材料学导论课件：1 绪论 谭劲.ppt

1、 按化学组成按化学组成和结构特点：和结构特点：金属材料金属材料 、无机非金属材料、无机非金属材料、高分子材料、高分子材料、 复合材料复合材料按材料性能：按材料性能： 结构材料结构材料 、功能材料、功能材料按使用领域：按使用领域：建筑材料、电子材料、耐火建筑材料、电子材料、耐火材料、医用材料材料、医用材料两次工业革命都是以新材料两次工业革命都是以新材料的发明和广泛应用为先导的的发明和广泛应用为先导的0 02 24 46 68 81010BC500 500 C)C)SiCSiC与与SiSi使用范围比较使用范围比较SiCSiC研究和应用现状研究和应用现状高质量大尺寸的高质量大尺寸的SiCSiC晶体几

2、乎被美国晶体几乎被美国CreeCree公司垄断。我国生产器件用的公司垄断。我国生产器件用的SiCSiC晶体全部依赖进口。晶体全部依赖进口。2 2英寸晶片售价为：英寸晶片售价为：500500800800美元美元/ /片片SiC是一种是一种战略性材料战略性材料发光二极管（LED）3.1 力学性质力学性质弹性模量是指材料在弹性极限范围内，应弹性模量是指材料在弹性极限范围内，应力与应变（即与应力相对应的单位变形量）力与应变（即与应力相对应的单位变形量）的比值，用的比值，用E表示，即：表示，即： 材料在外力作用下发生塑性变形的最小材料在外力作用下发生塑性变形的最小应力叫应力叫，用，用s表示。工程上规表示

3、。工程上规定，试样产生定，试样产生0.2%塑性变形时的应力值塑性变形时的应力值为该材料的条件屈服强度，记为为该材料的条件屈服强度，记为0.2。是将试样在拉力机上施以静态拉是将试样在拉力机上施以静态拉伸负荷，使其破坏（断裂）时的载荷。伸负荷，使其破坏（断裂）时的载荷。是指采用简支粱法将试样放在两是指采用简支粱法将试样放在两支点上，在两支点间的试样上施加集中载支点上，在两支点间的试样上施加集中载荷，使试样变形直至破裂时的载荷。荷，使试样变形直至破裂时的载荷。是指在试样上施加压缩载荷至破是指在试样上施加压缩载荷至破裂（对脆性材料而言）或产生屈服现象裂（对脆性材料而言）或产生屈服现象（对非脆性材料而言

4、）时，原单位横截面（对非脆性材料而言）时，原单位横截面积上所能承受的载荷。积上所能承受的载荷。 塑性指标有塑性指标有和和：与与越大，材料的塑性越好。越大，材料的塑性越好。%100001)(LLL延伸率%100010)(FFF断面收缩率工程上常用的有布氏工程上常用的有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等，还常用莫氏硬度硬度、洛氏硬度、维氏硬度等，还常用莫氏硬度。度量度量韧性的指标有两类。一类是韧性的指标有两类。一类是冲击韧性冲击韧性，用材料受，用材料受冲击而破断的过程所吸收的冲击功的大小来表征冲击而破断的过程所吸收的冲击功的大小来表征材料的韧性。另一类是材料的韧性。另一类是断裂韧性断裂韧性，用材料裂纹

5、尖，用材料裂纹尖端应力强度因子的临界值端应力强度因子的临界值K1C来表征材料的韧性。来表征材料的韧性。交变载交变载荷是指大小和（或）方向重复循环变化的载荷。荷是指大小和（或）方向重复循环变化的载荷。在交变应力作用下，即使应力的最大值低于材在交变应力作用下，即使应力的最大值低于材料的屈服强度，材料经较长时间的工作也会发料的屈服强度，材料经较长时间的工作也会发生断裂，这种现象称为材料的生断裂，这种现象称为材料的疲劳疲劳。当应力低于某数值时，在无限多的循环周次下，当应力低于某数值时，在无限多的循环周次下，材料仍不断裂，此应力值称为疲劳强度或材料仍不断裂，此应力值称为疲劳强度或疲劳疲劳极限。极限。3.

6、2 电学性质电学性质材料导电性的量度为电阻率或电导率。电阻材料导电性的量度为电阻率或电导率。电阻R与导体的长度与导体的长度l成正比，与导体的截面积成正比，与导体的截面积S成反比，即：成反比，即：SlR 当电压加到两块中间是真空的平行金属板上时，板上的当电压加到两块中间是真空的平行金属板上时，板上的电荷电荷 Q0与施加电压与施加电压V成正比成正比比例系数比例系数C0就是电容。如果两板间放入绝缘材料，在相就是电容。如果两板间放入绝缘材料，在相同电压下，电荷增加了同电压下，电荷增加了Q1， 则则Q Q0 Q1CVVCQ000100QQQCC物理性质的交互性物理性质的交互性 - - 材料应用的关键点材

7、料应用的关键点电学电学-力学力学电致伸缩电致伸缩力学力学-电学电学压电特性压电特性磁学磁学-力学力学磁致伸缩磁致伸缩电学电学-磁学磁学巨磁阻效应巨磁阻效应电学电学-光学光学电致发光电致发光 -3.3 热学性能热学性能：1mol固体温度升高固体温度升高1K时所吸收的时所吸收的热量热量J/（molK）：单位时间内在：单位时间内在1K温差的温差的1cm3正正方体的一个面向其所对的另一个面流过的方体的一个面向其所对的另一个面流过的热量，单位热量，单位J/（cmsK）。）。：单位长度物体的长度随温度：单位长度物体的长度随温度的变化率，单位的变化率，单位K-1 。可以说，可以说，材料科学材料科学是一种近年

8、来形成的交叉是一种近年来形成的交叉学科和应用科学，与工程技术的联系较为密学科和应用科学，与工程技术的联系较为密切，所以人们往往把材料科学与工程联系在切，所以人们往往把材料科学与工程联系在一起，称之为一起，称之为“材料科学与工程材料科学与工程”。近年来，。近年来，又称为又称为“材料科学技术材料科学技术”。材料工程材料工程是指运用材料科学的理论知识和经是指运用材料科学的理论知识和经验知识，为满足各种特定需要而发展、制备验知识，为满足各种特定需要而发展、制备和改进各种材料的工艺技术。和改进各种材料的工艺技术。地地 质质采采 矿矿矿矿 冶冶化化 工工冶冶 金金陶陶 瓷瓷高分子高分子物物 理理材料科学与

9、工程材料科学与工程化化 学学矿矿 18791879188818881888188819371937193719371966196619751975 美国美国 MIT 矿冶及材料系名称的演变矿冶及材料系名称的演变年年系名称系名称18651865 18791879地质与采矿工程地质与采矿工程18791879 18841884采矿工程采矿工程18841884 18881888采矿工程采矿工程（地质、采矿、冶金）（地质、采矿、冶金）18881888 18901890采矿与冶金采矿与冶金18901890 19271927采矿工程与冶金采矿工程与冶金19271927 19371937采矿与冶金采矿与冶金1

10、9371937 19661966冶金冶金19661966 19751975冶金与材料科学冶金与材料科学19751975 现在现在材料科学与工程材料科学与工程材料科学的内容可以用一个四面体来表示，也就材料科学的内容可以用一个四面体来表示，也就是材料科学是研究一种材料的成分（结构）、合是材料科学是研究一种材料的成分（结构）、合成（工艺）、性质与效能及它们之间的关系。成（工艺）、性质与效能及它们之间的关系。 材料科学是一门交叉性学科和应用科学，它材料科学是一门交叉性学科和应用科学，它是物理、化学、冶金学、金属学、高分子科学、是物理、化学、冶金学、金属学、高分子科学、计算科学等学科相互融合与交叉的结果，是与实计算科学等学科相互融合与交叉的结果，是与实际应用结合非常密切的科学，也是一个正在发展际应用结合非常密切的科学，也是一个正在发展的科学，随有关学科的发展而得到充实和完善。的科学，随有关学科的发展而得到充实和完善。激动人心的领域、广阔的用途激动人心的领域、广阔的用途充满着各种挑战和机遇充满着各种挑战和机遇就业面广阔，满怀信心面向未来就业面广阔，满怀信心面向未来1. 1. 名词解释：材料、材料科学名词解释：材料、材料科学2. 2. 材料科学的内容及任务。材料科学的内容及任务。3. 3. 举例说明材料在人类文明进举例说明材料在人类文明进程中的作用。程中的作用。作业作业