功能材料學(xué)概論 ppt課件.ppt

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1、吳進(jìn)怡功能材料學(xué)第一章功能材料概論材料的概念：為達(dá)到某種（幾種）使用目的而采用的具有一定成分的、一定顯微結(jié)構(gòu)的的物質(zhì)。材料科學(xué)的重要地位過日子離不開材料衣、食、住、行是人生存的必要條件。所以人類首先最需要的就是材料。正因?yàn)檫@樣，在生產(chǎn)力還處在很低水平的農(nóng)業(yè)社會里，材料便比能源、信息都要早地占據(jù)了主導(dǎo)地位。技術(shù)離不開材料使用任何一種技術(shù)更離不開材料。人最原始最簡單的技術(shù)到最尖端、最復(fù)雜的技術(shù)，莫不如此。在人類社會發(fā)展文明的早期，往往用那一時代主要生產(chǎn)工具使用的材料來代表那一時代:新石器時代、青銅器時代、鐵器時代等等。材料是一切事物的物質(zhì)基礎(chǔ)1、人類歷史階段是根據(jù)使用材料劃分的從

2、過去到現(xiàn)在共經(jīng)歷了七個時代1石器時代公元前10萬年2青銅時代公元前3000年3鐵器時代公元前1000年4水泥時代公元0年5鋼時代1800年6硅時代1950年7新材料時代1990年漫長而又曲折的歷程：石斧1石器時代兵器：古代寶劍----古代冶金學(xué)的發(fā)展冶煉技術(shù)、淬火技術(shù)、滲碳技術(shù)越女劍-----納米復(fù)合材料2青銅時代商朝中期（距今有3100-3600年）的墓穴中發(fā)現(xiàn)——鐵刃銅鉞，是一件鑲有鐵刃的青銅斧狀兵器。煉鐵——4000年前，地處西亞的安納脫利地區(qū)赫梯人。鐵鋼中國——千錘百煉；漢朝以后出現(xiàn)炒鋼、團(tuán)鋼；直到19世紀(jì)前半葉，人類還在已經(jīng)經(jīng)歷了2000多年的鐵器時代里徘徊，并沒有

3、真正跨入鋼鐵時代的大門。3鐵器時代把人類帶進(jìn)鐵器時代的是發(fā)明家貝塞麥。貝塞麥?zhǔn)怯耍?813年1月19日出生在哈福德郡的查爾頓。19世紀(jì)50年代初，俄國和土耳其之間發(fā)生戰(zhàn)爭——克里米亞戰(zhàn)爭。托馬斯錳鋼——英國的哈德菲爾德（Mn13%）不銹鋼——英國的布里而利金屬玻璃——杜微滋（美國）發(fā)現(xiàn)（1959），增本（日本）發(fā)展（1969）水泥時代住緣木而居——山洞——粘土——石膏（埃及金字塔）我國：石灰（長城）意大利、日本：火山灰水泥：粘土和石灰混合煅燒1824年英國人阿斯普丁18世紀(jì)初俄國建筑工程師葉伐爾契利耶夫1985年，在我國甘肅省秦安縣大地灣村，發(fā)現(xiàn)一個新石器時代文化遺址，其

4、地坪為325號硅酸鹽水泥鋼筋混凝土法國園藝師蒙尼亞和俄國建筑師別列柳布斯基6硅時代1950年7新材料時代1990年材料(Materials)是國民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料無處不在，無處不有材料科學(xué)的重要地位嶄新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要嶄新材料的支持例如，人們早就知道了噴氣航空發(fā)動機(jī)比螺旋槳航空發(fā)動機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于沒有材料能承受噴射出燃?xì)獾母邷?，使這種理想只能是空中樓閣。直到1942年制成了鎳基耐熱合金這種新材料、才使噴氣發(fā)動機(jī)的制造得以實(shí)現(xiàn)。同樣，如果沒有1970年制成的使光強(qiáng)度衰減降低到可以實(shí)用的光導(dǎo)纖維，也不會有現(xiàn)代的光通信；如果不能制成高純度大直徑的硅單晶，就不會有高度發(fā)展的集成

5、電路，也不會有今天如此先進(jìn)的計算機(jī)和一切電子設(shè)備。這樣的例子可以說舉不勝舉。先進(jìn)的技術(shù)又促使了具有前所未有性能的新材料的誕生例如，利用巨型計算機(jī)可以計算出要求什么樣的性能便應(yīng)該有什么樣的成分組成，甚至還沒有制造出來便可以先用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)觀看所制成的零件在工作時的表現(xiàn)如何。這就使得在研制新材料時，具有更大的主動性、預(yù)見性，避免盲目地作大量無益的探索。更進(jìn)一步，還可以算出原子之間應(yīng)該怎樣排列才能具有所需要的性能，并利用可以操作單個原子層的技術(shù)將其制造出來。這就體現(xiàn)在處于電子器件制造技術(shù)最前沿的超晶格材料。這樣的例子，同樣不勝枚舉。所以，現(xiàn)代的材料技術(shù)正同其他高技術(shù)互相支持、共同發(fā)

6、展新材料時代特征：不象以前的各個材料時代，它是一個由多種材料決定社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的時代；新材料以人造為特征；新材料科學(xué)根據(jù)我們對材料的物理和化學(xué)性能的了解，為了特定的需要設(shè)計和加工而成的?，F(xiàn)在的材料種類繁多，按材料本身的性質(zhì)分，主要有金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料、液晶材料等。按材料的作用分，有結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料用于制造各種結(jié)構(gòu)，通俗地說就是要受力，因此對它的要求主要是機(jī)械性能，如強(qiáng)度、延伸率(達(dá)到極限強(qiáng)度斷裂時伸長了多少，延伸率小的材料便容易脆斷)、硬度、韌性(受沖擊力時容不容易斷裂)、剛性(容不容易保持形狀不變)等等。有時不要求其能經(jīng)受住嚴(yán)峻的環(huán)境條件，

7、如要求耐熱性、抗腐蝕性等等。第一章功能材料概論材料的概念：為達(dá)到某種（幾種）使用目的而采用的具有一定成分的、一定顯微結(jié)構(gòu)的的物質(zhì)。研究的內(nèi)容：成分、顯微結(jié)構(gòu)、性能性能材料選擇材料性能材料的發(fā)展過程（三個階段）以不銹鋼為例新材料的研究與應(yīng)用情況美國、中國、日本、韓國、中國臺灣以手機(jī)天線、非晶體材料、摩托車汽缸為例一、功能材料的概念材料根據(jù)用途結(jié)構(gòu)材料功能材料功能材料是指通過光、電、磁、熱、化學(xué)、生化、等作用后具有特定功能的材料。文獻(xiàn)上：FunctionalMaterial,SpecialityMateri