材料化学期末总结复习
第1章 绪论,材料化学：关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 材料的分类 按照组成和结构： 金属材料 无机非金属材料 高分子材料：热塑性高分子、热固性高分子性能特点 复合材料：两种或多种不同材料组合而成的材料,第2章 材料的结构,2.1 元素与化学键 表征元素性质的物理量 第一电离能、电子亲和势、 电负性、原子及离子半径 原子间的键合方式及其特点 金属键、离子键、共价键 氢键、范德华力,第2章 材料的结构,2.2 晶体学基本概念 晶体与非晶体的典型区别 晶体：长程有序、短程有序 非晶体：短程有序、长程无序 晶格、晶胞、晶格参数、晶系 晶向指数和晶面指数 晶向指数：后点坐标与前点坐标相减最小整数 当晶向不过原点时 当最小整数为负值时 晶面指数：晶轴上的截距截距的倒数最小互质整数 当晶面与晶轴平行时,（课后思考题 p44 ）,第2章 材料的结构,2.3 晶体材料的结构 金属晶体 三种密堆方式：体心立方、面心立方、六方密堆 三种密堆方式的晶胞原子个数、配位数、密堆系数 密堆系数计算： 相关知识的综合运用及计算(课后思考题p43-44) 离子晶体 共价晶体,第2章 材料的结构,2.4 晶体缺陷 点缺陷 点缺陷的表示方法： 线缺陷 具体形式：位错 位错的三种类型： 刃型：伯氏矢量与位错线垂直 螺型：伯氏矢量与位错线平行 混合型,第2章 材料的结构,2.5 固溶体 固溶体的定义 溶质原子溶入溶剂晶格 保持溶剂的晶格类型 单相晶态固体 固溶体与溶液的异同 固溶体的类型 置换型固溶体 填隙型固溶体 影响置换型固溶体形成的因素 原子/离子尺寸差、电价因素、键性、晶体结构,第3章 材料的性能,3.1 化学性能 耐氧化性 各种金属材料在空气中的稳定性， 如，铝不易生锈，而铁容易生锈 耐酸碱性 耐有机溶剂性 耐老化性,第3章 材料的性能,3.2 力学性能 强度 典型的应力-应变曲线分析 应力应变曲线的特征点 弹性极限、屈服强度、极限拉伸强度、断裂应力 相关公式应用：课后思考题(p65) 硬度 常用的三种硬度测试方法：布氏、洛氏、维氏 材料结构与硬度的关系： 无机非金属材料、金属材料、高分子材料 提高金属材料硬度的方法：形成固溶体或合金 疲劳,第3章 材料的性能,3.3 热性能 热容 定压热容 定容热容 热膨胀 用势能图解释热膨胀现象及不同材料的热膨胀性能差异 热传导 不同材料的热传导源于： 金属：自由电子 无机陶瓷及其他绝缘材料：晶格振动(声子) 半导体材料：电子和声子共同贡献 高分子材料：分子链节及链段运动,第3章 材料的性能,3.4 电性能 导电性 导体、半导体、绝缘体的能带结构与导电性 n-型半导体: 掺入施主杂质， 自由电子为载流子 p-型半导体：掺入受主杂质， 空穴为载流子 介电性 铁电性 外电场去除后，仍保持部分极化状态(电滞回线) 存在一临界温度点(居里温度),高于此温度,铁电性消失 压电性 两个互逆效应：压电效应和电致伸缩效应,第3章 材料的性能,3.5 磁性能 反磁性与顺磁性 铁磁性 外磁场去除后，仍保持部分极化状态(磁滞回线) 存在一临界温度点(居里温度)，高于此温度， 铁磁性消失而变为正常的顺磁性 反铁磁性和铁氧体磁性 铁磁体的磁滞回线 软磁材料、硬磁材料的磁化曲线特征,第3章 材料的性能,3.6 光学性能 光的吸收与透过 金属材料：不透明 半导体及其他非金属材料：取决于能隙Eg 高分子材料： 光的反射与折射 金属材料：颜色取决于反射光波长 无机非金属材料：反射率主要受介质折射率差影响 材料的颜色,第4章 材料化学热力学,4.2 埃灵罕姆图及其应用 埃灵罕姆图 氧化物生成线的典型类型： G0-T曲线斜率(S0、S0、S0) 埃灵罕姆图的应用实例 不同温度范围内，碳单质的氧化产物比较 不同温度范围内，碳和一氧化碳的还原能力比较 各种金属氧化物与碳单质的反应活性分析,第4章 材料化学热力学,4.3 相平衡及相图 相平衡及相图 一元相图：水的相图分析 二元相图与杠杆规则 相图的应用 根据水的相图，分析滑冰轻快的原因 冰受压融化形成水膜？ 冰摩擦发热融化形成水膜？ 冰表面固有的水膜？,第5章 材料的制备,5.5 固相反应 固相反应的过程和机理 5.6 插层法与反插层法 插层与反插层反应的原理 5.7 自蔓延高温合成法 自蔓延高温合成法及其技术原理 5.8 非晶材料的制备 制备非晶固体必须解决的关键问题 制备非晶态金属/合金的主要方法液相骤冷法,第6章 金属材料,6.1 金属材料结构与性能 有色金属的分类方法 金属晶体结构 三种密堆方式：FCC、BCC和HCP 多晶体材料 合金基本结构与性能 组成相的基本类型：混合物、固溶体、金属间化合物 铁系合金的组织结构 奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体 金属材料热处理 “四把火”：退火、正火、淬火、回火,第6章 金属材料,6.2 超耐热合金 超耐热合金 6.4 超塑性合金 细晶超塑性 相变超塑性 6.5 形状记忆合金 形状记忆材料 不同材料的形状记忆特点：单程、双程、全程记忆 6.6 储氢合金 储氢原理及吸释氢过程：吸氢放热、吸热放氢,第7章 无机非金属材料,7.1 无机非金属材料分类及特点 分类 传统(普通)、新型(特种) 结构特点 多数是离子键和共价键的混合体 组成元素间电负性差越大，离子键比例越高,第7章 无机非金属材料,7.2 水泥 水泥：一种水硬性胶凝材料，即一种细磨的无机材料，通过水化过程发生凝结和硬化，硬化后甚至在水中也可以保持强度和稳定性。 主要原料：粘土、石灰石 制备流程：两磨一烧 石膏作用：调节硬化时间 熟练成分：C3S、C2S、C3A、C4AF 凝结硬化过程：溶解水化、凝结、硬化,第7章 无机非金属材料,7.3 玻璃 非结晶性：区别于陶瓷、水泥的最显著结构特征 主要原料：石英砂、石灰石、纯碱、长石 基本构筑单元：SiO4 制备流程：配料、熔制、成型、退火 特种玻璃： 钢化玻璃：表面增强 导电玻璃：氧化铟锡涂层 彩色玻璃：添加金属氧化物 光纤玻璃：高纯二氧化硅,第7章 无机非金属材料,7.4 陶瓷 陶瓷 陶器+瓷器 陶瓷：采用制陶法生产的各类无机非金属材料 一般结构与基本性质 多相结构，通常由晶相、玻璃相和气孔组成 并非所有陶瓷都包含玻璃相 传统陶瓷的主要原料：粘土、石英、长石 传统陶瓷和特殊陶瓷的制备流程,第7章 无机非金属材料,7.4 陶瓷 结构陶瓷：作为工程结构材料使用的陶瓷材料，具有高机械强度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、高硬度等性能。 氧化铝：如，刚玉瓷 氮化硅： 碳化硅：硬度接近于金刚石，也称“金刚砂” 六方氮化硼：结构和性能类似石墨，有“白石墨”之称 功能陶瓷：自身具有某方面的物理化学特性，表现出对电、光、磁、化学和生物环境产生响应的特征性陶瓷，可用以制造多种功能材料的陶瓷材料。,Good Luck!,
