材料科学与工程基础.doc

《材料工程与工程基础》
简介
本课程系统的介绍了材料科、学与工程领域的专业知识。主要内容包括材料概述,工程材料的基本性能,材料的原子结构和原子间的结合键,金属材料,陶瓷材料,高分子材料,复合材料,新材料简介,材料的强化及表面处理,材料设计与选择。
二、
绪论
材料的发展与人类的文明;材料的分类;材料科学与工程;材料的发展趋势;
工程材料的基本性能
材料的力学性能;材料的物理、化学性能;不同种类材料的主要性能比较;
材料的原子结构和原子结合键
材料结构和原子特性;原子间作用力和结合能;原子间的结合键;原子间结合键与材料类型及性质的关系;
金属材料
金属材料的制备与合成;金属晶体结构及晶体缺陷;纯金属的结晶和铸锭;金属材料的成型工艺;
陶瓷材料
陶瓷材料简介;陶瓷材料的结构与性能;陶瓷材料的制备工艺;
高分子材料
高分子材料制备反应和高分子材料的组成;高分子的结构及性能;高分子材料的成型加工;
复合材料
复合材料基础;复合材料的集体材料;复合材料的增强材料;常用复合材料;
新材料简介
纳米材料;超导材料;生物材料;智能材料;非晶态合金;形状记忆材料;
材料的强化与表面处理
金属材料强化与韧化的途径;非金属材料强化与韧化的途径;金属表面强化与表面改性技术;
材料科学与工程有四个基本要素,它们分别是:使用性能、材料的性质、结构与成份和合成与加工。
材料性质的表述包括力学性质、物理性质和化学性质。
强度可以用弹性极限、屈服强度和比例界限等来表征。
三类主要的材料力学失效形式分别是:断裂、磨损和腐蚀。
材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。
晶体结构有三种形式,它们分别是:晶体、非晶体和准晶体。
化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。
材料的强韧化手段主要有固溶强化、加工强化、弥散强化、第二相强化和相变增韧。
材料的物理性质表述为电学性质、磁学性质、光学性质和热学性质。
材料的硬度表征为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
材料的化学性质主要表现为催化性质和防化性质。
冶金过程、熔炼与凝固、粉末烧结和高分子聚合是四种主要的材料制备方法。
如果按材料的流变特性来分析,则材料的成型方法可分为三种:液态成型、塑变成型和流变成型。
金属材料的改性包括材料的合金化以及材料的热处理
典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。
晶体:原子在空间呈有规则的周期性的重复排列。
硬度:材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的能力。
疲劳强度:材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。
材料组织: 材料的组织是对材料的类型、形状、数量、大小、分布等特征的描述,特征相同的部分归为一种组织组成物。
韧性:材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量的能力。
材料的“合金化”:通过改变材料的成分,达到改变材料性能的方法。这种方法在金属材料和现代高分子材料的改性方面有广泛的应用。
塑性:外力作用下,材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能力。
刚度:外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。
抗蠕变性:材料在恒定应力(或恒定载荷)作用下抵抗变形的能力。
马氏体:碳在α-Fe的过饱和固溶体。
断裂韧性:工程上使用的各种材料,本身不可避免地存在着微裂纹,在应力的作用下,这些裂纹进行扩展,一旦达到失稳扩展状态