材料科學(xué)基礎(chǔ)課件

材料科學(xué)基礎(chǔ)歡迎來到材料科學(xué)基礎(chǔ)課程。本課程將帶您深入探索材料的奧秘，從原子層面到宏觀應(yīng)用。我們將學(xué)習(xí)各種材料的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。課程介紹課程目標(biāo)掌握材料科學(xué)的基本概念和原理學(xué)習(xí)內(nèi)容包括材料結(jié)構(gòu)、性能、制備和應(yīng)用等方面授課方式理論講解、實(shí)驗(yàn)演示和小組討論相結(jié)合考核方式平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末考試綜合評(píng)定原子結(jié)構(gòu)和鍵1化學(xué)鍵離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵2電子排布能級(jí)、軌道、殼層3原子結(jié)構(gòu)質(zhì)子、中子、電子晶體結(jié)構(gòu)簡單立方每個(gè)晶胞頂點(diǎn)有一個(gè)原子體心立方晶胞頂點(diǎn)和中心各有一個(gè)原子面心立方晶胞頂點(diǎn)和面中心各有一個(gè)原子六方密堆積原子呈六角形排列，堆積緊密缺陷點(diǎn)缺陷空位、間隙原子、雜質(zhì)原子線缺陷刃型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)面缺陷晶界、相界、堆垛層錯(cuò)擴(kuò)散空位擴(kuò)散原子通過空位移動(dòng)間隙擴(kuò)散小原子在間隙中移動(dòng)表面擴(kuò)散原子在表面移動(dòng)相平衡相律自由度=組元數(shù)-相數(shù)+2相圖描述溫度、成分和相的關(guān)系杠桿定則用于計(jì)算相的相對量共晶反應(yīng)液相冷卻形成兩種固相相變1形核新相的小晶核開始形成2長大晶核通過原子擴(kuò)散逐漸長大3粗化大晶粒長大，小晶粒消失金屬材料陶瓷材料傳統(tǒng)陶瓷黏土為原料，用于日常生活用品先進(jìn)陶瓷高純度原料，用于高科技領(lǐng)域玻璃非晶態(tài)陶瓷，廣泛應(yīng)用于建筑和光學(xué)高分子材料1熱塑性塑料可重復(fù)加熱成型2熱固性塑料一旦成型不可再熔化3彈性體具有高彈性的高分子4纖維長徑比很大的細(xì)長高分子復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料碳纖維、玻璃纖維等增強(qiáng)塑料基體顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料金屬或陶瓷顆粒分散在基體中夾層復(fù)合材料輕質(zhì)芯層夾在兩層面板之間材料的力學(xué)性能1彈性材料在應(yīng)力下的可逆變形能力2強(qiáng)度材料抵抗永久變形或斷裂的能力3韌性材料吸收能量并塑性變形而不斷裂的能力4硬度材料抵抗局部變形的能力材料的熱學(xué)性能熱容材料儲(chǔ)存熱量的能力熱膨脹材料隨溫度升高而體積增大的程度熱導(dǎo)率材料傳導(dǎo)熱量的能力材料的電學(xué)性能1絕緣體電阻率大于10^8Ω·m2半導(dǎo)體電阻率在10^-5~10^8Ω·m之間3導(dǎo)體電阻率小于10^-5Ω·m材料的光學(xué)性能反射光線被材料表面反彈折射光線通過介質(zhì)時(shí)改變方向吸收光能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量透射光線穿過材料材料的磁學(xué)性能順磁性在外磁場作用下微弱磁化抗磁性在外磁場作用下產(chǎn)生微弱的反向磁化鐵磁性能被強(qiáng)烈磁化并保持磁性反鐵磁性相鄰磁矩反向平行排列腐蝕與防護(hù)1電化學(xué)腐蝕金屬在電解質(zhì)溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)2化學(xué)腐蝕金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)3防護(hù)措施涂層、陰極保護(hù)、合金化等方法材料制備技術(shù)冶煉從礦石中提取金屬成型鑄造、鍛造、擠壓等熱處理通過加熱冷卻改變性能粉末冶金將金屬粉末壓制成型材料表面處理技術(shù)涂層在材料表面施加保護(hù)層表面改性改變表面成分或結(jié)構(gòu)表面清潔去除表面污染物材料表征技術(shù)材料的環(huán)境影響資源消耗原材料開采對環(huán)境的影響能源消耗材料生產(chǎn)過程中的能源使用廢棄物處理材料使用后的回收和處理問題碳排放材料生產(chǎn)和使用過程中的溫室氣體排放材料的循環(huán)利用1分類收集按材料類型分類收集廢棄物2預(yù)處理清洗、分選、破碎等3再生處理熔煉、重塑等再生工藝4再利用將再生材料用于新產(chǎn)品生產(chǎn)材料的前沿應(yīng)用石墨烯用于電子設(shè)備、能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域生物材料用于組織工程和醫(yī)療植入智能材料對外界刺激有響應(yīng)的新型材料材料科學(xué)的發(fā)展趨勢納米技術(shù)研究和應(yīng)用納米尺度的材料計(jì)算材料學(xué)利用計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)新材料綠色材料開發(fā)環(huán)境友好型材料多功能材料集成多種功能于一體的材料實(shí)驗(yàn)演示1材料性能測試?yán)?、壓縮、彎曲等2顯微觀察金相顯微鏡、電子顯微鏡3熱處理實(shí)驗(yàn)淬火、回火、退火等4腐蝕實(shí)驗(yàn)觀察不同環(huán)境下的腐蝕行為實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的目標(biāo)實(shí)驗(yàn)原理闡述實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)步驟詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析結(jié)果結(jié)論討論總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析誤差小組討論案例分析討論實(shí)際工程中的材料應(yīng)用案例創(chuàng)新設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)新材料或新的材料應(yīng)用方案文獻(xiàn)匯報(bào)分享和討論最新的材料科學(xué)研究進(jìn)展期末考核理論考試考察基本概念和原理的掌握程度實(shí)驗(yàn)考核評(píng)估實(shí)驗(yàn)操作技能和數(shù)據(jù)分析能力課程論文撰寫材料科學(xué)相關(guān)主題的研究報(bào)告