材料学导论-绪论教学材料.ppt

《材料学导论》材料是人类文明发展的物质基础内容：学习材料学的基本知识；主要涉及到各种材料的组成、结构、性能、应用以及它们之间的关系。
目的：材料类专业的入门课及专业基础课之一。了解材料的基本知识，逐步扩大材料的专业知识面，培养分析和解决有关材料问题的初步能力。1.1、材料的定义
材料是人类用来制造有用的构件、器件或物品的物质。
材料与物质的区别：
①对材料而言，可采用“好”或“不好”等字眼加以评价，对物质则不能这样；
②材料总是和一定的用途相联系的；
③材料可由一种物质或若干种物质构成；
④同一种物质，由于制备方法或加工方法的不同，可成为用途各异的不同类型的材料。1.2、材料的类别请说出装可口可乐的瓶子材料类型请指出汽车上的材料类型材料是人类社会发展的基础和先导，是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。材料、能源、信息被称为人类社会的“三大支柱”。纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要新材料的发现和应用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。
材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术革命，大大地加速社会发展的进程，从而把人类物质文明推向前进。人类文明的发展史就是材料的发展史是高技术发展的基础
是工业革命和产业发展的先导两次工业革命都是以新材料的发明和广泛应用为先导的材料强度密度比在不同年代里的进展
(材料比强度提高了约50倍)现代涡轮喷气发动机航空发动机2020合金晶粒结构的变化（约1970年代）高压喷气室（HPT）
的叶片组有隔热镀层的中空的叶片材料结构
及其温度分布109330年代教练机神州飞船(6号）返回舱着陆后的状态神州飞船(6号）碳素工具钢
半导体材料
与半导体产业的发展1947年
第一个晶体管在Bell实验室发明。1958年，第一块集成电路，
于TI公司J.Kilby,各种晶体管和电子器件生产硅单晶
及硅晶片芯片chip不断追求廉价而高性能theENIACfilledanentireroom,weighedthirtytons,andconsumedtwohundredkilowattsofpower.现在Pentium多核处理器的集成度达到10亿个晶体管，采用了65nm技术。第三代半导体材料－宽禁带半导体SiC研究和应用现状发光二极管（LED）材料性质描述3.1力学性质
材料在力的作用下所表现出的特性即为材料的力学性质。
（1）弹性模量
弹性模量是指材料在弹性极限范围内，应力与应变（即与应力相对应的单位变形量）的比值，用E表示，即：（2）强度
在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。(有多种强度类型）
材料在外力作用下发生塑性变形的最小应力叫屈服强度，用σs表示。工程上规定，试样产生0.2%塑性变形时的应力值为该材料的条件屈服强度，记为σ0.2。抗拉强度是将试样在拉力机上施以静态拉伸负荷，使其破坏（断裂）时的载荷。
弯曲强度是指采用简支粱法将试样放在两支点上，在两支点间的试样上施加集中载荷，使试样变形直至破裂时的载荷。
压缩强度是指在试样上施加压缩载荷至破裂（对脆性材料而言）或产生屈服现象（对非脆性材料而言）时，原单位横截面积上所能承受的载荷。（3）塑性
材料在断裂前发生永久变形的能力叫塑性，以材料断裂后的永久变形为衡量。
塑性指标有延伸率和断面收缩率：（4）硬度
硬度是衡量材料软硬程度的指标，反映材料表面抵抗微区塑性变形的能力。工程上常用的有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等，还常用莫氏硬度。
（5）韧性
韧性是指材料抵抗裂纹萌生与扩展的能力。度量韧性的指标有两类。一类是冲击韧性，用材料受冲击而破断的过程所吸收的冲击功的大小来表征材料的韧性。另一类是断裂韧性，用材料裂纹尖端应力强度因子的临界值K1C来表征材料的韧性。（6）疲劳强度
疲劳强度指材料抵抗交变载荷的性能。交变载荷是指大小和（或）方向重复循环变化的载荷。在交变应力作用下，即使应力的最大值低于材料的屈服强度，材料经较长时间的工作也会发生断裂，这种现象称为材料的疲劳。
当应力低于某数值时，在无限多的循环周次下，材料仍不断裂，此应力值称为疲劳强度或疲劳极限。3.2电学性质
（1）导电性
材料导电性的量度为电阻率或电导率。电阻R与导体的长度l成正比，与导体的截面积S成反比，即：（2）介电常数
当电压加到两块中间是真空的平行金属板上时，板上的电荷Q0与施加电压V成正比

比例系数C0就是电容。如果两板间放入绝缘材料，在相同电压下，电荷增加了Q1，
则Q＝Q0＋Q1＝CV

电介质引起电容量增加的比例，称为相对介电常数ε物理性质的交互性-材料应用的关键点3.3热学性能
热容：1mol固体温度升高1K时所吸收的热量J/（mol·K）
热导率：单位时间内在1K温差的1cm3正方体的一个面向其所对的另一个面流过