《材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)講解》課件

《材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)講解》歡迎大家來到材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)講解！什么是材料科學(xué)？定義材料科學(xué)是研究材料的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備、加工和應(yīng)用的學(xué)科。作用它為人類提供各種新材料，推動(dòng)科技進(jìn)步，改善人類生活。材料的基本組成1原子2分子3晶體4材料材料的狀態(tài)和結(jié)構(gòu)固態(tài)具有固定形狀和體積，原子排列緊密，穩(wěn)定性高。液態(tài)具有流動(dòng)性，原子排列松散，易于變形。氣態(tài)原子排列稀疏，運(yùn)動(dòng)自由，易于壓縮和膨脹。晶體結(jié)構(gòu)晶格原子或離子在空間周期性排列，形成的幾何結(jié)構(gòu)。晶胞晶格中最小重復(fù)單元，決定晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。晶系根據(jù)晶胞形狀和對(duì)稱性分類，共有七種。晶體缺陷點(diǎn)缺陷原子排列中的局部缺陷，如空位和間隙原子。線缺陷晶格中原子排列的線狀缺陷，如位錯(cuò)。面缺陷晶格中原子排列的面狀缺陷，如晶界。材料的物理性質(zhì)密度單位體積的質(zhì)量，反映材料的緊密程度。熔點(diǎn)材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度，反映材料的穩(wěn)定性。熱導(dǎo)率材料傳熱的能力，反映材料的導(dǎo)熱性能。電導(dǎo)率材料傳導(dǎo)電流的能力，反映材料的導(dǎo)電性能。材料的機(jī)械性質(zhì)1強(qiáng)度材料抵抗斷裂的能力，反映材料的強(qiáng)度等級(jí)。2硬度材料抵抗表面壓痕的能力，反映材料的耐磨損能力。3韌性材料斷裂前吸收能量的能力，反映材料的抗沖擊能力。4塑性材料在斷裂前發(fā)生塑性變形的能力，反映材料的可加工性。材料的電學(xué)性質(zhì)1導(dǎo)體易于導(dǎo)電的材料，如金屬。2絕緣體不易于導(dǎo)電的材料，如陶瓷。3半導(dǎo)體導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，如硅。材料的磁學(xué)性質(zhì)鐵磁性材料能夠被磁化，并能保持磁性的能力，如鐵。順磁性材料在磁場(chǎng)中被弱磁化，但不能保持磁性，如鋁。抗磁性材料在磁場(chǎng)中被弱磁化，并被排斥，如水。材料的光學(xué)性質(zhì)金屬材料特點(diǎn)具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和強(qiáng)度。應(yīng)用廣泛用于制造機(jī)械、電子、建筑等領(lǐng)域。陶瓷材料特點(diǎn)耐高溫、耐腐蝕、絕緣性好，但強(qiáng)度較低。應(yīng)用用于制造耐火材料、電子元件、日用陶瓷等。高分子材料合成纖維具有良好的強(qiáng)度、耐磨性和抗腐蝕性，廣泛用于制造服裝、地毯等。塑料具有良好的柔韌性、可塑性和耐腐蝕性，廣泛用于制造包裝、容器等。橡膠具有良好的彈性和耐油性，廣泛用于制造輪胎、密封件等。復(fù)合材料1增強(qiáng)材料具有高強(qiáng)度、高模量和耐高溫性，如碳纖維、玻璃纖維等。2基體材料具有粘接作用，如樹脂、金屬等。3復(fù)合材料兼具多種材料的優(yōu)點(diǎn)，性能優(yōu)異。智能材料1形狀記憶合金可以恢復(fù)變形后的形狀，廣泛用于醫(yī)療器械、航空航天等。2壓電材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生電荷，用于制造傳感器、換能器等。3光致變色材料能夠根據(jù)光照強(qiáng)度改變顏色，用于制造眼鏡、窗玻璃等。材料的表面處理1機(jī)械加工通過機(jī)械加工方法改變材料表面形狀，如車削、銑削等。2熱處理通過加熱和冷卻改變材料的微觀結(jié)構(gòu)，提高表面硬度和耐磨性。3表面涂層在材料表面涂覆一層保護(hù)膜，如電鍍、噴涂等。材料的腐蝕與防護(hù)腐蝕材料與環(huán)境發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致材料性能下降。防護(hù)采取措施防止材料腐蝕，如涂層、合金化等。材料成型技術(shù)鑄造將熔融金屬澆入模具中冷卻凝固成型，如鑄鐵、鑄鋁等。鍛造用錘子或壓力機(jī)對(duì)金屬進(jìn)行塑性變形，提高強(qiáng)度和韌性，如鍛件。軋制用軋機(jī)對(duì)金屬進(jìn)行塑性變形，生產(chǎn)板材、帶材等。材料的焊接與連接焊接利用熱能或壓力將金屬熔化，并連接在一起。鉚接用鉚釘將金屬板件連接在一起。螺紋連接用螺紋將金屬零件連接在一起。材料的熱處理退火使金屬材料軟化，提高塑性，降低硬度。淬火使金屬材料硬化，提高強(qiáng)度和硬度?；鼗鸾档痛慊鸷蟮慕饘俨牧洗嘈裕岣唔g性。材料的試驗(yàn)與檢測(cè)1拉伸試驗(yàn)測(cè)定材料的強(qiáng)度、韌性和塑性等性能。2硬度試驗(yàn)測(cè)定材料的硬度，反映材料的耐磨損能力。3沖擊試驗(yàn)測(cè)定材料的抗沖擊能力，反映材料的韌性。材料的應(yīng)用領(lǐng)域新興材料技術(shù)納米材料具有特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，應(yīng)用廣泛。生物材料與人體組織相容性好，用于制造人工器官、植入物等。綠色環(huán)保材料可再生材料如木材、竹子、生物質(zhì)等，可循環(huán)利用?？山到獠牧夏軌蛟谧匀画h(huán)境中分解，減少環(huán)境污染。材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1智能化材料能夠感知環(huán)境變化并做出反應(yīng)，例如形狀記憶合金。2功能化材料具有特殊功能，如光催化材料、導(dǎo)電材料等。3綠色化材料更加環(huán)保，可循環(huán)利用，如生物材料。材料科學(xué)研究方法實(shí)驗(yàn)研究通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證材料的性質(zhì)和性能。理論計(jì)算利用計(jì)算機(jī)模擬材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。表征分析利用各種儀器分析材料的微觀結(jié)構(gòu)和成分。材料科學(xué)前沿問題高性能材料開發(fā)強(qiáng)度更高、耐高溫更高、抗腐蝕更強(qiáng)的材料。多功能材料開發(fā)兼具多種功能的材料，如光電材料