文档介绍：材料的结构、制备与性能
一、材料的分类
在人类的生产生活中,材料是必不可少的物质基础,是社会进步的里程碑,历史学家将人类的历史按照使用工具材料的不同划分为:石器时代,铜器时代,铁器时代。
20世纪后期,人们把材料、信息、能源作为社会进步的三大支柱,从现代科学技术的发展中可以看到,每一项重大的新技术,往往依赖新材料的发展。
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(1)金属材料:
钢铁材料,有色金属材料
(2)无机非金属材料:
陶瓷,玻璃,搪瓷,耐火材料,砖瓦,水泥,石灰,石膏
(3)高分子材料:
皮,毛,丝,麻,棉(天然)
塑料,橡胶,纤维(人造)
(4)复合材料:
树脂基复合,金属基复合,陶瓷基复合材料
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(1)结构材料:
工程构建,机器零件,特殊性能材料
(2)功能材料:
发光,超导电,强磁,发热,发声材料
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(1)信息材料:半导体材料
(2)能源材料:太阳能材料,储能材料,核材料
(3)建筑材料:钢材,水泥
(4)生物材料:形状记忆合金,仿生材料
(5)航空航天材料:高温合金
材料品种很多,目前已经注册材料达几十万种,而且每年还在以5%速度增长,材料的优异性能是材料应用的基础,材料的性能取决于材料内部的结构和组成。
二、固体结构(Solid Structure)
金的AFM 照片
原子力显微镜
(1)晶体结构的基本特征:
原子(或分子、离子)在三维空间呈周期性重复排列(periodic repeated array) ,即存在长程有序(long-range order)
(2)性能上两大特点:
固定的熔点(melting point),
各向异性(anisotropy)
(Basis Fundamentals of crystallography)
(Space lattice)
(1). 空间点阵
将晶体中原子、分子、离子抽象为纯几何点(阵点 lattice point),即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列—空间点阵(space lattice)
特征:每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境(surrounding)
(2).晶胞(Unite cells)
代表性的基本单元(最小平行六面体)small repeat entities
(3).选取晶胞的原则:
Ⅰ)选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性;
Ⅱ)平行六面体内棱和角相等的数目应最多;
Ⅲ)当平行六面体的棱角存在直角时,直角的数目应最多;
Ⅳ)在满足上条件,晶胞应具有最小的体积。