专业基本知识介绍

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1、专业基本知识介绍《材料科学与工程基本技能实验》课程是材料科学与工程专业学生必修的一个实践教学环节，属实验方法课。它是学生修完物理化学、工程力学、金工实习后独立设置的实验入门课程。1、实验教学的性质课程介绍课程目的：在学习专业基础理论课程的基础上，对材料实验技术有一个基本了解，初步掌握材料实验样品的制备、观察与分析方法；材料性能的检测手段；热加工设备的操作等实验基本技能。通过该课程的学习，初步掌握材料实验的基本技能和一定的科学研究能力，加深对材料科学与工程专业的认识，提高学生独立分析问题和解决问题的能力；同时在实验教学中，还应注意培养学生实事求是和严谨的

2、科学作风及良好的实验习惯，为后续的材料科学基础、材料工程基础、材料性能学等课程奠定良好的基础。2、实验教学的目的与任务考核方法：实验报告（50%）笔试（30%）考勤及提问（10%）收获与体会（10%）结构材料：（强度、塑性、韧性等力学性能）功能材料：（电、磁、光、热等物理性能）金属材料(metals)陶瓷材料(ceramics)高分子材料(polymers)复合材料(composites)1、材料的分类按使用性能分：按组成分：2、材料科学与工程的四个要素制备合成/加工工艺processing成分/组织结构composition/structure材料固

3、有性能properties材料使用性能performance材料的成分：是指组成材料的元素种类及其含量，通常用质量分数(wt%)表示。如：W18Cr4V材料的组织：在显微镜下观察到的图像（如图）材料的成分：是指组成材料的元素种类及其含量，通常用质量分数(wt%)表示。材料的组织：在显微镜下观察到的图像（如图）材料的固有性能：物理性能：电、磁、光、热化学性能：耐腐蚀性能、抗氧化性能力学性能：强度、硬度、塑性、韧性力学性能指标：强度：材料抵抗塑性变形或断裂的能力。硬度：衡量金属软硬程度的一种性能指标。指材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的能力。塑性：断裂

4、前金属发生塑性变形的能力。韧性：材料断裂时单位体积所吸收的变形功、断裂功。若测定强度、塑性、韧性必须加工试样。材料的使用性能：指材料在服役条件下所表现出来的特性，它是材料的固有性能与服役条件、产品设计及加工融合在一起所决定的因素。举例：普通碳钢：高温条件、腐蚀介质材料的使用性能：指材料在服役条件下所表现出来的特性，它是材料的固有性能与服役条件、产品设计及加工融合在一起所决定的因素。举例：河南第一工具厂生产的W4Mo3Cr4VSi钻头同一批材料，同一种工艺，处理后硬度正常但因钻头大小结构（ϕ10mm、ϕ12mm）不同，最终性能（耐磨性）不同。成分决定性能

5、。成分不同，性能不同。如碳钢组织结构直接决定性能改变成分也会改变组织结构,从而改变其性能。（组织图）制备合成加工过程主要是通过改变组织结构而影响其性能。如45钢退火、正火、淬火材料的固有性能直接决定材料的使用性能。制备合成/加工工艺成分/组织结构材料固有性能材料使用性能材料科学与工程的四个要素组织结构是核心，性能是材料研究工作的落脚点3、金属的凝固凝固与结晶(凝固过程视频）结晶过程：形核与长大过程晶核：结晶时形成的很多核心（有序原子团）。晶粒：在晶体中，如果某一小区域内原子排列规律相同，位向一致，则该小区域为一个晶粒。晶界：晶粒与晶粒间的分界面。单晶体

6、：仅由一个晶粒组成的晶体，如金刚石。多晶体：很多晶粒组成。八级标准晶粒图凝固与结晶凝固与结晶凝固与结晶钢锭中的树枝状晶体凝固与结晶Ni-Ta-Mn-Cr合金的树枝状界面组织的显示与观察金相试样的制备：取样-磨制-抛光-腐蚀-观察组织：各种晶粒的组合特征，即晶粒的相对量、大小、形状及分布特征等。宏观组织：用肉眼或放大镜观察到的组织。显微组织：光学显微镜或电子显微镜下观察到的内部组织（又称金相组织）。合金：指两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。如：铜镍合金、碳钢、合金钢、铸铁组元：组成合金的最基本的、独立

7、的物质。如：Cu-Ni合金，Fe-FeS合金二元合金：如：Fe-C二元系合金三元合金：如：Fe-C-Cr三元系合金多元合金3.相：合金中结构相同、化学成分相同或允许在一定范围内变化的一类晶粒的组成部分。单相合金：如：单相不锈钢（A）、单相黄铜双相合金：如：双相不锈钢（A+F）、双相黄铜单相组织：具有单一相的组织。纯铁、纯铝多相组织：具有两种或两种以上的相的组织。1Cr18Ni9Ti王水浸蚀，800×1050℃固溶处理，基体为奥氏体，部分晶粒呈孪晶4、材料的性能指标及测试方法强度：材料抵抗塑性变形或断裂的能力。硬度：衡量金属软硬程度的一种性能指标。指材料

8、表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的能力。塑性：断裂前金属发生塑性变形的能力。韧性：材料断裂时单