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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划吉林大学材料科学班材料科学与工程基础复习资料仅供参考材料科学与工程基础FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering蓝色，感觉不考.红色，一定要记下来的，感觉考的几率大.绿色，感觉不大会考.Chapterone引言LearningObjectives1.列出决定材料应用的六种不同性能Mechanicalproperties力学性能Electricalproperties电性能Thermalbehavior热性能Magneticproperti
2、es磁性能Opticalproperties光性能Deteriorativecharacteristics老化特性2.说明涉及材料设计，生产和利用的四个因素，并简要说明它们之间的相互关系Processing加工过程Structure组织结构Properties性能Performance使用性能结构依赖于加工。性质决定使用性能。因此它们之间关系是线性的。3.举出在材料的甄选过程三个标准A考虑材料的使用条件B考虑材料使用过程的老化C优先考虑材料的经济性4.(a)列出三类主要的固体材料，并说明它们化学特点metal金属具特有光泽而不透明，富有展性、延性及导热性、导电性的这一类物质。ceramic陶瓷
3、各种无机非金属固体材料polymer聚合物由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。(b)写出其他三种材料，并说明它们特点Composites复合材料是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、
4、金属丝和硬质细粒等。复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。Semiconductors半导体材料导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在1010欧姆/厘米范围内。半导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感，在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电导率。正是利用半导体材料的这些性质，才制造出功能
5、多样的半导体器件。Biomaterials生物材料生物材料是指以医疗为目的,用于和机体组织接触,以形成功能的无生命的材料。生物材料的种类很多。一般可分为天然材料和人工材料两大类。人工材料又可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及它们的复合材料Chaptertwo原子结构及原子间作用力LearningObjectives1.了解所学的两种原子模型，并能区别其不同。玻尔模型1913年，年轻的丹麦物理学家玻尔在总结当时最新的物理学发现的基础上建立了氢原子核外电子运动模型，提出了原子结构理论上的三点假设任意轨道上绕核运动，而是在一些符合一定量子化条件的轨道上运动；电子轨离核越远，原子所含的能
6、量越高，电子尽可能处在离核最近的轨道上；只有电子从较高能级跃迁到较低能级时，原子才会以光子形式释放能量。玻而尔理论解释了原子发光现象但无法解释精细结构和多原子、分子或固体的光谱，存在局限性。量子力学模型量子力学是建立在微观世界的量子性和微粒运动统计性基本特征上，在量子力学处理氢原子核外电子的理论模型中，最基本的方程叫做薛定谔方程，是由奥地利科学家薛定谔在1926年提出来的。薛定谔方程是一个二阶偏微分方程，它的自变量是核外电子的坐标，它的因变量是电子波的振幅。给定电子在符合原子核外稳定存在的必要、合理的条件时，薛定谔方程得到的每一个解就是核外电子的一个定态，它具有一定的能量，具有一个电子波的振幅
7、随坐标改变的的函数关系式=f(x,y,z)，称为振幅方程或波动方程。2.能够描述有关电子能量的量子力学法则。能量最低原理，Pauli不相容原理，Hund规则。4.(a)能够简单描述离子键，共价键，金属键，氢键和范德华键。(b)能够列出以这些化学键结合的典型物质。离子键：原子之间发生电子转移，形成正、负离子，并通过静电作用而形成的化学键。离子键的本质是静电作用，无方向性、无饱和性。离子键程度与元素的电负性有关。共价键：不同原子依靠共享电子，或原子轨道的最大重叠而结合形成的化学键为共价键。共价键的本质是电性的，是两原子核对共用电子对或原子轨道重叠所形成负电区域的吸引力，不是正负离子间的静电力。共价
8、键有方向性和饱和性。金属键：在固态或液态金属中，价电子可以自由地在不同原子间移动，使其成为多个原子所共有，这些共用电子将许多原子粘合在一起的作用，被称为是金属键。氢键：分子中带正电的氢原子与另一分子中含有的孤对电子靠近并产生的吸引力为氢键。氢键形成的条件是必须在分子中存在电负性很强的元素使氢原子具有强极性，同时，分子中带有孤对电子，电负性大和半径小的元素所构成。氢键具有方向性和饱和性。范德华键：由分子的取向力、诱导力和色散力导致分子间的作用力称为Vanderwaals键。Chapterthree金属和陶瓷的结构重点！重点为第三章。特别是三种常见的晶体结构以及晶面和晶向及其指数。Learning
9、Objectives1.描述晶体与非晶体在原子核分子结构上的不同晶体：是原子、离子或分子按照一定的空间结构排列所组成的固体，其质点在空间的分布具有周期性和对称性。非晶体：是指原子在空间的排布没有长程有序的固体2.画出面心立方，体心立方，密排六方晶体结构的晶胞3.推算面心立方FCC和体心立方BCC晶胞的边长a与原子半径R之间的关系FCC：a?2R2BCC：a?4R4.已知晶胞尺寸，计算面心立方FCC和体心立方BCC结构金属的密度?nAnAnA4AnAnA?FCC?BCC?3VCNA(R)3NVCNAaNAVCNA(22R)3NAA5.草绘并描述各种晶体结构的晶胞，如sodiumchlorideN
10、aCl,cesiumchlorideCsCl,zincblendeZnS,diamondcubic金刚石立方,fluoriteCaF,andperovskite钙钛矿CaTiO。类似的还有C和硅酸玻璃原子结构6.已知陶瓷复合材料的化学式，组成离子及离子半径，确定其晶体结构由阳离子和阴离子的半径比RC/RA对比上表确定其配位数CN,再确定其晶体结构7.已知晶向指数，在晶胞中标出其晶向8.具体说明密勒指数并在晶胞中标出9.描述面心立方密排六方密排面的堆聚方式，类似通过阴离子的密排面描述NaCl的晶体结构面心立方：ABCABCABC密排六方：ABABAB10.区别单晶和多晶材料单晶：整体内原子排布呈
11、在周期性和对称性，没有错排的晶体多晶：如果材料内部有许多晶粒，则为多晶，每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性11.考虑材料的特性，定义各向同性和各向异性各向同性：指物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性，即某一物体在不同的方向所测得的性能数值完全相同各向异性：沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。晶体的各向异性具体表现在晶体不同方向上的弹性模量、硬度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都是不同的。各向异性作为晶体的一
12、个重要特性具有相当重要的研究价值。常用密勒指数来标志晶体的不同取向。Chapterfour高分子结构LearningObjectives1、根据聚合物的链的结构能够描述典型的聚合物分子，以及由重复的链节产生怎样的分子。2、画出polyethylenePE聚乙烯,polyvinylchloridePVC聚氯乙烯,polytetrafluoroethylenePTFE聚四氟乙烯,polypropylenePP聚丙烯,andpolystyrenePS聚苯乙烯和它们的链节结构。个聚合物的链节的结构如下：4、命名和简要说明(a)聚合物四种通常的分子结构LinearPolymers:线型聚合物Branch
13、edPolymers:支链型聚合物CrosslinkedPolymers:交联型聚合物NetworkPolymers:网络型5、叙述热固性和热塑性聚合物的分子和表现行为上的区别。ThermoplasticPolymers热塑性聚合物：这种聚合物当加热时变软冷却时变硬。所以当这种颗粒壮的物质处于软态时能够由模具成型或挤压成型。ThermosettingPolymers热固型聚合物：这种聚合物一旦由化学作用固化或硬化，再进行加热时将不能变软或熔化。6、简要描述聚合物材料的晶体结构聚合物链呈排列有序就会结晶，但还是存在很多的非晶态，晶态中包含一定的非晶态Chapterfive固体缺陷Learning
14、objectives1描述空位和自空隙原子晶体缺陷。Vacancy:空位一个缺失原子或离子的晶格节点位置。Self-interstitial:自间隙原子处于自身晶格间隙中的原子或离子。2已知相关的常数，计算具体温度下材料中的平衡空位数。Nv?Nexp(?QvN?)N?AAkT6对于刃型位错、螺型位错和混合位错：(a)描述并且画出每一种位错；(b)标出位错线的位置；(c)标明位错线的延伸方向。Dislocation:位错晶体材料中的线状缺陷，在其附近，原子发生错排。在外加切应力作用下位错的运动可以导致晶体材料的塑性变形。可能存在的位错类型有刃型位错、螺型位错和混合型位错。Edgedislocat
15、ion:刃型位错一种一维线型晶体缺陷，形态上可是描述为晶体中存在的多余半原子面的末端附近区域所形成的原子错排组态。刃型位错的矢量垂直与其位错线。位错延伸方向与柏氏矢量平行dislocation:螺型位错一种一维线型晶体缺陷，形态上可是描述为当相互平行的相邻晶面之间依次错粘合在一起形成的螺旋型斜面的中心线区域所形成的原子错排组态。螺型位错的柏氏矢量平行与其位错线。位错延伸方向与柏氏矢量垂直Mixeddislocation:混合位错同时含有刃型分量和螺型分量的位错。位错延伸方向与柏氏矢量既不垂直也不平行7描述(a)晶界(b)孪晶界附近区域内的原子结构。Grainboundary:晶界把两个相邻具有不同晶体学取向的晶粒分离开的界面。TwinGrain：孪晶是指两个晶体或一个晶体的两部分都沿一个公共晶面构成镜面对称的位向关系的晶体ImportanttermsandconceptsAlloy：。Stoichiometry：。Imperfecti
