周颖老师课件材料结构与性能-绪论2009.pptVIP

什么是结构? 材料的组成是指构成材料的基本单元的成分及数目，材料的结构则是指材料的组成单元（即原子或分子）之间相互吸引和相互排斥作用达到平衡时在空间的几何排列。 包括构成材料的原子的电子结构（决定化学键的类型）、分子的化学结构及聚集态结构（决定材料的基本类型及材料组成相的结构）以及材料的显微组织结构（组成材料的各相的形态、大小、数量和分布等）。 材料结构从宏观到微观可分成不同的层次，即宏观组织结构、显微组织结构和微观结构。 结构问题的理解 从化学的侧面理解原子是如何建合成分子、晶态和非晶态物质。 从晶体学的侧面来分析对称性在结构方面所起的作用。 从统计热力学的侧面来认识对称破缺的重要性。 从信息论的论点来阐述结构与信息的关系。 什么是性能？ 材料的性能是一种用于表征材料在给定外界条件下的行为参量 (力场作用下 、电场作用下 、温度场作用下 、磁场作用下 、电磁波作用下、功能换转性 ) 。多是指材料所固有的性质。 使用性能是指材料在使用条件下的表现的行为，环境对材料使用性能的影响很大，如受力状态、气氛、介质与温度等，而使用性能对材料的寿命有很大影响。 对耐火材料包括：抗渣性、抗热震性、荷重软化温度、重烧线变化等。 材料性能的分类 力学性能：弹性、塑性、韧性、强度、硬度、耐磨性等 物理性能：电学性能、热学性能、磁学性能 、光学性能等 化学性能：抗氧化性、耐腐蚀性、抗老化等 工艺性能：可铸性、可锻性、切削加工性等 结构与性能 材料科学与工程就是研究有关材料组成、结构、制备工艺流程与材料性能和用途的关系的知识的产生及其运用。换言之，材料科学与工程是研究材料组成、结构、生产过程、材料性能与使用效能以及它们之间的关系。 组成与结构（composition-structure）、合成与生产过程（synthesis-processing）、性质（properties）及使用效能（performance）称之为材料科学与工程的四个基本要素（basic elements），四要素连续在一起，便形成一个四面体（tetrahedron）。 组成与结构是决定材料性能的内因，加工与制备是决定材料性能的外因。 金属材料：通常是指金属元素为连合体（combination）。它们含有大量的自由电子，这些自由电子不属于任何特定的原子，而金属材料的许多性能都来自这些电子的作用。化学键以金属键为主，无方向性、饱和性。 常规方法生产的金属为晶体结构； 金属在常温下一般为固体，熔点较高； 具有金属光泽； 纯金属范性大，展性、延性也大；强度较高； 自由电子的存在，金属的导热和导电性好； 多数金属在空气中易被氧化。 无机非金属材料：是指金属元素和非金属元素的化合物（compound）。化学键为离子键、共价键的混合键。 硬而脆、韧性低、抗压不抗拉、对缺陷敏感； 熔点较高，具有优良的耐高温、抗氧化性能； 自由电子数目少、导热性和导电性能较小； 耐化学腐蚀性好； 耐磨损； 成型方式为粉末制坯、烧结成型 有机高分子材料：是以C、H、N、O等元素为基础，由许多结构相同的子单位（链节）重复连接组成的，含有成千上万个原子，分子量很大，并在某一范围内变化。 结合键主要为共价键，有部分范德华键； 分子量大，无明显的熔点，有玻璃化转变温度、粘流温度。并有热塑性和热固性两类； 力学状态有玻璃态、高弹态和粘流态，强度较高； 质量轻；良好的绝缘性；优越的化学稳定性； 成型方法较多。 传统的无机非金属材料主要是指由SiO2及其硅酸盐化合物为主要成分制成的材料，包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。 传统的无机非金属材料 之一：陶瓷 陶瓷按其概念和用途不同，可分为两大类，即普通陶瓷和特种陶瓷。 普通陶瓷即传统陶瓷，是指以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎、混练、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。包括日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷、电瓷以及其它工业用陶瓷。 传统的无机非金属材料 之二：玻璃 玻璃是由熔体过冷所制得的非晶态材料。根据其形成网络的组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等，其网络形成剂分为SiO2、B2O3和P2O5。习惯上玻璃态材料可分为普通玻璃和特种玻璃两大类。 普通玻璃是指采用天然原料，能够大规模生产的玻璃。普通玻璃包括日用玻璃、建筑玻璃、微晶玻璃、光学玻璃和玻璃纤维等。 传统的无机非金属材料 之三：水泥 水泥是指加入适量水后可成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能够将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性材料。 按其用途和性能可分为：通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类；