材料科学与工程基础复习资料.docx

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1、材料科学与工程基础FundamentalsofMaterialsScienceandEngineeringChapterone引言LearningObjectives1.列出决定材料应用的六种不同性能Mechanicalproperties力学性能Electricalproperties电性能Thermalbehavior热性能Magneticproperties磁性能Opticalproperties光性能Deteriorativecharacteristics老化特性2•说明涉及材料设计，生产和利用的四个

2、因素，并简要说明它们之间的相互关系Processing加工过程一＞Structure组织结构一〉Properties性能(性质)一〉Performance使用性能结构依赖于加工。性质决定使用性能。因此它们之间关系是线性的。3.举出在材料的甄选过程三个标准A考虑材料的使用条件B考虑材料使用过程的老化C优先考虑材料的经济性4.(a)列出三类主要的固体材料，并说明它们化学特点me怡1金属具特有光泽而不透明(对可见光强烈反射的结果)，富有展性、延性及导热性、导电性的这一类物质。ceramic陶瓷各种无机非金属固体材料

3、polymer聚合物由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。(b)写出其他三种材料，并说明它们特点Composites复合材料是以一种材料为基体(Matrix),另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有

4、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。Semiconductors半导体材料导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10(U-3)〜10(U-9)欧

5、姆/厘米范围内。半导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感，在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电导率。正是利用半导体材料的这些性质，才制造出功能多样的半导体器件。Biomaterials生物材料生物材料是指以医疗为目的，用于和机体组织接触，以形成功能的无生命的材料。生物材料的种类很多。一般可分为天然材料和人工材料两大类。人工材料又可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及它们的复合材料Chaptertwo原子结构及原子间作用力LearningObjectives1・了解所学

6、的两种原子模型，并能区别其不同。玻尔模型1913年，年轻的丹麦物理学家玻尔在总结当时最新的物理学发现(普朗克黑体辐射和量子概念、爱因斯坦光子论、卢瑟福原子带核模型等)的基础上建立了氢原子核外电子运动模型，提出了原子结构理论上的三点假设(1)任意轨道上绕核运动，而是在一些符合一定量子化条件的轨道上运动；(2)电子轨离核越远，原子所含的能量越高，电子尽可能处在离核最近的轨道上；(3)只有电子从较高能级跃迁到较低能级时，原子才会以光子形式释放能量。玻而尔理论解释了原子发光现象但无法解释精细结构和多原子、分子或固体的

7、光谱，存在局限性。量子力学模型量子力学是建立在微观世界的量子性和微粒运动统计性基本特征上，在量子力学处理氢原子核外电子的理论模型中，最基本的方程叫做薛定谗方程，是由奥地利科学家薛定谒(E.Schr6dingcr1887-1961)在1926年提出来的。薛定谗方程是一个二阶偏微分方程，它的自变量是核外电子的坐标，它的因变量是电子波的振幅(甲九给定电子在符合原子核外稳定存在的必要、合理的条件时，薛定谗方程得到的每一个解就是核外电子的一个定态，它具有一定的能量，具有一个电子波的振幅随坐标改变的的函数关系式V=f(x

8、,y,z),称为振幅方程或波动方程。2.能够描述有关电子能童的量子力学法则。能量最低原理，Pauli不相容原理，Hund规则。4.(a)能够简单描述离子键，共价键，金属键，氢键和范德华键。(b)能够列出以这些化学键结合的典型物质。离子键：原子之间发生电子转移，形成正、负离子，并通过静电作用而形成的化学键。离子键的本质是静电作用，无方向性、无饱和性。离子键程度与元素的电负性有关。共价键：不同原子依靠共