当前课程知识点:材料学概论 > 第1讲 材料的支柱和先导作用 > 1.3 材料科学与工程四面体 > 1.3.2 材料科学与工程四要素
那么首先讲什么叫成分
注意成分的话
用英文写的
一个是component
一个是composition
component指的是组元
composition指的是成分
就是含量是多少
那么组织和结构的话
在英文上都讲的是structure
但是同学们要注意
structure
英文是一个词
我们翻译成中文的话
理解成中文
一定是两方面
一个是组织
一个是结构
什么叫组织
就是肉眼或者低倍显微镜
可以看到的
比较宏观的
结构的话
是比较微观的
当然结构的话
有电子结构 晶体结构
相结构等等这些
那么第三个的话
就是合成与加工
第四个的话
是使用性能或者服务效能
那么画成一个四面体的话
就是如图证右上方所示
注意底下组成一个四面体
四面体当中的话
一个是composition是成分
另外一个的话是structure
是组织和结构
第三个是
synthesis and processing
是什么 合成加工
最上边那个是
performance or properties
to cost ratio
是性能 功能 性价比
注意整个的材料
和科学与工程研究的对象
就是材料科学与工程的四面体
那么这个四面体
可以顶角 任何的顶角在上面
都是可以的
那么从这个图
这个图当中举了个例子
是一个什么例子
指的是汽车的气缸
汽车的气缸壳
如何用材料科学
与工程的四面体
来研究汽车的气缸壳
注意我们看到
气缸的气缸壳
它是怎么生产出来的
它是铸造出来的
精密铸造出来的
因为它里面它形状非常复杂
里面有各种孔
孔一般的加工的话
是不好加工
必须得铸造出来的
那么铸造出来以后的话
要经过各种各样的处理
才达到我们所需要的性能
那么从气缸
我们可以看到
在不同的结构层次
不同的尺寸层次上
要通过不同的处理
我们看成分组织结构
合成与加工
它是如何影响它的性能
影响它的功能
比方说从宏观尺度讲
图的最左上边
它是宏观尺度
它的外形
那么它的外形的话
它的尺度大概是以米量级的
它是以米量级的
我们给它叫做宏观的结构
它会影响材料的整个的
气缸的哪些性能
它的产生的功率有多大
它的效率有多高
它的提高效率的可能性有多大
还有一个它的价格是多少
那么这个
由宏观结构所决定的
是什么形状
有多少个孔
孔开在什么地方
解决这些问题
那么第二个层次的话
就是从左上往左下方向走
统共是五个图
一个图 两个图 三个图
四个图 五个图
第二个图的话
它就是微观层次的
微观层次的话
是个晶粒的层次
这个晶粒的层次
它的尺度的话
是一到十个毫米左右
它影响哪些性能
影响它的高周疲劳的性能
影响它的韧性
第三个图
它是个微观结构的层次
它是什么
它是树脂晶和相的这种结构
它的尺度的话
是50到500个微米
是这个层次
那么它影响哪些性能
影响杨氏模量
影响它的极限的拉伸长度
影响它的高周疲劳的性能
影响它的低周疲劳的性能
影响它的热生长的特性
影响它的韧性
第四个图
它是微观的结构的层次
是纳米结构
它这里面的话是沉淀
它的尺寸是三到一百个纳米这个层次
影响哪些性能
影响它的屈服强度
影响它的极限拉伸长度
影响它的低周疲劳的性能
影响它的韧性
最后一个的话
是更细的层次了
更精细的层次了
是晶体结构的层次
是晶胞 是晶胞层次
原子尺度的结构
它是一到一百个(05:35)
就是0.1到10个纳米的层次
影响哪些性能
影响它的杨氏模量
影响它的热生长的性能
那么通过上面举的例子
说明一个什么问题
就是材料
加工成器件
要想得到最佳的
把材料的潜力
都给它挖出来
达到最佳的性能
必须在什么
成分上选择什么成分
它达到什么结构
如何加工 如何处理
只有把这些弄好了
才能达到所需要的性能
达到所需要的功能
整个的材料科学与工程
讲的是什么
就是讲的四面体
这四面体
我再强调一遍
四面体是哪几部分
什么成分
这成分包括两方面的内容
一个是component
一个是composition
component是组元
含有哪些东西
它的含量是多少
这归成分
第二个的话就是组织和结构
组织和结构从图来讲的话
从1到100个(06:54)
一直到米到数米
一座大桥 一个飞机
都是百米量级的了是不是
这个范围都得考虑到
那么它是什么结构的
是怎么合成的
怎么加工的
通过哪些处理
最后的话
影响哪些性能
达到什么性能
实现我(07:20)的最佳化
所以整个的
材料科学与工程的话
无论从尺度上讲
从范围上讲
它是相当宽的
这就是整个的材料科学与工程
好 那么同学们
也可以按照
材料科学与工程四面体
这种分析问题的方法
分析一下
汽车里边用的这些材料
选什么成分
什么样的组织结构
怎么合成与加工
达到什么性能
比如汽车样板
汽车的轮毂等等这些
通常也可以按照
材料科学与工程四面体
来分析一下
陶瓷的高温超导体
选什么材料
什么组织结构
如何合成加工
达到一个什么目的
所以我们学了
这个课程以后
我们这是一个主线
作为主线
什么主线
能够用成分 组织结构
合成与加工
性能和功能四面体
来分析材料的问题
这是我们课程的主线
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业