材料科学基础1解析.ppt

结构-宏观层次（0.1mm） 结构-显微层次（显微结构0.1mm-0.1?m） Alumina Dielectric ceramic Equiaxed Ferrite Mild Steel 结构——显微层次 结构——晶体结构层次（Angstron） Y-sialon grain boundary HRTEM image of Quantum dot CaSe 结构——晶体结构层次（Angstron） BaTiO3 Ring diffraction pattern of polycrystalline gold Y-Sialon 材料观-结构 宏观结构 微观结构 结构的含义 宏观结构（眼睛观察范围-0.1mm） 显微结构（晶粒尺寸、分布、100?m-0.1 ?m) 晶体结构（晶胞、晶格、Angstron） 原子结构（电子+质子+中子） 结构分析的工具 性能 材料性能：材料对外界作用的响应 力学性质：形变与断裂 热学性质：热容量、热导率、热膨胀 电学性质：电导率，介电性质 磁学性质：磁化率等 光学性质：折射或反射 劣化：材料的化学活性 组成-工艺过程-结构-性质之间关系 材料科学核心内容 组成+加工工艺 微观组织结构 性能 用途 组成-结构-性质-工艺过程之间的关系 材料科学与工程的四个基本要素： 组成+合成与加工、结构、性质、使用性能。探索这四个要素之间的关系，覆盖从基础学科到工程的全部内容。四个要素之间的密切关系确定了材料科学与工程这一领域，确定了材料科学基础课程的教学线索 材料科学与工程 材料科学具有 “研究为什么”的性质。核心是建立结构－性能的关系。 材料工程具有 “解决怎样做”的性质。是能为社会所接受地获得材料的结构、性能和形状。（要考虑5个判据：经济、质量、资源、环保、能源） 材料科学为材料工程提供设计依据，为更好地选择材料、使用材料、发展新材料提供理论基础。 材料工程为材料科学提供丰富的研究课题和物质基础。 材料科学和材料工程紧密联系，它们之间没有明显的界线。在解决实际问题中，不能将科学因素和工程因素独立考虑。因此，人们常将二者合称为材料科学与工程。 材料科学基础 材料科学基础是进行材料科学与工程研究的基础理论 它将各种材料（包括金属、陶瓷、高分子材料）的微观结构和宏观性能的规律建立在共同的理论基础上，用于指导材料的研究、生产、应用和发展 未来的材料 智能材料：感知环境的变化并按照预定的方式自动做出响应，类似于人体器官 纳米材料 环境材料 本课程的目的 本课程是针对材料学专业开设的专业基础课 通过这门课程的学习，对材料结构，尤其是无机材料结构方面的基本概念、基本理论、结构与性能的关系有一个初步的认识，牢固建立材料的组织结构决定材料的性能这一基本概念，了解不同材料的共性与特性，了解无机材料最新发展状况，为今后从事材料科学的研究工作打下必要的专业基础 教学内容 固体结构（晶体结构） 晶体缺陷 固体中的扩散 形变与再结晶 相变及相图 参考书目 《材料科学基础》胡赓祥 蔡洵主编，上海交通大学出版社，2000年11月第1版 《材料科学基础》潘金生 仝健民 田民波主编，清华大学出版社，1998年6月第1版 《材料科学基础》赵品 谢辅洲 孙文山主编，哈尔滨工业大学出版社，1999年8月第1版 《材料科学基础》谢希文 过梅丽主编，北京航空航天大学出版社，1999年1月第1版 《材料科学基础》吴锵编著，东南大学出版社，2000年8月第1版 学习本课程的要求 材料科学是一门应用科学 学习中需要理论联系实际 在深入学习和牢固掌握基础知识、基础理论的同时，要思考、探索它的应用 培养用实验去验证理论，提高归纳实验规律的能力，发展理论研究的综合素质 学习本课程的要求 应修过或具有普通物理学，普通化学、基础数学等课程的基本知识。学习要有主动性，善于理论联系实际 多学科交叉 采用多媒体教学，图文并茂，深入浅出（缺点） 学习本课程的要求 基础学科发展奠定材料科学的基础 量子力学、固体物理、无机化学、有机化学、物理化学等基础学科的发展为材料科学奠定了重要基础 现代分析技术和设备的更新，加深了对物质结构和物理化学性质的理解 冶金学、金属学、陶瓷学、高分子科学等自身的发展也使对材料的本质认识大大系统化（组成-制备-结构-性能的关系），为学科发展打下了坚实的基础 材料科学基础Fundamentals of Materials Science 绪论 (Introduction) 1.1 材料与人类文明 1.2 材料的分类 1.3 材料科学与工程 1.4 未来的材料 1.5 本课程的目的 什么是材料 材料是指人类社会能接受的、经济的制造有用物品的物质。是具有一定性能，可以用来制作器件、构件、工具、装置等物品的物质。 世界万物，凡于我