材料导论课程教案件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、材料导论材料导论第1页教材：励杭泉编“材料导论”,轻工业出版社,参考书：任选第2页一、什么是材料？一、什么是材料？第3页What are materials?Materials are the matter of the universe.These substances have properties that make them useful in structures,machines,devices,products,and systems.材材料料是是宇宇宙宙间间可可用用于于制制造造用用具具物质。物质。第4页第5页聚丙烯短纤维聚丙烯短纤维第6页塑塑料料布布第7页第8页第9页第10页第

2、11页第12页第13页第14页第15页门窗玻璃第16页第17页第18页第19页第20页第21页第22页汽车与高速公路第23页铁路第24页二、材料发展史二、材料发展史第25页材料发展史材料发展史=人类文明史人类文明史石器时代石器时代-N万年前万年前 BC青铜时代青铜时代-BC 500BC 铁器时代铁器时代-500BC 19世纪世纪高分子时代高分子时代-20世纪世纪 第26页第27页 非理性阶段（主要依靠工匠、艺人经验技术）第28页石石器器第29页陶 器第30页 陶 器第31页陶陶 器器第32页铜 器第33页大 方 鼎第34页青青 铜铜 器器越 王 宝 剑第35页 编编 钟钟第36页铁铁 器器第3

3、7页铁铁 器器第38页理性化阶段 18世纪后，工业快速发展，在物理学、化学、材料力学等学科基础上，金属学、陶瓷学、高分子材料学应运而生。第39页蒸汽机第40页1839年，美国人Goodyear 发觉天然橡胶与硫磺共热后展现奇特征能。第41页1887 年，Count Hilaire de Chardonnet用硝化纤维素溶液进行纺丝，制得了第一个人造丝。第42页合成纤维合成纤维第43页钢筋混凝土钢筋混凝土第44页材料设计阶段第45页计算机设计计算机设计第46页三、材料家族三、材料家族第47页金属材料高分子材料粉末金属粉末金属有色金属有色金属钢铁塑料橡胶粘合剂涂料纤维复合材料陶瓷材料玻璃结晶陶瓷碳

4、材料半导体材料家族材料家族材料家族材料家族第48页good conductors of electricity and heatnot transparent to visible lightpolished metal surface has a lustrous appearancequite strong,yet deformable金属金属强度高、延展性好强度高、延展性好良导体良导体不透明不透明光滑表面有光泽光滑表面有光泽METALS第49页The elements inherently metallic in nature 103Lw97Bk95Am94Pu93Np92U91Pa67

5、Ho65Tb1H3Li4Be11Na12Mg5B6C7N8O9F10Ne13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cr30Zn102No101Md100Fm71Lu70Yb69Tm68Er66Dy90Th99Es96Cm98Cf31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rb46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl

6、82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra89Ac58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd1AIIAIIIA IVA VA VIA VIIAOVIIIBIIIB IVB VB VIB VIIB IB IIB2He第50页compounds between metallic and nonmetallic elements金属与非金属元素化合物金属与非金属元素化合物typically insulative to the passage of electricity and heat不良导体不良导体more resistant to high temperatures

7、 and harsh environments耐高温、耐严酷环境耐高温、耐严酷环境hard but very brittle硬而脆硬而脆Ceramics陶瓷陶瓷第51页Electrical insulationThermal insulationChemical resistanceMagnetic inertnessExtremely light weightToughnessTransparencyColorabilityPolymers电绝缘电绝缘热绝缘热绝缘磁惰性磁惰性化学惰性化学惰性重量轻重量轻透明透明韧性好韧性好可染色可染色第52页A composite material is a

8、 combination of two or more chemically different materials,having a distinct interface between them,which act together to produce a desired(tailored)set of properties.不一样材料组合不一样材料组合Composites第53页EXAMPLES OF COMPOSITES第54页Semiconductors have electrical properties that are intermediate between the ele

9、ctrical conductors and insulators.电性能介于导体与绝缘体之间电性能介于导体与绝缘体之间Furthermore,the electrical characteristics of these materials are extremely sensitive to the presence of minute concentrations of impurity atoms.电性能对杂质含量极为敏感电性能对杂质含量极为敏感Semiconductors半导体半导体第55页Biomaterials arc employed in components implant

10、ed into the human body for replacement of diseased or damaged body parts.生物材料生物材料用于制造人体植入物以取代染病或坏损部件材料用于制造人体植入物以取代染病或坏损部件材料Biomaterials第56页ADVANCED MATERIALS先进材料先进材料Materials that are utilized in high-technology applications are sometimes termed advanced materials.在高技术中应用材料在高技术中应用材料第57页Lasers,integr

11、ated circuits,magnetic information storage,liquid crystal displays(LCDs),fiber optics,spacecraft,aircraft,and military rocketry and the thermal protection system for the space shuttle orbiter.Examples of High-tech 高技术示例高技术示例激光、集成电路、磁统计、液晶显示、激光、集成电路、磁统计、液晶显示、光导纤维、宇宙飞船、导弹、航天飞机光导纤维、宇宙飞船、导弹、航天飞机第58页The

12、properties of materials can be engineered by controlling the sizes of these building blocks in the 1-100 nm size range and their assembly.纳米材料纳米材料The building blocks of these materials,be it metal,ceramic or polymers,are nanometer size particles.Nanostructured Materials第59页制药：大表面提升可溶性信息储存：颗粒小解离吸附：消毒

13、太阳能电池：水解离纳米冰箱：绝热去磁第60页四、材料科学与工程学科第61页MATERIALS SCIENCE&ENGINEERING involves the generation and application of knowledge relating the composition,structure,and the processing of materials to their properties and uses.材材料料组组成成、结结构构、加加工工与与材材料料性质、使用之间关系发觉与应用性质、使用之间关系发觉与应用第62页材料科学与工程是在金属学、陶瓷学和高分子科学基础上发展起

14、来综合性学科综合性学科不论什么材料，尽管种类不一样，各有特点，但却含有很多相通原理、共性和相同研究、生产方法很多相通原理、共性和相同研究、生产方法材料科学强调共性，强调各种材料之间内在联络和相互借鉴。第63页材料科学与工程学科性质有别于物理学、化学、数学和力学等基础科学，是一门应用科学第64页WHY STUDY MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING学习目标学习目标研究材料研究材料设计材料设计材料选择材料选择材料第65页Does the material possess the necessary mechanical,electrical,and thermal

15、properties?是否含有所需物理机械性能？Can the material be formed to the desired shape?能否加工成型？Will the properties of the material alter with time during service?性能是否随时间改变？回答以下问题：回答以下问题：第66页Will the material be adversely affected by the environmental conditions and resist corrosion and other forms of attack?环境对材料是否

16、有不利影响？Will the material be acceptable on aesthetic grounds?是否符合风俗习惯？第67页Will the material give sufficient degree of reliability and quality?质量是否可靠？Can the product be made at an acceptable cost?价格是否适当？Can the product be recycled?能否回收利用？第68页Processing加工加工 Structure结构结构 Properties性质性质 Performance性能性能第6

17、9页PropertiesMechanicalElectrical ThermalMagneticOpticalDeteriorativePhysical性质性质机械（力学）机械（力学）热热电电磁磁光光劣化（化学）劣化（化学）物理物理第70页 Materials are the matter of the universe.These substances have properties that make them useful in structures,machines,devices,products,and systems.真实内涵：真实内涵：满足性能要求用具中物质满足性能要求用具中物

18、质第71页完完第72页材料无限循环体系材料无限循环体系第73页原材料制取预加工生产制品服务期丢弃/回收工程化材料环材料环第74页材料科学与工程任务主要任务是揭示材料成份、结构、制造工艺和性能之间关系，并以此指导研制含有新性质、新功效新材料极其应用。第75页材料科学与材料工程区分材料科学：集中于认识材料本质，提出相关理论和描述，说明材料结构是怎样与其成份、性能及行为相联络。材料工程：瞄准基础科学和经验知识综合和利用，方便发展、制备、改进和使用材料，满足详细需要。二者之间极难划出明确界限，主要区分在于着眼点不一样或者说各自强调中心不一样。第76页第77页第78页阻隔第79页第80页奇妙碳纳米管碳纳

19、米管第81页 最近，科学家正在致力于一个新型纳米材料-碳纳米管碳纳米管研究，这是一个非常奇特材料，它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成笼状纤维，内部是空，外部直径只有几到几十纳米。这么材料很轻，但很坚固。它密度是钢1/6，而强度却是钢100倍。用这么轻而柔软、又非常坚固材料做防弹背心是最好不过了。假如用碳纳米管碳纳米管做绳索，是唯一能够从月球挂到地球表面，而不被本身重量所拉断绳索。假如用它做成地球-月球乘人电梯，人们在月球定居就很轻易了。纳米碳管细尖极易发射电子。用于做电子枪，可做成几厘米厚壁挂式电视屏，这是电视制造业发展方向。第82页第83页附录：聚乙烯 PE 聚丙烯 PP聚苯乙烯 PS 聚氯乙烯 PVC聚偏氯乙烯 PVDC 聚四氟乙烯 PTFE聚丙烯酸甲酯 PMA 聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA聚丙烯腈 PAN 聚醋酸乙烯酯 PVAC聚乙烯醇 PVA 聚异戊二烯 PI（NR主要成份）第84页