第二章材料学纲要PPT讲稿.ppt

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1、第二章材料学第二章材料学纲要要第1页，共44页，编辑于2022年，星期二材料科学与工程的核心问题材料科学与工程的核心问题材料科学与工程的核心问题是揭示材料材料科学与工程的核心问题是揭示材料成分成分-结构结构-工艺工艺-性能性能的关系。的关系。材料的性能是材料研究的出发点和目标。材料的性能是材料研究的出发点和目标。材料的化学成分和组织结构是影响材料性能的直接因素。材料的化学成分和组织结构是影响材料性能的直接因素。加工过程通过改变材料的组织结构影响性能。加工过程通过改变材料的组织结构影响性能。下图为材料科学与工程四要素：下图为材料科学与工程四要素：材料性能材料性能化学成分化学成分组织结构组织结构制

2、备加工制备加工第2页，共44页，编辑于2022年，星期二第二章第二章材料学纲要材料学纲要一、材料的成分与组织结构一、材料的成分与组织结构第3页，共44页，编辑于2022年，星期二铸铁（铸铁（铸铁（铸铁（含碳量含碳量2.112.114%4%）锰钢（增加强度和韧性）锰钢（增加强度和韧性）碳钢（碳钢（碳钢（碳钢（含碳量含碳量0.30.32.11%2.11%）不锈钢（不锈钢（Cr 18%,Ni 8%，提，提高耐腐蚀和抗氧化性）高耐腐蚀和抗氧化性）材料的化学成分材料的化学成分 指组成材料的元素种类及其含量，通常用质量分数表示。第4页，共44页，编辑于2022年，星期二质质谱谱仪仪：可测量分子的分子量。根

3、据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。用于材料成分结构检测的仪器用于材料成分结构检测的仪器元元素素分分析析仪仪：根据被测样品在燃烧后得到的二氧化碳、水和氮气含量定量测量样品中的碳、氢、氮等元素的含量。第5页，共44页，编辑于2022年，星期二核核磁磁共共振振仪仪：将被检测物置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被接受器收录，经电子计算机处理获得图像。用于材料成分结构检测的仪器用于材

4、料成分结构检测的仪器第6页，共44页，编辑于2022年，星期二材料结构关系材料结构关系 材料的结构包括：原子结构、原子排列的方式（晶体和非晶材料的结构包括：原子结构、原子排列的方式（晶体和非晶体）、结构缺陷、相结构、显微组织（显微镜下的微观结构）等。体）、结构缺陷、相结构、显微组织（显微镜下的微观结构）等。哪些主要因素能够影响和改变结构？只有了解了这些才能实现控哪些主要因素能够影响和改变结构？只有了解了这些才能实现控制结构的目的。制结构的目的。第7页，共44页，编辑于2022年，星期二材料科学诞生的理论基础材料科学诞生的理论基础相平衡相平衡原子和晶体学说原子和晶体学说显微组织研究显微组织研究第

5、8页，共44页，编辑于2022年，星期二1 1、显微组织、显微组织眼见为实：一个证据的可见性质要比任何理论具有更高的价值眼见为实：一个证据的可见性质要比任何理论具有更高的价值眼见为实：一个证据的可见性质要比任何理论具有更高的价值眼见为实：一个证据的可见性质要比任何理论具有更高的价值 钢锭缓慢冷却凝固时得到的长柱状晶粒（宏观组织）：钢锭缓慢冷却凝固时得到的长柱状晶粒（宏观组织）：钢锭快速冷却凝固时得到的细小晶粒（显微组织）：钢锭快速冷却凝固时得到的细小晶粒（显微组织）：宏观组织宏观组织 显微组织显微组织显微技术的进步：显微技术的进步：显微技术的进步：显微技术的进步：显显微微镜镜发发展展至至今今可

6、可以以说说是是有有了了三三代代显显微微镜镜。这这也也使使得得人人们们对对于于微微观观世世界界的的认认识识越越来越深入，从微米级，亚微米级发展到纳米级乃至原子分辨率。来越深入，从微米级，亚微米级发展到纳米级乃至原子分辨率。第9页，共44页，编辑于2022年，星期二光学显微镜光学显微镜 1830年 代 后 期，由M.Schleide和T.Schmann所发明；它使人类“看”到了致病的细菌、微生物和微米级的微小物体，对社会的发展起了巨大的促进作用，至今仍是主要的显微工具。但光学显微镜分辨率取决于光的波长，因此受到可见光波长的限制。第10页，共44页，编辑于2022年，星期二电子显微镜电子显微镜 19

7、24年，德布罗意发现单能量的电子束具有波的特性，几千伏的加速电压得到的波长比可见光小许多，可用于成像，提高分辨率；后来发现电子束可被x射线衍射，证实了德布罗意的理论。20世纪三十年代，卢斯卡（E.Ruska）发明了电子显微镜，使人类能“看”到病毒等亚微米的物体，它与光学显微镜一起成了微电子技术的基本工具。第11页，共44页，编辑于2022年，星期二扫描探针显微镜扫描探针显微镜 也可称为纳米显微镜。1981年，IBM Zurich 实验室的比尼格和罗勒发明了扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,简称STM)，使人类实现了观察单个原子的原望；1985年比尼格应

8、奎特（C.F.Quate）发明了可适用于非导电样品的原子力显微镜（AFM），也具有原子分辨率，与扫描隧道显微镜一起构建了扫描探针显微镜（SPM）系列。Gerd BinnigHeinrich Rohrer第12页，共44页，编辑于2022年，星期二扫描隧道显微镜的原理扫描隧道显微镜的原理1 1、隧道电流隧道电流隧道电流隧道电流根根据据量量子子力力学学中中电电子子的的隧隧道道效效应应，金金属属中中电电子子云云密密度度并并不不在在表表面面边边界界处处突突变变为为零零。在在金金属属表表面面以以外外，电电子子云云密密度度呈呈指指数数衰衰减减，衰衰减减长长度度约约为为1nm。用用一一个个极极细细的的、只只

9、有有原原子子线线度度的的金金属属针针尖尖作作为为探探针针，将将它它与与被被研研究究物物质质（称称为为样样品品）的的表表面面作作为为两两个个电电极极，当当样样品品表表面面与与针针尖尖非非常常靠靠近近（距距离离1nm）时时，两两者者的的电电子云略有重叠。这样，通过电子云的电子流就会在表面和探针间的距离变化极为灵敏。子云略有重叠。这样，通过电子云的电子流就会在表面和探针间的距离变化极为灵敏。金属表面与针尖的电子云图金属表面与针尖的电子云图第13页，共44页，编辑于2022年，星期二2 2、样品表面的扫描、样品表面的扫描 隧隧道道电电流流 I 对对针针尖尖与与样样品品表表面面之之间间的的距距离离 S极

10、极为为敏敏感感，如如果果 S 减减小小0.1nm，隧隧道道电电流流就就会会增增加加一一个个数数量量级级。当当针针尖尖在在样样品品表表面面上上方方扫扫描描时时，即即使使其其表表面面只只有有原原子子尺尺度度的的起起伏伏，也也将将通通过过其其隧隧道道电电流流显显示示出出来来。借借助助于于电电子子仪仪器器和和计计算算机机的的反反馈馈，在在屏屏幕幕上上即即显显示示出出样样品品表表面的高分辨率三维图像。面的高分辨率三维图像。3、STM的工作模式的工作模式金薄膜的金薄膜的扫扫描照片描照片第14页，共44页，编辑于2022年，星期二2 2、相平衡、相平衡相的定义：相的定义：在在相相同同的的温温度度、压压力力和

11、和成成分分条条件件下下，系系统统中中单单个个均均匀匀部部分分称称为相；为相；相相是是空空间间区区域域均均匀匀的的部部分分，原原则则上上它它们们可可以以与与系系统统中中其其它它相相机机械械的分离出来；的分离出来；一一个个相相与与系系统统中中的的其其它它部部分分有有清清晰晰的的界界限限；可可以以含含有有一一种种或或多多种化学组元，在系统达到平衡时，相的成分是均匀的。种化学组元，在系统达到平衡时，相的成分是均匀的。相变：相变：外外界界条条件件发发生生变变化化的的过过程程中中，物物相相于于某某一一特特定定条条件件下下（临临界界值值）时时发发生生突突变变。从从一一种种结结构构变变成成另另一一种种结结构构

12、，如如气气、液液、固相的转变，或固体中不同晶体结构间的转变。固相的转变，或固体中不同晶体结构间的转变。第15页，共44页，编辑于2022年，星期二水的相图水的相图（1）在水、冰、水蒸气三个区域内，体系都是单相，必须同时指定温度和压力两个变量，体系的状态才能完全确定；（2）三条实线是两个区域的交界线，指定了温度就不能指定压力，压力应由体系自定，反之亦然；在交界线分别发生水-冰、冰-水蒸气、水-水蒸气的相变；（3）三条实线的交点称为三相点，该点三相共存，温度和压力都由体系自定，其温度为273.16 K，压力为610.62 Pa。第16页，共44页，编辑于2022年，星期二3 3、原子结构、原子结构

13、1879187918791879年年年年 J.J Thomson J.J Thomson J.J Thomson J.J Thomson 发现电子（发现电子（发现电子（发现电子（electron),electron),electron),electron),揭示了原子内部秘密揭示了原子内部秘密揭示了原子内部秘密揭示了原子内部秘密1911191119111911年年年年 E.Rutherford E.Rutherford E.Rutherford E.Rutherford提出原子结构有核模型提出原子结构有核模型提出原子结构有核模型提出原子结构有核模型1913191319131913年年年年 N.

14、Bohr N.Bohr N.Bohr N.Bohr结合结合结合结合 Bohr Bohr Bohr Bohr 原子模型原子模型原子模型原子模型 M.PlankM.Plank和和A.EinsteinA.Einstein量子论量子论Rutherford Rutherford 原子有核模型原子有核模型原子结构的量子理论原子结构的量子理论原子核：位于原子中心，带正电原子核：位于原子中心，带正电电子电子:核外高速旋转，带负电，按能量高核外高速旋转，带负电，按能量高低排列低排列核外电子的排布规律：能量最低原理能量最低原理保里不相容原理保里不相容原理洪特规则洪特规则第17页，共44页，编辑于2022年，星期二

15、4 4、结合键、结合键l一、金属键（Metallic bonding）典型的金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子（典型的金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子（valence electronvalence electron）极易）极易 挣脱原子核之束缚而成为自由电子（挣脱原子核之束缚而成为自由电子（Free electronFree electron），形成电子云（），形成电子云（electron cloudelectron cloud），），金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键。金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键。性质：良好导电、导热性能，延展性好性质：良好

16、导电、导热性能，延展性好化学键化学键化学键化学键物理键：亦称范德华键物理键：亦称范德华键物理键：亦称范德华键物理键：亦称范德华键氢键：介于化学键和范德华键之间氢键：介于化学键和范德华键之间氢键：介于化学键和范德华键之间氢键：介于化学键和范德华键之间金属键金属键金属键金属键共价键共价键共价键共价键离子键离子键离子键离子键键能键能键能键能100-800 KJ/mol100-800 KJ/mol（强相互作用）（强相互作用）几到几十几到几十 KJ/mol KJ/mol（弱相互作用）（弱相互作用）第18页，共44页，编辑于2022年，星期二二、离子键（二、离子键（Ionic bonding)Ionic

17、bonding)多数盐类、碱类和金属氧化物多数盐类、碱类和金属氧化物l 特点：以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间排列，且无方向性，无饱和性l 性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体，但在熔融状态或溶于水后能导电。三、共价键（covalent bonding）l亚金属（C、Si、Sn、Ge），聚合物和无机非金属材料l实质：由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子对而成 l特点：饱和性，方向性l性质：熔点高、质硬脆、导电能力差 实质：金属原子 带正电的正离子 非金属原子 带负电的负离子 e 静电作用力静电作用力第19页，共44页，编辑于2022年，星期二四、范德华力（四、范德华力（V

18、an der waals bonding)Van der waals bonding)l属物理键，次价键，不如化学键强大，但能很大程度改变材料性质 五、氢键（Hydrogen bonding）l 极性分子键，存在于HF、H2O、NH3等中，氢原子中唯一的电子被其它电负性大且半径小的原子所共有，裸露原子核将与近邻分子的含孤电子对的负端相互吸引氢桥，介于化学键与物理键之间，具有饱和性。近邻原子相互作用电荷位移偶极子范德华力电偶极矩的感应作用HF氢键示意图氢键示意图极性分子间的范德华力键示意图极性分子间的范德华力键示意图第20页，共44页，编辑于2022年，星期二5 5、固体结构、固体结构 晶体结构

19、的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序（long-range order）性能上两大特点：固定的熔点（melting point）各向异性（anisotropy）固态固态固态固态液态液态液态液态气态气态气态气态晶体晶体晶体晶体非晶体非晶体非晶体非晶体物质物质物质物质第21页，共44页，编辑于2022年，星期二X射线衍射仪 1895年，著名的德国物理学家伦琴发现了年，著名的德国物理学家伦琴发现了X射线。射线。1912年年，德德国国物物理理学学家家劳劳厄厄等等人人发发现现了了X射射线线在在晶晶体体中中的的衍衍射射现现象象，确确证了证了X射线是一种电磁波。射线是一

20、种电磁波。1912年年，英英国国物物理理学学家家Bragg父父子子利利用用X射射线线衍衍射射测测定定了了NaCl晶晶体体的的结结构构，并并发发现现了了x射射线线的的粒粒子子性性，即即具具有有波波粒粒二二象象性性，从从此此开开创创了了X射射线线晶晶体体结结构构分分析析的历史。的历史。X射线的波长：射线的波长：102102第22页，共44页，编辑于2022年，星期二 晶体的空间点阵（Space lattice）1.1.空间点阵的概念空间点阵的概念将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点（阵点 lattice point），即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列空间点阵特征：每个阵点在空间分布

21、必须具有完全相同的周围环境2 2晶胞（晶胞（Unite cellsUnite cells）描述空间点阵中阵点排列方式的最小体积单元，是平行六面体结构选取晶胞的原则：)选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性；）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；）当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多；）在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。第23页，共44页，编辑于2022年，星期二 3.3.晶系与布拉菲点阵（晶系与布拉菲点阵（Crystal System and Bravais LatticeCrystal System and Bravais Lattice）7个晶系，14个布拉菲点阵晶系晶

22、系布拉菲点阵布拉菲点阵晶系晶系布拉菲点布拉菲点阵阵三斜三斜TriclinicTriclinicabc abc，单斜单斜 Monoclinic Monoclinicabcabc，=90=90 正交正交abcabc，=9090 简单三斜简单三斜简单单斜简单单斜底心单斜底心单斜简单正交简单正交底心正交底心正交体心正交体心正交面心正交面心正交六方六方 Hexagonal Hexagonala a1 1=a=a2 2a a3 3cc，=9090 ，=120=120 菱方菱方 Rhombohedral Rhombohedrala=b=c,=90a=b=c,=90 四方（正方）四方（正方）Tetragona

23、lTetragonala=bc,=a=bc,=9090 立方立方 Cubic Cubica=b=ca=b=c，=9090 简单六方简单六方简单菱方简单菱方简单四方简单四方体心四方体心四方简单立方简单立方体心立方体心立方面心立方面心立方第24页，共44页，编辑于2022年，星期二底心单斜简单三斜简单单斜第25页，共44页，编辑于2022年，星期二底心正交简单正交简单正交面心正交体心正交第26页，共44页，编辑于2022年，星期二简单菱方简单六方简单四方体心四方第27页，共44页，编辑于2022年，星期二简单立方体心立方面心立方第28页，共44页，编辑于2022年，星期二固溶体固溶体化合物：化合物

24、：化合物：化合物：加盟组元与基本组元原子以一定的比值重新加盟组元与基本组元原子以一定的比值重新组合形成新的晶体结构。组合形成新的晶体结构。单质单质单质单质置换型固溶体：置换型固溶体：置换型固溶体：置换型固溶体：溶质原子占据点溶质原子占据点阵的固溶体阵的固溶体间隙型固溶体：间隙型固溶体：间隙型固溶体：间隙型固溶体：溶质原子占据原溶质原子占据原子间隙的固溶体子间隙的固溶体加盟组元加盟组元加盟组元加盟组元在晶体中在晶体中在晶体中在晶体中的存在形的存在形的存在形的存在形式式式式加盟组元原子占据基本组元原子晶体中所占位置的加盟组元原子占据基本组元原子晶体中所占位置的一部分或它们之间的某些间隙，而仍然保持

25、基本组一部分或它们之间的某些间隙，而仍然保持基本组元的晶体结构。加盟组元称为溶质，基本组元称为元的晶体结构。加盟组元称为溶质，基本组元称为溶剂。溶剂。第29页，共44页，编辑于2022年，星期二6 6、结构缺陷、结构缺陷点缺陷点缺陷线缺陷线缺陷面缺陷面缺陷体缺陷体缺陷 原子完全规则排列的晶体只是理想的物质，实际晶体总免不了存在一些原子不规则排列的局部区域，根据这些区域所占空间的几何特点，分别称为：第30页，共44页，编辑于2022年，星期二一、点缺陷一、点缺陷无无机机非非金金属属材材料料中中最最重重要要也也是是最最基基本本的的结结构构缺缺陷陷是是点点缺缺陷陷。根根据据点点缺缺陷陷相相对对于于理

26、理想想晶晶格格位位置置的的偏偏差差状状态态，点点缺缺陷陷具具有有不不同的名称：同的名称：1.1.间间隙隙原原子子（或或离离子子）：指指原原子子（或或离离子子）进进入入正正常常格格点点位位置置之之间间的的间隙位置，成为间隙原子（离子）；间隙位置，成为间隙原子（离子）；2.2.空位：空位：正常格点位置出现的原子或离子空缺；正常格点位置出现的原子或离子空缺；3.3.杂杂质质原原子子（或或离离子子）：晶晶体体组组分分以以外外的的原原子子进进入入晶晶格格中中，即即为为杂杂质质。杂杂质质原原子子可可以以取取代代晶晶体体中中正正常常格格点点位位置置上上的的原原子子（离离子子），称称为为置置换换原原子子（离离

27、子子）；也也可可进进入入正正常常格格点点位位置置之之间间的的间间隙隙位位置置，成为填隙的杂质原子（离子）。成为填隙的杂质原子（离子）。第31页，共44页，编辑于2022年，星期二二、线缺陷二、线缺陷晶体内部偏离周期性点阵结构的一维缺陷称为线缺陷。晶体中最重要的一种线缺陷是位错，在电子显微镜下可直接看到。位错在晶体的强度、断裂、相变以及其他结构敏感性问题中起着重要作用。三、面缺陷三、面缺陷晶体内偏离周期性点阵结构的二维缺陷称为面缺陷，主要有层错、晶界、相界等，在光学显微镜下即可看到。四、体缺陷四、体缺陷晶体内部偏离周期性点阵结构的三维缺陷称为体缺陷，主要有包裹体、空洞、夹杂物，第二相等。第32页

28、，共44页，编辑于2022年，星期二二、材料的性能二、材料的性能第33页，共44页，编辑于2022年，星期二1 1、物理性质、物理性质 材料的物理性质是指材料本身具有的各种物理量材料的物理性质是指材料本身具有的各种物理量(热、热、电、光、磁等电、光、磁等)以及环境变化时它们的变化程度。以及环境变化时它们的变化程度。密度密度导热性导热性 热膨胀系数热膨胀系数单位体积物质的质量 Kg/M3单位质量的物质所占的体积 M3/Kg物体内温度梯度为1/M时，在单位时间、单位面积内传递的热量温度上升1时，单位长度的伸长量比容比容第34页，共44页，编辑于2022年，星期二电阻率与电导率电阻率与电导率电阻温度

29、系数电阻温度系数熔点熔点 物质由固态转变为液态的温度，反映固态下原子间结合力。电阻率为单位长度和单位截面积导体的电阻，其倒数称为电导率。温度上升1时，电阻率 的变化系数。正电阻温度系数：导体的电阻率随温度的升高而增大。负电阻温度系数：半导体材料的电阻率随温度的升高而减小。如以锰、钴、镍和铜等金属氧化物材料具有半导体性质，温度低时，这些材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。第35页，共44页，编辑于2022年，星期二2 2、化学性质、化学性质 反反映映材材料料与与各各种种化化学学试试剂剂发发生生化化学学反反应应的的可可能能性性和和反应

30、速度大小的相关参数。反应速度大小的相关参数。工程材料主要考虑其耐腐蚀性、耐氧化性，电化学材料主要考察电极电位、储能密度等。材材料料由由于于周周围围环环境境介介质质侵侵蚀蚀而而造造成成的的损损伤伤和和破破坏坏均均称为称为腐蚀腐蚀。有化学腐蚀和电化学腐蚀等不同形式。腐蚀速度与材料、介质、温度、应力、辐照因素有关。腐蚀不仅影响零件质量，并且可以造成零件早期损坏，防腐设计应考虑材料的选择和防腐措施相结合。第36页，共44页，编辑于2022年，星期二3 3、力学性质、力学性质 指指材材料料处处于于特特定定环环境境因因素素（温温度度、介介质质等等）时时，在在外力或能量作用下表现出来的变形和破坏的特征。外力

31、或能量作用下表现出来的变形和破坏的特征。通通常常把把作作用用在在材材料料上上的的外外力力或或能能量量称称为为载载荷荷或或负负荷荷。材材料的主要力学性能有料的主要力学性能有：塑性塑性 强度强度 硬度硬度 弹性弹性 冲击韧性冲击韧性 疲劳特性疲劳特性 耐磨性耐磨性第37页，共44页，编辑于2022年，星期二三、材料的分类三、材料的分类第38页，共44页，编辑于2022年，星期二材材材材料料料料（以声，光，电，磁，热等物理、化学性能或效应为特征的材料）。u 按按组组成成和和结结合合健健性性质质分分类类：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及复合材料。u 按按使使用用领领域域分分类类：建筑材料、

32、电子材料、医用材料、仪表材料、能源材料等。u按按材材料料的的用用途途分分类类：结结结结构构构构材材材材料料料料（以强度，刚度，韧性，耐劳性，硬度，疲劳强度等力学性能为特征的材料）和功能功能功能功能第39页，共44页，编辑于2022年，星期二 包包括括纯纯金金属属及及其其合合金金。合合金金是是由由两两种种或或两两种种以以上上元元素素组组成成，其其中中至至少少有有一一种种为为金金属属元元素素组组成成具具有有金金属属性性的的材材料料。金金属属材材料料的的结结合合健健为为金金属属健健，熔熔点点较较高高，延延展展性性大大，导导热热和和导导电电性性好好，这这是是由由于于它它的的导导电电是是自自由由电电子子

33、的的运运动所决定的。动所决定的。钢铁材料钢铁材料(黑色金属黑色金属)：钢钢铸铁铸铁非铁金属材料非铁金属材料(有色金属有色金属)：轻金属轻金属 Al Mg Ca Na Al Mg Ca Na 重金属重金属 Cu Ni Pb Sn Zn Cu Ni Pb Sn Zn 贵金属贵金属 Ag Au Pb Rb IrAg Au Pb Rb Ir稀有金属稀有金属 Zr Ti Nb Zr Ti Nb 稀土金属稀土金属 Re(Y Nd)Re(Y Nd)放射性金属放射性金属 Ra U Th Ra U Th 1.1.金属材料金属材料金属材料金属材料第40页，共44页，编辑于2022年，星期二2.2.无机非金属材料无

34、机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料l主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等l按性能和用途分类：传统陶瓷和广义陶瓷按性能和用途分类：传统陶瓷和广义陶瓷传统陶瓷材料主要由粘土、石英等组成，广义陶瓷也称特种陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷、先进陶瓷，可分为金属氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷，如碳、氮、硼、硅等的化合物。l 无机非金属材料的基本属性：无机非金属材料的基本属性：a.化学健主要是离子键、共价健以及它们的混合键；b.硬而脆、韧性低、抗压不抗拉、对缺陷敏感；c.熔点高，具有优良的耐高温和化学稳定性；d.一般自由电子数目少、导热性和导电性较小；e.耐化学腐蚀性好；f.

35、耐磨损。价键四面体价键四面体第41页，共44页，编辑于2022年，星期二以以C、H、O、N元元素素为为基基础础，由由大大量量结结构构相相同同的的有有机机单单元元聚聚合合组成，分子量大，并在某一范围内变化。组成，分子量大，并在某一范围内变化。按用途分类：塑料、合成纤维、橡胶等；按用途分类：塑料、合成纤维、橡胶等；塑料是重要的高分子材料，分为通用塑料（制造薄膜、容器和包装用品）和工程塑料（力学性能较高、耐高温）。通用塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料等。工程塑料：聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯、聚酰亚胺和氟塑料等。高分子材料的基本属性：高分子材料的基本属性：a.结合健主要为共价健，部分范

36、德华键；b.分子量大，无明显的熔点；力学状态有玻璃态、高弹态和粘流态；强度较高，质量轻；良好的绝缘性和化学稳定性。3.3.有机高分子材料有机高分子材料有机高分子材料有机高分子材料价键四面体价键四面体第42页，共44页，编辑于2022年，星期二三大材料的交叉三大材料的交叉p 由由两两种种或或两两种种以以上上性性质质不不同同的的原原材材料料组组合合得得到到，使使原原材材料料的的性性能能得得到到充充分分发发挥挥，并通过复合化得到单一材料所不具备的性能的材料。并通过复合化得到单一材料所不具备的性能的材料。p 按基体材料分按基体材料分类：金属、无机非金属基、有机高分子材料基复合材料；类：金属、无机非金属

37、基、有机高分子材料基复合材料；p 按增强材料分按增强材料分类：纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料；类：纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料；p 复合材料的独特之处：复合材料的独特之处：*可设计性；*发挥复合效应的优越性；*材料性能对复合工艺的依赖性；p 复合材料的复合材料的优点：优点：*比强度大；*耐疲劳性能好；*阻尼减震性好；*破损安全性好。p 复合材料的复合材料的缺点：缺点：*制备工艺复杂，而且制备方法在材料之间常常不通用；*当前复合材料的性能仍远远低于计算值。4.4.复合材料复合材料复合材料复合材料第43页，共44页，编辑于2022年，星期二Thank you for your attention!第44页，共44页，编辑于2022年，星期二