无机材料科学基础.ppt

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1、山东轻工业学院山东轻工业学院山东轻工业学院山东轻工业学院 材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学与工程学院二二二二七年三月七年三月七年三月七年三月Fundamentals of Fundamentals of Inorganic materialsInorganic materials Science Science教教 材材 与与 参参 考考 书书陆佩文陆佩文.无机材料科学基础无机材料科学基础 .武汉理工大学出版武汉理工大学出版 社社.2005 浙江大学等编写浙江大学等编写.硅酸盐物理化学硅酸盐物理化学.中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社.1980叶瑞伦等叶瑞伦等.

2、无机材料物理化学无机材料物理化学.中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社.1986W.D.金格瑞等著金格瑞等著.清华大学无机非金属材料教研组译清华大学无机非金属材料教研组译.陶陶瓷导论瓷导论.中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社.1982黄勇等编黄勇等编.相图与相变相图与相变.清华大学出版社清华大学出版社.1987刘智恩刘智恩.材料科学基础材料科学基础.西北工业大学出版社西北工业大学出版社.2003教学内容及学时安排教学内容及学时安排绪绪 论论第一章结晶学基础第一章结晶学基础第二章晶体结构与缺陷第二章晶体结构与缺陷第三章熔体和玻璃体第三章熔体和玻璃体第四章表面与界面第四章表面与界面第五章热力学应

3、用第五章热力学应用第六章相平衡第六章相平衡第七章扩散与固相反应第七章扩散与固相反应第八章相变第八章相变第九章烧结第九章烧结讲授讲授8282学时学时实验实验14 14学时学时绪绪 论论一、什么是材料？一、什么是材料？二、材料是人类文明发展的里程碑二、材料是人类文明发展的里程碑三、材料在国民经济中的地位三、材料在国民经济中的地位四、材料的分类四、材料的分类五、什么是材料科学？五、什么是材料科学？六、无机材料科学基础与其它课程之间六、无机材料科学基础与其它课程之间的关系的关系材料材料是有一定配比的若干相互作用的元素组是有一定配比的若干相互作用的元素组成、具有一定结构层次和确定性能，并能用成、具有一定

4、结构层次和确定性能，并能用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。的物质。材料是物质，但不表示所有物质都可以称为材料是物质，但不表示所有物质都可以称为材料。材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般不能算是材料。物和药物，一般不能算是材料。一、什么是材料一、什么是材料？材料是材料是人类赖以生存和发展人类赖以生存和发展的重要物质基础的重要物质基础材料是一切材料是一切技术发展技术发展的物质基础的物质基础材料是材料是人类进化人类进化的重要里程碑的重要里程碑人类文明的发展也是以人类文明的发展也是以旧石器时代、新石器时

5、旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代代、青铜器时代、铁器时代来划分的，即以材来划分的，即以材料进化为主要标志的料进化为主要标志的二、材料是人类文明发展的里程碑二、材料是人类文明发展的里程碑旧石器时代（旧石器时代（1 1万年前）万年前）1 1、蓝田人的尖状器、蓝田人的尖状器2 2、元谋人的刮削器、元谋人的刮削器3 3、贵州黔西县观音、贵州黔西县观音洞旧石器早期砍砸器洞旧石器早期砍砸器4 4、洛南盆地旧石器、洛南盆地旧石器地点群地点群 1997 1997 1234新石器时代（距今新石器时代（距今1 1万万40004000年）年）金坛三星村新石器金坛三星村新石器 磨制石器磨制石器仰韶文化时仰

6、韶文化时期陶器堆积，期陶器堆积，多为彩陶多为彩陶 青铜器时代（距今青铜器时代（距今40004000年年12001200年）年）四四羊羊方方尊尊商商后后期期铁铁 器器 时时 代代19901990甘肃三门峡出土玉柄铁剑，西周甘肃三门峡出土玉柄铁剑，西周19571957甘肃灵台县出土铁剑，春秋早期甘肃灵台县出土铁剑，春秋早期19571957年河南陕县出土铁剑，春秋早期年河南陕县出土铁剑，春秋早期公元前公元前1200年左右，人类进入了铁器时代年左右，人类进入了铁器时代三、材料在国民经济中的地位三、材料在国民经济中的地位当今世界经济的腾飞和高科技的崛起是以当今世界经济的腾飞和高科技的崛起是以信息科学、生

7、信息科学、生命科学和材料科学命科学和材料科学为三大支柱。为三大支柱。新型材料、生物工程和信新型材料、生物工程和信息产业被作为产业革命的重要标志。息产业被作为产业革命的重要标志。材料是人类赖以生存和发展的物质基础，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是工业革命的是工业革命的先导，关系到国民经济、社会发展和国家安全，是先导，关系到国民经济、社会发展和国家安全，是国家综国家综合实力的重要标志合实力的重要标志。人类进入新世纪后，对材料提出了更高要求。人类进入新世纪后，对材料提出了更高要求。新材料新材料的的研发是我国高科技研究发展的七个重要领域之一。研发是我国高科技研究发展的七个重要领域之一。四、材料的

8、分类四、材料的分类v习惯上把已有材料按物质属性（或化学键的性质）分为习惯上把已有材料按物质属性（或化学键的性质）分为金属、有机高分子、无机非金属材料、复合材料金属、有机高分子、无机非金属材料、复合材料。金属材料金属材料：钢铁、有色金属、合金：钢铁、有色金属、合金有有机机高高分分子子材材料料：合合成成纤纤维维、合合成成塑塑料料、合合成成橡橡胶、涂料、粘合剂胶、涂料、粘合剂 无机非金属材料：无机非金属材料：（见下页）（见下页）复复合合材材料料：树树脂脂基基复复合合材材料料、金金属属基基复复合合材材料料、陶瓷基复合材料、碳陶瓷基复合材料、碳-碳复合材料碳复合材料材材 料料图片展示图片展示无机非金属材

9、料是各种非金属无机物固体材料的统称。无机非金属材料是各种非金属无机物固体材料的统称。包括包括传统的硅酸盐材料传统的硅酸盐材料（玻璃、陶瓷、耐火材料和水泥（玻璃、陶瓷、耐火材料和水泥等），也包括一系列等），也包括一系列不含硅的氧化物、氮化物、非晶态不含硅的氧化物、氮化物、非晶态薄膜、碳硼纤维等无机新型结构和功能材料薄膜、碳硼纤维等无机新型结构和功能材料。结构材料结构材料主要用于产品或工程的结构部件，着重主要用于产品或工程的结构部件，着重于材料强度、韧性等于材料强度、韧性等力学性质力学性质的材料；的材料；功能材料功能材料利用材料所具有的电、磁、光、声、热利用材料所具有的电、磁、光、声、热等特性和效

10、应以实现某种功能的材料。等特性和效应以实现某种功能的材料。所谓结构材料和功能材料是按所谓结构材料和功能材料是按使用性能使用性能划分的：划分的：返回上页返回上页玻玻 璃璃 制制 品品石石 英英 玻玻 璃璃微微 晶晶 玻玻 璃璃耐耐 火火 材材 料料生生 活活 陶陶 瓷瓷保保 健健 陶陶 瓷瓷 建建 筑筑 卫卫 生生 陶陶 瓷瓷耐耐 高高 温温 陶陶 瓷瓷 刀刀 具具高温结构陶瓷零部件高温结构陶瓷零部件耐酸陶瓷风机耐酸陶瓷风机适用于输送或抽吸各种腐蚀性气体适用于输送或抽吸各种腐蚀性气体 “发现号发现号”航天飞机腹部的绝热瓦航天飞机腹部的绝热瓦“发现号发现号”航天飞机航天飞机生生 物物 陶陶 瓷瓷陶

11、陶 瓷瓷 装装 甲甲 车车氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷氮化铝陶瓷氮化铝陶瓷多孔陶瓷多孔陶瓷F117F117隐形战斗机用碳纤维增强复合隐形战斗机用碳纤维增强复合材料做成骨架和外面蒙皮，没有金材料做成骨架和外面蒙皮，没有金属表面，也无金属铆钉反射雷达波属表面，也无金属铆钉反射雷达波五、什么是材料科学五、什么是材料科学？材料科学是研究材料的组成、结构与性能之间材料科学是研究材料的组成、结构与性能之间相互关系及变化规律的一门应用基础科学。相互关系及变化规律的一门应用基础科学。材料科学所包含的内容组成了一个以材料科学所包含的内容组成了一个以固体的固体的“结构结构”、“化学反应化学反应”、“物理性能物理性能”及及

12、“材料工艺材料工艺”为顶点为顶点的的四面体四面体，因而它是，因而它是具有立体性质具有立体性质的一个科学领域。的一个科学领域。材料科学的发展对金属、有机高分子和无机非金属材材料科学的发展对金属、有机高分子和无机非金属材料的研制与生产起了巨大的推进作用。料的研制与生产起了巨大的推进作用。六、无机材料科学基础与其它课程的关系六、无机材料科学基础与其它课程的关系无机材料科学基础主要是从无机非金属材料领域内的各无机材料科学基础主要是从无机非金属材料领域内的各种材料制品的工艺技术实践中总结出来的共同规律而形种材料制品的工艺技术实践中总结出来的共同规律而形成的一门课。成的一门课。该课程是把基础科学理论，特别

13、是该课程是把基础科学理论，特别是物理化学、无机化学、物理化学、无机化学、结构化学、结晶化学、固体物理结构化学、结晶化学、固体物理中的基本理论，具体应中的基本理论，具体应用到无机非金属材料的制备和性能研究上，成为介于基用到无机非金属材料的制备和性能研究上，成为介于基础科学和专业技术之间的一门重要的专业基础理论课程。础科学和专业技术之间的一门重要的专业基础理论课程。无机材料科学基础与其它课程之间的关系示意图无机材料科学基础与其它课程之间的关系示意图无机材料无机材料科学基础科学基础无机非金属无机非金属材料工艺学材料工艺学基础知识基础知识专业基础知识专业基础知识专业知识专业知识无机化学无机化学物理化学物理化学结晶化学结晶化学