材料導(dǎo)論緒論課件

材料導(dǎo)論緒論課件REPORTING目錄材料科學與工程概述材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系材料制備與加工技術(shù)材料性能測試與評價方法材料應(yīng)用與發(fā)展趨勢課程學習目標與要求PART01材料科學與工程概述REPORTING材料科學與工程是研究材料的結(jié)構(gòu)、性能、制備與加工、應(yīng)用及其相互關(guān)系的學科。它涉及材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝、性能與服役行為等方面，旨在探索材料內(nèi)在規(guī)律，為材料設(shè)計、制備和應(yīng)用提供科學依據(jù)。材料科學與工程定義金屬材料無機非金屬材料有機高分子材料復(fù)合材料材料分類及應(yīng)用領(lǐng)域如陶瓷、玻璃等，用于制造電子器件、光學儀器、建筑材料等。包括塑料、橡膠、纖維等，廣泛應(yīng)用于包裝、醫(yī)療、紡織等領(lǐng)域。由兩種或多種不同性質(zhì)的材料組成，具有優(yōu)異的綜合性能，用于航空航天、汽車制造等高端領(lǐng)域。包括鋼鐵、有色金屬等，廣泛應(yīng)用于機械制造、建筑、電子等領(lǐng)域。古代材料科學與工程早在古代，人類就開始使用石頭、陶土、金屬等自然材料進行制造和加工，積累了豐富的經(jīng)驗。工業(yè)革命時期，鋼鐵、有色金屬等金屬材料的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用推動了材料科學與工程的發(fā)展。20世紀以來，隨著科學技術(shù)的進步，新材料不斷涌現(xiàn)，如高分子材料、半導(dǎo)體材料、超導(dǎo)材料等，為現(xiàn)代工業(yè)和科技發(fā)展提供了有力支撐。進入21世紀，隨著納米技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)等新興技術(shù)的快速發(fā)展，材料科學與工程面臨著新的挑戰(zhàn)和機遇。工業(yè)革命時期的材料科學與工程20世紀的材料科學與工程當代材料科學與工程材料科學與工程發(fā)展歷史PART02材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系REPORTING原子結(jié)構(gòu)與鍵合方式01原子結(jié)構(gòu)：原子核、電子排布、原子尺寸等。02鍵合方式：離子鍵、共價鍵、金屬鍵、范德華力等。03鍵合方式對材料性能的影響：強度、硬度、導(dǎo)電性等。晶體結(jié)構(gòu)：晶胞、晶格、晶界等。晶體缺陷類型：點缺陷、線缺陷、面缺陷等。晶體缺陷對材料性能的影響：塑性、韌性、熱學性能等。晶體結(jié)構(gòu)與缺陷類型力學性能彈性模量、屈服強度、斷裂韌性等。電學性能導(dǎo)電性、介電性、半導(dǎo)體性等。熱學性能熱容、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等。環(huán)境性能耐腐蝕性、抗氧化性、老化性能等。材料性能及其影響因素PART03材料制備與加工技術(shù)REPORTING01根據(jù)產(chǎn)品性能需求選擇合適的原材料，如金屬、陶瓷、高分子等。原材料種類02去除原材料中的雜質(zhì)、缺陷，提高材料的純凈度和均勻性。預(yù)處理目的03包括熔煉、鑄造、軋制、鍛造等，以獲得所需的材料形態(tài)和性能。預(yù)處理方法原材料選擇與預(yù)處理方法設(shè)備類型及作用如機床、沖壓機、熱處理爐等，用于實現(xiàn)材料加工和成形。制造工藝對材料性能的影響不同工藝參數(shù)對材料組織結(jié)構(gòu)、力學性能等的影響。制造工藝分類包括成形工藝、加工工藝和熱處理工藝等。制造工藝及設(shè)備介紹加工過程中的相變?nèi)缃饘俨牧系南嘧?、陶瓷材料的晶粒長大等。加工過程中的殘余應(yīng)力產(chǎn)生原因、對材料性能的影響及消除方法。組織結(jié)構(gòu)演變?nèi)缇Я＜毣?、位錯密度變化等，對材料性能的影響。加工過程中組織結(jié)構(gòu)變化PART04材料性能測試與評價方法REPORTING通過拉伸試驗機對材料進行拉伸，測定其彈性模量、屈服強度、抗拉強度等力學性能指標。拉伸測試壓縮測試彎曲測試沖擊測試通過壓縮試驗機對材料進行壓縮，測定其抗壓強度、彈性模量等性能指標。通過三點或四點彎曲試驗機對材料進行彎曲，測定其抗彎強度、彈性模量等指標。通過沖擊試驗機對材料進行沖擊，測定其沖擊韌性、斷裂韌性等指標。力學性能測試方法通過密度計或天平測定材料的密度，了解其質(zhì)量特性。密度測試通過熱膨脹儀測定材料的熱膨脹系數(shù)，了解其熱學性能。熱膨脹系數(shù)測試通過導(dǎo)熱系數(shù)測定儀測定材料的導(dǎo)熱系數(shù)，了解其傳熱性能。導(dǎo)熱系數(shù)測試通過電導(dǎo)率儀測定材料的電導(dǎo)率，了解其導(dǎo)電性能。電導(dǎo)率測試物理性能測試方法通過光譜分析、質(zhì)譜分析等方法測定材料的化學成分，了解其元素組成和含量?；瘜W成分分析通過鹽霧試驗、電化學腐蝕試驗等方法測定材料的耐腐蝕性能，了解其抗腐蝕能力。耐腐蝕性能測試通過高溫氧化試驗等方法測定材料的抗氧化性能，了解其抗氧化能力?？寡趸阅軠y試通過熱重分析、差熱分析等方法測定材料的熱穩(wěn)定性，了解其熱學性能和穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性測試化學性能評價方法PART05材料應(yīng)用與發(fā)展趨勢REPORTING結(jié)構(gòu)優(yōu)化添加合金元素，改善材料的機械性能和耐腐蝕性。合金化復(fù)合化表面改性01020403采用物理、化學或機械方法，改變材料表面性質(zhì)，以滿足特定需求。通過改變材料的微觀結(jié)構(gòu)，提高其力學性能和耐久性。將不同材料復(fù)合在一起，發(fā)揮各自優(yōu)勢，提高綜合性能。傳統(tǒng)材料改進與升級途徑1高性能陶瓷具有高硬度、高強度、耐高溫等特點，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子等領(lǐng)域。高分子功能材料具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學活性等功能，用于制造傳感器、顯示器等器件。納米材料具有獨特的光、電、磁等性質(zhì)，有望應(yīng)用于催化、生物醫(yī)學等領(lǐng)域。超導(dǎo)材料在低溫下具有零電阻和完全磁通量量子化等特性，有望應(yīng)用于能源、交通等領(lǐng)域。新型功能材料研究進展自適應(yīng)材料能夠根據(jù)外部環(huán)境變化自我調(diào)節(jié)性能，如智能調(diào)溫織物。自修復(fù)材料具有自我修復(fù)能力，能夠延長使用壽命和提高安全性，如自修復(fù)涂層。仿生材料模仿生物體結(jié)構(gòu)和功能，實現(xiàn)特定功能，如仿生粘附材料。4D打印智能材料通過4D打印技術(shù)制造具有形變和功能變化的智能材料，如可變形結(jié)構(gòu)。智能材料發(fā)展趨勢預(yù)測PART06課程學習目標與要求REPORTING掌握材料科學基礎(chǔ)知識深入理解材料科學的基本概念、原理和理論，為后續(xù)專業(yè)課程學習奠定堅實基礎(chǔ)。構(gòu)建材料知識體系系統(tǒng)掌握各類材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能及其相互關(guān)系，形成完整的材料知識體系。了解材料研究前沿動態(tài)關(guān)注材料科學領(lǐng)域的研究熱點和發(fā)展趨勢，了解新型材料及其應(yīng)用前景。知識體系構(gòu)建目標030201掌握材料制備、性能測試與表征的基本實驗技能，能獨立完成實驗任務(wù)。實驗技能培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，能運用新材料、新技術(shù)解決工程實際問題。創(chuàng)新能力學會運用所學知識分析材料性能、結(jié)構(gòu)與工藝之間的關(guān)系，提出解決問題的方案。分析問題能力具備良好的團隊協(xié)作精神，能與他人合作完成課程項目或研究任務(wù)。團隊協(xié)作能力01030204能力培養(yǎng)目標工程倫理培養(yǎng)工程倫理意識，關(guān)注工程實踐中的社會、環(huán)境、安全問題，自覺踐行可持續(xù)發(fā)展理念?？鐚W科視野拓