第一章 材料科学基础 绪论ppt课件.ppt

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1、材料科学基础第一章绪论何谓材料？人类社会所能接受的，可经济地制造有用器件或物品的物质。材料科学？研究材料的结构，制备与加工工艺和性能之间关系的科学。1.1材料与材料科学的定义1.2材料科学的重要性一、生产力水平的标志历史时期的划分以材料为标志新石器时代青铜器时代铁器时代水泥时代钢时代半导体时代材料科学的发展推动了整个世界文明的发展，在某种程度上决定了一个国家的发达水平。材料科学，信息科学，与能源科学是新技术革命的三个支柱，是实现新技术革命的关键。二、材料是各种物理效应产生的物质基础周光召：材料是高技术发展以及现代文明的物质基础。材料科学一直是活跃的

2、科学前沿。从科学与技术关系来看，材料往往是科学理论过渡到技术应用的成败关键，直接影响着许多科技领域的进展。1.3材料科学研究的内容研究内容成分/组织结构：原子结构、晶体结构、显微结构制备与合成工艺固有性能使用性能：寿命，工艺，能量利用率，安全可靠性，成本。物理：电，磁，光，热化学：抗氧化与抗腐蚀力学：强度，塑性，任性认识：材料的制备，结构，品质，服役，变化与损伤乃至破坏全过程并知道如何控制它们的钥匙。体会：攀登科学与工程这一奇妙殿堂的阶石。1.4材料分类1.4.1材料按化学组成（或基本组成）分类1.4.2根据材料的性能分类1.4.3材料按服役的领域

3、来分类1.4.4材料按结晶状态分类1.4.5材料按材料的尺寸分类按物理性质可分为：导电材料、绝缘材料、半导体材料、磁性材料、透光材料、高强度材料、高温材料、超硬材料等。按物理效应分为：压电材料、热电材料、铁电材料、非线性光学材料、磁光材料、电光材料、声光材料、激光材料等。按用途分为：电子材料、电工材料、光学材料、感光材料、耐酸材料、研磨材料、耐火材料、建筑材料、结构材料、包装材料等。1.4.1按化学组成（或基本组成）分类：金属材料无机非金属材料高分子材料（聚合物）复合材料无机非金属材料是由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、

4、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定的工艺制备而成的材料。是除金属材料、高分子材料以外所有材料的总称。它与广义的陶瓷材料有等同的含义。无机非金属材料种类繁多，用途各异，目前还没有统一完善的分类方法。一般将其分为传统的（普通的）和新型的（先进的）无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料主要是指由SiO2及其硅酸盐化合物为主要成分制成的材料，包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。此外，搪瓷、磨料、铸石（辉绿岩、玄武岩等）、碳素材料、非金属矿（石棉、云母、大理石等）也属于传统的无机非金属材料。先进（或新型）无机非金属材料是用氧化物、氮

5、化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。主要包括先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。传统的无机非金属材料之一：陶瓷陶瓷按其概念和用途不同，可分为两大类，即普通陶瓷和特种陶瓷。根据陶瓷坯体结构及其基本物理性能的差异，陶瓷制品可分为陶器和瓷器。发展概况日用陶瓷特种陶瓷是用于各种现代工业及尖端科学技术领域的陶瓷制品。包括结构陶瓷和功能陶瓷。结构陶瓷主要用于耐磨损、高强度、耐高温、耐热冲击、硬质、高刚性、低膨胀、隔热等场所。功能陶瓷主要包括电磁功能、光学功能、生物功能、核功能及其它功能的陶瓷

6、材料。功能陶瓷包括:装置瓷（即电绝缘瓷）、电容器陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷（又称为铁氧体）、导电陶瓷、超导陶瓷、半导体陶瓷（又称为敏感陶瓷）、热学功能陶瓷（热释电陶瓷、导热陶瓷、低膨胀陶瓷、红外辐射陶瓷等）、化学功能陶瓷（多孔陶瓷载体等）、生物功能陶瓷等。传统的无机非金属材料之二：玻璃玻璃是由熔体过冷所制得的非晶态材料。根据其形成网络的组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等，其网络形成剂分为SiO2、B2O3和P2O5。习惯上玻璃态材料可分为普通玻璃和特种玻璃两大类。普通玻璃是指采用天然原料，能够大规模生产的玻璃。普通玻璃包括日用玻璃、建

7、筑玻璃、微晶玻璃、光学玻璃和玻璃纤维等。特种玻璃（亦称为新型玻璃）是指采用精制、高纯或新型原料，通过新工艺在特殊条件下或严格控制形成过程制成的一些具有特殊功能或特殊用途的玻璃。特种玻璃包括SiO2含量在85%以上或55%以下的硅酸盐玻璃、非硅酸盐氧化物玻璃（硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、碲酸盐、铝酸盐及氧氮玻璃、氧碳玻璃等）、非氧化物玻璃（卤化物、氮化物、硫化物、硫卤化物、金属玻璃等）以及光学纤维等。根据用途不同，特种玻璃分为防辐射玻璃、激光玻璃、生物玻璃、多孔玻璃、非线性光学玻璃和光纤玻璃等。传统的无机非金属材料之三：水泥水泥是指加入适量水后可成塑性浆

8、体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能够将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性材料。传统的无机非金属材料之四：耐火