《材料与化学》PPT课件

《《材料与化学》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一讲化学与材料各学科的任务a、物理学：①研究物质中原子及电子的运动，相互作用以及物质结构与物性间的关系②提出能阐明物性的理论和模型③强调物质运动的共同规律性④注重物性的连续变化⑤探索物性与结构之间的定量关系b、化学：①研究实在物质的制备、反应以及结构和物性的关系②特别注重物性随组成变化而产生的特殊性③注意由于组成改变而导致物性的突变④探索物性与组成和结构之间的定性关系c、工程学：以改造自然为目的，运用数学和自然科学方面的专业知识，以经济的，有效地利用自然资源，设计和实施生产过程，把资源转化为结构、机械或产品以造福于人类。d、材料科学：根据工

2、程的需要，在物理学和化学这两门基础学科及其理论的基础上形成的一种学科交叉的边缘学科。学科关系图学科关系图表明：材料科学是以物理、化学及相关理论为基础，根据工程对材料的需要，设计一定的工艺过程，把原料物质制备成可以实际应用的材料和元器件。使其具备规定的形态和形貌，如多晶、单晶、纤维、薄膜、陶瓷、玻璃、复合体、集成块等；同时具有指定的光、电、磁、热学、力学、化学等功能，甚至具备能感应外界条件变化并产生相应的反应和执行行为的机敏性和智能性。联系：（1）材料离开器件就失去意义，器件离开材料也不可能实现其功能；（2）要使材料具备器件要求的特定物性，就必

3、须深入研究和掌握组成、结构与物性的关系，因此物理学和化学就构成材料科学的基础。材料科学分支：材料物理、材料化学材料化学：化学参与材料科学是理所当然和责无旁贷的，因为化学家对于物质的结构和成键的复杂性有着深刻的理解并掌握着精湛化学反应实验技术，这些在探索和开发具有新组成，新结构和新功能材料方面，在材料的复合、集成、加工等方面可以大有所为。例：硬化学(hardchemistry)反应：极端条件下的反应如：超高温、超高压、强辐射、冲击波、超高真空、无重力等合成新化合物。软化学(softchemistry)：反应：温和可控的化学反应如：溶液——溶胶—

4、—凝胶，水热合成、离子交换、助溶剂反应等合成新化合物。目录1.1材料的发展过程1.2材料的分类1.3纳米材料及其应用1.4晶体和非晶体材料材料(Materials)是国民经济的物质基础。广义的材料包括人们的思想意识之外的所有物质(substance)材料无处不在，无处不有1.1材料的发展过程我国材料的历史进程(Historicalperspective)漫长而又曲折的历程：石斧公元前5000年青铜是铜和锡、铅的合金，也是金属治铸史上最早的合金湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑中国古代铁器的金相组织湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄公元前1200年古代科技名

5、著：“考工记”（先秦）、“梦溪笔谈”（宋代沈括）、“天工开物”（明代宋应星）明代后：封建统治、帝国主义侵略束缚了材料的发展停滞状态解放后：材料科学受到重视和发展，被列为现代技术三大支柱之一。一整套材料体系门类全齐数量质量钢铁突破亿吨大关世界第一原子弹、氢弹、人造卫星、火箭长征三号运载火箭在发射架上的图片宝钢高炉1.2材料的分类1.根据结合键分类：2.根据性能和用途分类：3.根据材料颗粒的大小分类：传统材料精细材料纳米材料4.根据材料结构分类：晶体材料非晶材料单晶材料多晶材料一金属材料1.钢铁材料,应用广泛：火箭，导弹，飞机，火炮，兵舰，轮船

6、，火车，汽车，石油化工，建筑，日常生活少不了钢铁普通钢：200～700Mpa高强度钢：700～1000Mpa超高强度钢：1000～3000Mpa超级钢：强度（韧性）寿命提到一倍2.高硬度材料——机床革命碳素工具钢（200℃以下）合金工具钢（高速钢，W18Cr4V1600℃）硬质合金(WC-Co,800℃）陶瓷刀具（Al2O3，Si3N4，1000℃以上）金刚石（加工陶瓷、岩石）金刚石刀具硬质合金钻3.形状记忆合金最初60年代美国海军研究所研制成NiTi合金*喷气飞机：油压系统有十多万个管接头无渗漏，无事故很困难。NiTi合金首次应用于F14—

7、—大成功。*卫星天线，人造心脏，温度控制，牙齿校正记忆效应示意图4.贮氢合金（金属氢化物）——新能源（H2）Mg2Ni、LaNi5、ZrMn2贮氢合金贮H原理：晶体结构，1面心、体心、六方间隙中贮存很多H原子（最小的原子)2形成金属氢化物，贮存更多的H从贮H的密度来看：钢瓶中氢气体可压缩1/50,0.5*1022氢原子/cm3（高压氢，15MPa）液体氢可缩小到1/800,4.2*1022氢原子/cm3(20K)La-Ni5-H6可将氢缩小1/1000,6.2*1022氢原子/cm3贮氢合金不仅具有贮氢密度高，而且使用、运输及储存过程安全

8、、可靠5.非晶态金属金属液态（非晶态）金属固体（晶体）特急冷非晶态金属υ冷～105～106℃/秒利用软磁性（低剩磁、低损耗）高密度磁记录，作为计算机的磁带与磁头材料