材料科学与工程基础 FUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING
材料科学与工程基础 FUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING
第一章 绪论 Chapter 1 Chapter 1 Introduction 材料 What is materials 材料科学与工程 Classfication of materials 金属材料 无机非金属材料 What is materials science 高分子材料 What is Materials Engineering 复合材料 Importance of Materials on Progress of human History and modern Science and Technology Objective and methods of learning this Course
第一章 绪论 Chapter 1 Introduction Chapter 1 • What is Materials • Classfication of Materials • What is Materials Science • What is Materials Engineering • Importance of Materials on Progress of Human History and Modern Science and Technology • Objective and Methods of Learning this Course 材料 材料科学与工程 金属材料 无机非金属材料 高分子材料 复合材料
1-1材料的定义和分类( efinition and Classfication) 1-1定义 1.材料 Materials Material:材料科学(工科 物质科学(理科) Webster编者“ New International Dictionary(1971年)” 中关于材料( Materials)的定义为:材料是指用来制造 某些有形物体(如:机械、工具、建材、织物等的整 体或部分)的基本物质(如金属、木料、塑料、纤维 等 迈尔《新百科全书》中材料的含义:材料是从原材料 中取得的,为生产半成品、工件、部件和成品的初始 物料,如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然 纤维和化学纤维等等 ·材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和 物理性状的物质
• 1-1 材料的定义和分类(Definitionand Classfication) • 1-1-1定义 • 1. 材料 Materials • Material：材料科学 （工科） • 物质科学 （理科） • Webster编者“New International Dictionary（1971年）” 中关于材料（Materials）的定义为：材料是指用来制造 某些有形物体（如：机械、工具、建材、织物等的整 体或部分）的基本物质（如金属、木料、塑料、纤维 等） • 迈尔《新百科全书》中材料的含义：材料是从原材料 中取得的，为生产半成品、工件、部件和成品的初始 物料，如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然 纤维和化学纤维等等。 • 材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和 物理性状的物质
2.原料与材料 原料( Raw materials) 由原料到材料。 原料一般不是为获得产品,而是生产材料,往往伴随 化学变化。 材料的特点往往是为获得产品,一般从材料到产品的 转变过程不发生化学变化 3.材料与物质 Materials and Matter) 材料可由一种或多种物质组成。 同一物质由于制备方法或加工方法不同可以得到用途 各异、类型不同的材料
• 2. 原料与材料 • 原料（Raw Materials） • 由原料到材料。 • 原料一般不是为获得产品，而是生产材料，往往伴随 化学变化。 • 材料的特点往往是为获得产品，一般从材料到产品的 转变过程不发生化学变化。 • 3. 材料与物质(Materials and Matter) • 材料可由一种或多种物质组成。 • 同一物质由于制备方法或加工方法不同可以得到用途 各异、类型不同的材料
1-1-2类别 classfication 材料可以根据化学组成、状态、作用和使用领域分类。 金属材料 化学组成分类 无机非金属材料 components 有机高分子材料 气态 状态分类 液态 单晶 state 固态 多晶 非晶 复晶 作用分类 功能 function 结构(工程) 应用领域分类 建筑、仪表、电子、医用 application 包装、耐火 能源等等
• 1-1-2类别 classfication • 材料可以根据化学组成、状态、作用和使用领域分类。 • 金属材料 • 化学组成分类 无机非金属材料 • components 有机高分子材料 • 气态 • 状态分类 液态 单晶 • state 固态 多晶 • 非晶 • 复晶 • 作用分类 功能 • function 结构（工程） • 应用领域分类 建筑、仪表、电子、医用 • application 包装、耐火．．．．能源等等
1.金属材料 metals (1)黑色金属材料 化学成分—碳素钢、合金钢 品质—普通、优质、高级优质钢 钢--金相组织或组织结构—珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体 Stell用途——建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢 冶炼方法—平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢 灰铸铁 可锻铸铁 铸铁—球墨铸铁 蠕墨铸铁 特殊性能铸铁
1. 金属材料 metals (1) 黑色金属材料 • 化学成分——碳素钢、合金钢 • 品质——普通、优质、高级优质钢 • 钢 --- 金相组织或组织结构——珠光体、贝氏体、马氏体和奥氏体 • Stell 用途——建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢 • 冶炼方法——平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢 • • 灰铸铁 • 可锻铸铁 • 铸铁 — 球墨铸铁 • 蠕墨铸铁 • 特殊性能铸铁 •
(2)有色金属 五大类 轻金属(4.58/m2)铜、镍、铅、锌 贵金属 金、银、铂、铑 类金属(半) 硅、硒、绅、硼 稀有金属 钛、锂、钨、钼、镭 常用的稀有金属材料有:A1、Cu、Zn、Sn、 Pb、Mg、NI
(2) 有色金属 五大类 • 轻金属 （4.58/cm2) 铜、镍、铅、锌 • 贵金属 金、银、铂、铑 • 类金属（半） 硅、硒、绅、硼 • 稀有金属 钛、锂、钨、钼、镭 常用的稀有金属材料有：Al、Cu 、Zn、 Sn、 Pb、 Mg、 Ni……
(3)基本特性 Principal Properties a.金属键,常规法生产的为晶体结构 b.常温下固体熔点较高 c.金属光泽; d.纯金属范性大、展性、延性大; e.强度较高; f.导热、导电性好; g空气中移氧化,如钢、铁等生成氧化膜,合金可改性 抗氧化性 (4)用途 Application a.结构材料:如机床,建筑机械设备、工程交通工具; b.导体材料,电线芯(铜) c.工具
(3) 基本特性 Principal Properties a. 金属键，常规法生产的为晶体结构； b. 常温下固体熔点较高； c. 金属光泽； d. 纯金属范性大、展性、延性大； e. 强度较高； f. 导热、导电性好； g. 空气中移氧化，如钢、铁等生成氧化膜，合金可改性 抗氧化性。 (4) 用途 Application a. 结构材料:如机床,建筑机械设备、工程交通工具； b. 导体材料，电线芯（铜） c. 工具
2无机非金属材料 Inorganic nonmetals (1)分类(按成分,化学结构和用途分四大类) 混凝土(水泥) 玻璃 Glass 硅及耐火材料 Silane 陶瓷(器) Ceramics 传统陶瓷(天然硅酸盐矿):各中粘土烧 制而成。( Silicate ceramics) 特种陶瓷(人工化合物:氧化物、氮化物、 硼化物、碳化物)
2 无机非金属材料 Inorganic nonmetals (1) 分类（按成分，化学结构和用途分四大类） • 混凝土（水泥） • 玻璃 Glass • 硅及耐火材料 Silane • 陶瓷（器） Ceramics 传统陶瓷（天然硅酸盐矿）：各中粘土烧 制而成。(Silicate Ceramics) 特种陶瓷（人工化合物：氧化物、氮化物、 硼化物、碳化物）
(2)基本特性,以陶瓷为例,其它有较大差别 a.离子键、共价键及其混合键; b.硬而脆; c.熔点高、耐高温抗氧化 d.导热、导电性差; e.耐化学腐蚀性性好; f.耐磨; g成型方式为粉末制坏、烧制成型 (3)用途 建筑卫生陶瓷:瓷砖、浴缸 工程陶瓷工程结构陶瓷:反应釜(耐酸、耐腐蚀) 绝缘瓷瓶。 功能陶瓷:磁性、导电
(2) 基本特性，以陶瓷为例，其它有较大差别 a. 离子键、共价键及其混合键； b. 硬而脆； c. 熔点高、耐高温抗氧化 d. 导热、导电性差； e. 耐化学腐蚀性性好； f. 耐磨； g. 成型方式为粉末制坏、烧制成型 (3) 用途 • 建筑卫生陶瓷：瓷砖、浴缸。 • 工程陶瓷 工程结构陶瓷：反应釜（耐酸、耐腐蚀） 绝缘瓷瓶。 • 功能陶瓷：磁性、导电