材料科学基础知识点.doc

《材料科学基础知识点.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、材料科学基础第零章材料概论该课程以金属材料、陶瓷材料、高分子材料及复合材料为对象，从材料的电子、原子尺度入手，介绍了材料科学理论及纳观、微观尺度组织、细观尺度断裂机制及宏观性能。核心是介绍材料的成分、微观结构、制备工艺及性能之间的关系。v主要内容包括：材料的原子排列、晶体结构与缺陷、相结构和相图、晶体及非晶体的凝固、扩散与固态相变、塑性变形及强韧化、材料概论、复合材料及界面，并简要介绍材料科学理论新发展及高性能材料研究新成果。材料是指：能够满足指定工作条件下使用要求的，就有一定形态和物理化学性状的物质。按基本组成分为：金属、陶瓷、高分子、复合材料金属材料

2、是由金属元素或以金属元素为主，通过冶炼方法制成的一类晶体材料，如Fe、Cu、Ni等。原子之间的键合方式是金属键。陶瓷材料是由非金属元素或金属元素与非金属元素组成的、经烧结或合成而制成的一类无机非金属材料。它可以是晶体、非晶体或混合晶体。原子之间的键合方式是离子键，共价键。v聚合物是用聚合工艺合成的、原子之间以共价键连接的、由长分子链组成的髙分子材料。它主要是非晶体或晶体与非晶体的混合物。原子的键合方式通常是共价键。v复合材料是由二种或二种以上不同的材料组成的、通过特殊加工工艺制成的一类面向应用的新材料。其原子间的键合方式是混合键。v材料选择：密度v弹性模

3、量:材料抵抗变形的能力v强度:是指零件承受载荷后抵抗发生破坏的能力。v韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力功能v成本结构(Structure)v性质(Properties)v加工(Processing)v使用性能(Performance)v在四要素中，基本的是结构和性能的关系，而“材料科学”这门课的主要任务就是研究材料的结构、性能及二者之间的关系。宏观结构←显微镜下的结构←晶体结构←原子、电子结构重点讨论材料中原子的排列方式（晶体结构）和显微镜下的微观结构（显微组织）的关系。以及有哪些主要因素能够影响和改变结构，实现控制结构和性能的目的。第一章材料结构的基本

4、知识1.引言材料的组成不同，性质就不同。同种材料因制备方法不同，其性能也不同。这是与材料的内部结构有关：原子结构、原子键合、原子排列、显微组织。原子结构主量子数n角量子数l磁量子数m自旋量子数ms泡利不相容原理能量最低原则洪特规则半充满全充满全空电子排布式：29Cu:1s22s22p63s23p64s13d10电子层结构式：29Cu:1s22s22p63s23p63d104s1电负性(electronegativity)是衡量原子吸引电子的化学能力。原子半径减少→电离能增加→电负性增加→原子结构是材料的一级结构决定原子间结合键的形式影响元素的物理性质：如

5、熔点、热膨胀系数、原子半径等。2.原子键合1结合力强的结合键叫化学键（一次键）。如离子键、共价键和金属键2结合力弱的结合键叫物理键（二次键）。如范德华键和氢键，或称为分子键离子键：由正负离子之间的库伦吸引作用产生的结合力。没有方向性和饱和性离子键的键能强，结合力大材料性能上表现出硬度大、熔点高及热膨胀系数小，变形较困难，故呈脆性。共价键:相邻原子之间共用其外层电子，形成稳定的电子满壳层结构所产生的结合力。具有方向性和饱和性不允许原子间相对位置的改变，故结合力大材料性能上表现出硬度高、熔点高、强度大、沸点高、挥发性低、但导电性差、塑性变形差（脆性）。杂化理

6、论卡宾坚硬强度是金刚石的40倍！金属键：依靠阳离子和自由电子间相互吸引而结合在一起。不具有方向性和饱和性由于自由电子的存在，具有良好的导热、导电性正离子之间改变相对位置并不会破坏电子与正离子之间的结合力，塑性变形好，强度高。自由电子很容易被激发，所以它们可以吸收在光电效应截止频率以上的光，并发射各种可见光，因此大多数金属呈银白色，不透光。金属正离子被另一种金属的正离子取代时，也不会破坏结合键，这种金属间的溶解（称固溶）能力也是金属的重要特性。二次键范德华力：分子偶极距所产生的静电吸力将两个分子结合在一起的力。由取向力、诱导力、色散力组成取向力：极性分子间

7、固有的偶极矩作用力与极性和温度有关最大诱导力：分子间固有偶极与诱导偶极间的作用力，与极性和变形有关色散力：分子间瞬时偶极所产生的作用力，大小与分子变形（电子云形状）及分子量有关（成正比）。最小范德华力是由偶极吸引力所形成的物理键，其键力远小于化学键，故键合力弱，熔点低，硬度低，材料稳定性差，易变性（分子凝聚）氢键：本质与范德华力一样，均依靠分子间的偶极吸引力结合在一起，性质相似，结合力比范德华力大。由氢原子同时两个电负性很大、原子半径很小的原子（O、F、N）之间的结合所形成的物理键。具有饱和性和方向性氢键在高分子材料中特别重要（凝聚）混合键：陶瓷中离子键

8、和共价键混合十分正常。根据化合物AB电负性的大小给出离子键在化合物中的比例。结合