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1、第一章 绪论第一节 材料的定义和分类一、材料的定义 材料：可用于制造有用物品的物质。 材料科学与工程(MSE) ：研究有关材料的组成、结构、制备工艺流程与材料性能和用途的关系，材料的产生及其作用。 四要素：性质、结构与组成、合成与加工、使用性能。二、分类1、按用途(1)结构材料：利用材料的强度、韧性、弹性等力学性能、用于制造在不同环境下工作时承受载荷的各种构件和零件的材料。 (2)功能材料：利用材料的电学、磁学、热学和生物学功能及其相互转化的功能，用于非结构目的的高技术材料。例：超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等 形
2、状记忆合金是一种能记住自己在某一温度下的外部形状的合金材料，在一定温度下，形状记忆合金内部的微观结构会发生改变，外观就表现为自身形状的“自动”改变。 “魔力水车”就是中国科技馆一件介绍“形状记忆合金”的展品。展品将形状记忆合金材料做成片状，在特定的温度下，水车可以没有外部动力，自行旋转。2、物理化学性能 (1)金属材料：坚硬、反光、有光泽、热与电的良导体。 金属材料：由金属元素和以金属元素为主形成的具有金属光泽特性的材料的统称。 分类：黑色金属：铁和铁的为基的合金；例如：钢、铸铁等 有色金属：黑色金属以外的所有金属及合金。例：铜、铝、镍等。 (2)无机非金属材料：以某些元素的氧化物、碳化物、氮
3、化物、卤素化合物以及硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。 分类：单晶体：宝石、人工合成晶体 多晶体：陶瓷、水泥 非晶质体：玻璃 (3)高分子材料 定义：以高分子化合物为基础制得的材料。 分类：塑料：以合成树脂或天然改性的天然高分子为主要成分加上填料、助剂，在一定的温度和压力下成型。 橡胶：经硫化处理、弹性优良的高分子材料。 合成纤维：强度很高的单体聚合而成、呈纤维状的高分子材料。 (4)复合材料：由两种或两种以上化学本质不同的材料组合在一起，使之互补性能优势，从而制得的一类新型材料。 第二节 材料的发展趋势1、材料产业的发展方向 (1)努力增长、改进质量； (2)改进工艺、提高效率； (3
4、)采用新技术、更新换代； (4)重视环保。2、新型材料：(1)复合材料；(2)功能材料；(3)纳米材料；(4)生物材料；(5)新金属材料；(6)高性能陶瓷；(7)高分子材料；(8)智能材料。第二章 无机非金属材料 一、无机非金属材料的定义1、无机非金属材料：以某些元素的氧化物、碳化物、氧化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐等物质组成的材料，是除有机高分子材料和金属以外的所有材料的统称。 其中，硅酸盐材料用量最大，主要包括硅、铝、氧三种元素。二、分类1、分类：把材料分为普通的和先进的无机非金属材料两大类。表3-12、特性对比：表3-2三、特性 耐热性-高熔点，隔热性； 力学性能-高硬度、高
5、强度、耐磨性； 化学稳定性耐腐蚀、抗氧化性、催化； 电学性能导电性、半导体、超导材料； 光学性能透光性、雷达监控、隐形物（飞机）。第二节 耐火材料一、定义及分类1、定义：耐火度不低于1580的无机非金属材料，主要用于高温窑炉等热工设备的结构材料，以及工业用高温容器和部件的材料，并且承受相应的物理化学机械作用。 耐火度：耐火材料在高温作用下达到特定软化程度的温度，表征材料抵抗高温作用的性能。 2、分类：(1)按矿物组成：氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、橄榄石质； (2)耐火度：普通、高级及特级耐火制品； (3)按化学性质分：酸性、中性及碱性耐火材料二、硅酸铝质耐火材料1、定义：以AI2O3和
6、SiO2为基本化学组成的耐火材料。2、分类：半硅质耐火材料 AI2O3含量在15%30% 粘土质耐火材料 AI2O3含量在30%46% 高铝质耐火材料 AI2O3含量大于46% 刚玉质耐火材料 AI2O3含量大于90%3、粘土质耐火材料(1)定义：用天然的各种黏土作为原料，将一部分黏土预先燃烧成熟料，并与部分生黏土配合制成AI2O3含量为30%-46%的耐火制品，属于弱酸性耐火材料。(2)分类(耐火度)：特等，不低于1750； 一等，不低于1730 二等，不低于1670； 三等，不低于1580。(3)性能：耐火度，高温耐压强度和荷重软化温度随AI2O3增加而提高； 高温下使用，残余收缩，0.2
7、-0.7%； 耐热震性好； 抗酸碱性差；(4)用途：高炉、热风炉、退火炉、烧结炉、锅炉、浇钢系统三、硅质耐火材料1、定义：以SiO2为主要成分的耐火材料2、制品：硅砖，不定型硅质耐火材料及石英玻璃制品 3、石英玻璃制品：以石英玻璃为原料而制得的再结合制品 特点：膨胀系数小 热震稳定好，耐化学侵蚀，耐冲刷 1100以上长期使用，易析晶 析晶(失透性)：当温度高于1000时，SiO2分子振动加速，经一段较长时间的重新排列定向便形成结晶。 项 目轻质硅砖 体积密度G/CM31.00.80.6常温耐压强度Mpa5.03.02.0荷重软化温度156014801430导热系数（600）0.280.240.
8、21SIO292.59291耐火度170016901670显气孔率505560四、镁质耐火材料1、定义：指以镁石作原料。以方镁石为主要矿物组成，方镁石含量在80%-85%以上的耐火材料。2、主要产品 普通镁砖-烧结镁石 MgO（91%） 镁铝砖烧结镁石+AI2O3 BD系列烧成镁砖有普通烧成镁砖和高温烧成镁砖两类，以普通烧结镁砂或高纯烧结镁为原料，经高温或超高温烧成而制得。具有耐火度高，对铁的氧化物、碱性炉渣及高钙熔渣具有良好的抗侵蚀性，广泛用于冶金炉窑中，普通烧成镁砖可用于电炉永久衬。 第三章 金属材料第一节 概 述 1、金属的特征 (1)具有金属光泽和颜色、良好的反射能力和不透明性； (2
9、)具有很高的强度和延展性； (3)导电能力强； (4)具有磁、热、光等物理特性； (5)表面工艺性能优良。 2、金属材料的分类：(1)黑色金属:钢.生铁.铸铁 (2)有色金属:铝.铝合金.铜第二节 有色金属材料 一、铝及铝合金1、工业纯铝 (1)特性：密度小 导电性和导热性好 塑性好 抗腐蚀能力好 铝的强度低。 2、铝合金 (1)常用铝合金：铝与硅、铜、镁、锰的合金元素所组成的铝合金。 (2)分类 铸造铝合金：将熔融的液体直接浇注成型，冷却后成为毛坯零件。 形变铝合金：把熔融铝液浇铸成铝锭，通过机械加工成型，制成零件。 低合金硬铝 LY1 镁、铜含量低塑性好，强度低 标准硬铝 LYI1 镁、铜
10、含量适中塑性、强度中 高合金硬铝 LY12 镁、铜含量高塑性差，强度高 二、铜及铜合金1、分类：紫铜、黄铜、青铜。 2、工艺方法：原料：铜矿石 炼法：火法炼铜3、铜合金的熔炼 (1)脱氧处理：Cu2O溶于液态纯铜中，使材料的塑性和导电性能下降，加入与Cu2O亲和力大的元素使同还原出来。 (2)脱氢处理：高温时氢在同中的溶解度较大，合金凝固时因溶解度下降已形成气孔，通氮气或加入氧化铜溶液降低氢浓度。 第三章 高分子材料第一节 概述一、基本概念1、定义高分子材料：由高分子化合物或以高分子化合物为主、辅以各种添加剂和填料等物质加工而成的一种材料。高分子科学：包括高分子化学、高分子物理、高分子工程学。
11、高分子材料科学的任务：研究高分子材料的合成、结构和组成与材料的性能之间的关系；探索加工工艺和环境因素随材料性能的影响。 高分子材料的分类：塑料、合成纤维、合成橡胶。生物高分子材料-储氢材料：某些过渡金属、合金或金属互化物在一定的温度和压力条件下能大量吸收或释放氢气，可作为储氢材料。 用于房屋建筑、装修、装饰以及桥梁、道路工程的聚合物材料。在这类材料中，塑料用量最大，发展也较快。橡胶除用作密封材料、防水材料外，还制成各种胶管和胶板等。胶粘剂主要用于木材加工和混凝土施工。涂料的使用范围则遍及所有装修、装饰场合。 在纤维素中的部分羟根(氢氧根)被硝化后会得到焦木素。焦木素溶于乙醇和乙醚的混合物，再加
12、入樟脑等蒸发后会得到一种物质，它受热后变软，冷却后变硬，这种物质被称为“赛璐璐”。l 聚甲醛、聚碳酸酯、聚氨酯泡沫塑料，顺式聚异戊二烯，顺式聚丁二烯，乙丙橡胶，聚酰亚胺，聚苯醚，聚砜等。l 近年来，合成高分子化学向结构更精细、性能更高级的方向发展。如超高模量、超高强度、难燃性、耐高温性，耐油性等材料，生物医学材料，半导体或超导体材料，低温柔性材料等及具有多功能性的材料。 二、高分子化合物的合成高分子化合物的合成反应：由低分子的化合物生成高分子量化合物的各种化学反应。合成反应的类型：加聚反应、缩聚反应、离子聚合、配位聚合。 配套各类检测传感器，适合高分子、新材料、纳米抗菌材料开发研究。自带电加热装置，标配先进仪表控制系统，选配：专有技术轴功率测试仪，计算机数据采集或控制系统。 三、高分子化合物的结构与性能1、高分子化合物的结构(1)一次结构：描述高分子的基本化学单元和这些单元在分子中的的排 列情况。表明高分子的化学组成和构型。 例如：链状分子；支链形：星形、梳形、无规支化；梯形高分子。(2)二次结构：描述单个高分子链，在所处条件下的相应状
