次或十次旋转对称性&结构具有长程取向有序&但不具有长程平移有序!不同

6、于晶体&也不同于非晶体!已在/0123’/014516’7816198’:;1<1=8’2>1?31/0’@A12>1?3’/014B1=8等许多合金系中发现!可通过快速凝固法’退火法’高能粒子束辐照法’固态反应法’真空气相沉积法等途径获得准晶态物质!准晶态材料的特殊结构&预示着它将成为具有特殊性能的功能材料!-新材料.新近发展起来的或正在发展中的性能优异的材料!新材料类型很多&归纳起来大致分四类"#$%新型金属材料&如非晶材料科学及新型材料$’,’态金属!贮氢合金!形状记忆合金等"#$%新型无机非金属材料&如光学纤维!压电陶瓷!人造骨骼!增韧陶瓷等"#’%新型

7、高分子材料&如高分子分离膜!高分子半导体等"#(%先进复合材料&如碳纤维或聚芳酰胺#凯芙勒%纤维增强塑料!陶瓷纤维或晶须增强金属材料等)新材料的发展对科学技术和社会进步有着重大影响)如单晶硅半导体的制造促进了电子信息技术的建立和发展"先进复合材料和一系列新型超合金的开发为空间技术的发展奠定了物质基础)新材料是高技术发展的物质基础&在高技术的发展过程中&每一重大的突破都是以新材料为前提的)高技术的发展又反过来促进新材料的开发)*低合金高强度钢+在低碳钢成分的基础上加入少量合金元素而制成的钢)除具有足够高的强度#主要指屈服强度%外&还具有良好的塑性加工性能!可焊性!

8、耐腐蚀性等)广泛用于汽车