材料科学基础 第２版 教学课件 作者 石德珂 西安交通大学 主编 绪论和第一章.ppt

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1、材料科学基础主编：石德珂11924A绪论１第一章　材料结构的基本知识第二章　材料中的晶体结构第三章　高分子材料的结构第四章　晶体缺陷第五章　材料的相结构及相图第六章　扩散与固态相变第七章　材料的变形与断裂第八章　固体材料的电子结构与物理性能11924B绪论一、材料科学的重要地位二、各种材料概况三、材料的制备与加工工艺对性能的影响四、什么是材料科学11924B一、材料科学的重要地位表0-1　人类使用材料的11924B二、各种材料概况1.金属材料2.陶瓷材料3.电子材料、光电子材料和超导材料11924B1.金属材料图0-1　汽车中各种材料

2、的大致比例11924B1.金属材料图0-2　波音767飞机所用的各种材料比例11924B2.陶瓷材料图0-3　航天飞机上的先进结构陶瓷1—增强的碳-碳(RCC)　2—高温再用的表面绝缘材料(HRSI)　3—Nomex涂层(Nomex)4—低温再用的表面绝缘材料　5—金属或玻璃11924B3.电子材料、光电子材料和超导材料(1)电子材料　是指在电子学和微电子学中使用的材料，主要包括半导体材料、介电功能材料和磁性材料等。(2)光电子材料　有人估计，今天光电子技术给世界带来的影响不亚于30多年前将晶体管用于计算机的影响。(3)超导材料　大多

3、数科学家相信，在今后10年或更长一些时间内，高温超导的研究和应用开发会有巨大进展，其中，大电流应用和电子学应用将有实质性的突破，这必将对国民经济和国防建设等带来巨大的效益。11924B三、材料的制备与加工工艺对性能的影响图0-5　航空发动机的构造11924B四、什么是材料科学图0-6　材料科学与工程四要素11924B第一章　材料结构的基本知识第一节　原子结构第二节　原子结合键第三节　原子排列方式第四节　晶体材料的组织第五节　材料的稳态结构与亚稳态结构11924B第一节　原子结构一、原子的电子排列表1-1　各电子壳层及亚壳层的电子状态(

4、1)泡利不相容原理　一个原子中不可能存在有四个量子数完全相同的两个电子。11924B第一节　原子结构图1-1　电子能量水平随主量子数和次量子数的变化情况(2)最低能量原理　电子总是优先占据能量低的轨道，使系统处于最低的能量状态。11924B第一节　原子结构二、元素周期表及性能的周期性变化11924B第一节　原子结构表1-2　元素的电负性(鲍林)11924B第二节　原子结合键图1-3　NaCl的离子结合键示意图一、一次键1.离子键11924B第二节　原子结合键图1-4　金刚石的共价结合及其方向性11924B第二节　原子结合键图1-5　金

5、属键结合示意图2.共价键11924B第二节　原子结合键二、二次键1.范德瓦耳斯键图1-6　范德瓦耳斯键力示意图a)理论的电子云分布　b)原子偶极矩的产生　c)原子(或分子)间的范德瓦耳斯键结合11924B第二节　原子结合键2.氢键图1-7　冰中水分子的排列及氢键的作用11924B第二节　原子结合键三、混合键解：(1)MgO　　据表1-2得电负性数据XMg=1.31；XO=3.44，代入式(1-1)得：(2)GaAs　　据表1-2得XGa=1.81；XAs=2.18，代入式(1-1)得表1-3　某些陶瓷化合物的混合键特征11924B第二

6、节　原子结合键图1-8　原子间结合力a)原子间吸引力、排斥力、合力　b)原子间作用位能与原子间距的关系11924B第二节　原子结合键表1-4　不同材料的键能和熔点①　这些固体不是直接分解成其组成的单原子气体，所以数据并不是准确的蒸发热。1)计算公式11924B第二节　原子结合键2)在式(1-3)中b为未知量，先解得b值。3)计算Na+Cl-离子对的结合能E0，在平衡间距时E合=E0五、结合键与性能1.物理性能2.力学性能11924B第二节　原子结合键图1-9　原子间结合力性质的模拟11924B第三节　原子排列方式一、晶体与非晶体图1-

7、10　二氧化硅结构示意图a)晶态　b)非晶态11924B第三节　原子排列方式图1-11　从液态转变为晶体及非晶体的比体积变化11924B第三节　原子排列方式图1-12　结晶过程示意图及相应的多晶体组织11924B第三节　原子排列方式图1-13　X射线在原子面AA′和BB′上的衍射二、原子排列的研究方法11924B第三节　原子排列方式图1-14　X射线衍射分析示意及衍射分布图a)X射线衍射分析示意图　b)SiO2晶体及非晶体的衍射分布图11924B第四节　晶体材料的组织一、组织的显示与观察115.tif图1-15　利用显微镜观察材料的组

8、织11924B第四节　晶体材料的组织图1-16　单相组织的两种晶粒形状a)等轴晶　b)柱状晶11924B第四节　晶体材料的组织二、单相组织三、多相组织图1-17　两相组织的一些基本组织形态11924B第五节　材料的稳态结