材料化学第讲概述优秀课件
❖ 新石器时代
例如焦炭和钢铁的生产开始了资本主义的 工业革命;石油的催化裂解促进了塑胶工 业;而一些智能材料的发明和应用开辟了 信息时代。从现代科技发展史来看,一种 新的固态化合物的合成,它的功能特性的 发现和实际应用,往往可以导致一个新的 科技领域的产生和一种新产业的兴起。
❖ 陶器时代 ❖ 青铜器时代 ❖ 铁器时代
❖在 上可以找到很多关于 铝以及铝合金的信息
美铝的生意是从一把铝壶开始的……
❖ 从铝壶做起,慢慢延伸到了烹调器具、 锡箔纸、电线和电缆……。
❖ 现在,美铝了成为公认的世界上最大的 原铝、铝加工产品和氧化铝生产商。美 铝的产品广泛的应用于航空航天、汽车、 包装、建筑、商业运输以及工业市场。
一个示例:
比强:比强度,也就是 材料的强度与密度之比。 具有高强度、低密度的 材料无疑具有应用优势。
高比强铝合金給 20 世纪的 “新”材料带来了第一个突
破 钢的比强度为: 0.64 106 cm
铝合金的比强度为:2.64 106 cm 后者是前者的 4 倍,这对于结构材
料来说是几千年来的一个飞跃。
材料、能源、信息为当代技术的三大支柱, 而材料又是能源和信息工业技术的物质基 础。天然化石能源的有效利用,新能源的
某一类材料的特征及其广泛 应用就是人类文明史各个阶 段的一种标志
开发,信息工程中的信息采集、处理和执 行等都是需要各种功能材料。因此新材料
❖ 旧石器时代
的发明、应用和开发往往是人类社会文明 发展进程的里程碑。
材料化学第讲概述
to Materials Chemistry
序 论
Teacher: Ph. D. Tengyun Zhang(张腾云) E-mail: bgzhangty@
2007-2008 学年第 2 学期
《材料化学导论》的考核
铝
❖ 铝是一种轻金属,密度 2.7 g/cm3,大约是铁的 1/3。纯铝的拉伸强度只有 48 MPa,只有钢的 1/10 左右。因此在早期并未得到重视。
❖ Al 在地壳中含量丰富,占 1/12,但主要以 Al2O3的状态存在。18 世纪发现了 Al 元素的存 在,1825 年丹麦物理学家 Hans Oersted 第一 次成功地提炼出金属铝,但是提炼方法比较复 杂,产量很低,使得其价格极为昂贵。
现代文明的材料传说:
1947 年,据说,在美国新墨西哥州哥西维尔 地方,坠毁了一艘外星来的宇宙飞船。科学家们纷 纷云集此地,对这艘飞船进行了全方位的研究,于 是地球上就诞生了半导体、光纤、激光器等一系列 对当代文明产生了显著影响的新材料。后来美国政 府将这艘飞船隐匿了起来……
哈哈哈哈! 天方夜谭
“材料是人类文明的物质基础”
铝的应用市场的打开……
❖ 铝的应用市场的打开是从 20 世纪 30 年代开 始的。为了提高铝的比强度,当时关于铝的研 究有两个热门话题: ❖合金强化
在 Al 中加入 Cu、Mn、Si、Mg、Fe、Zn 等元素,形成 所谓的铝合金以提高 Al 的强度。
❖时效硬化
把合金强化处理后形成的铝合金加热到一定温度以上进行 “熔解处理”,使合金处于均匀的单相状态,然后快速淬 火,保持其单相组织。此后再在稍高于室温的温度下加热, 使合金中慢慢析出第二相,以提高合金的强度。
❖钢 ❖硅 ❖ 塑料 ❖ 合成材料 ❖ 半导体 ❖ 精密陶瓷 ❖ 复合材料 ❖ 纳米材料 ❖ ……
当代,材料成为了一个新的独立的科学 门类。这个新学科与物理、化学、力学、机 械、冶金、化工等传统科学门类水乳交融, 但是具有其独特的鲜明的个性。也正是因为 与各个传统科学门类水乳交融,材料学科在 不同的场合就被划分成了材料物理、材料化 学、材料力学、材料工程学等4个主要分支。
本课程所涉及的内容就属于材料化学这一分支。 而在本课程的绪论中,我们将首先明确几个相 关的名词:
材料 材料科学 材料化学
第一章 绪论
Chapter 1 Introduction
1.1 基本概念 (1) 什么是材料?
材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质
材 料=物 质
Materials = Matter
技术的进步让铝走出了首饰店……
❖ 1886 年, 22 岁的美国人 Hall 发明了熔盐电 解法制取金属铝,此法投产后,金属铝的产量 迅速增长,价格则大幅度下降 ,从而把铝的大 规模生产变成了现实。这个年轻人组成了一个 大公司,这就是今天美国美铝公司 (Alcoa) 的 前身。
❖将氧化铝 (A12O3) 溶解在熔融的冰晶石 (Na3AlF6) 中进行电解(电解液温度接近 1000℃)
铝合金的出现,大大拓宽了铝的用途……
航天飞机、大型客机 铝门窗、铝活动建筑 铝细粉是一种火箭固体燃料 铝 箔 铝电缆 易拉罐
2000年,光美国就生产了1000亿个铝易拉罐。轻、 薄、耐腐蚀。易拉罐上的易拉扣,的确是一项高技 术,代表了铝材和铝加工的现代成就。
我们现在所处的时代应该称为什么时代?
平时作业-10% 平时出勤与纪律-15% 读后感(Journal of Materials Chemistry中 一篇感兴趣论文)-15% 期末考试-60%(某种材料的研究进展;基础 测试)
《材料化学导论》学习方式:
听课与自学相结合
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水是材料? 冰是材料?
Chapter 1 Introduction
1.1 基本概念
(2) 材料科学
20 世纪对于材料的发展历史来说是一个值得大书特书的时期。20 世纪科学技术领域一系列惊人的重大发现导致了原子能、航空航天、 激光、信息、能源等领域的巨大变化,而这些巨大变化则有力地促进 了材料的发展,使得材料在 20 世纪中叶发生了一次“革命性”的飞跃, 这个飞跃的标志就是“材料科学”的形成。
铝曾经比金银还要珍贵……
❖ 100多年前,为了表彰门捷列夫对化学 的杰出贡献,英国皇家学会不惜重金制 作了一个比黄金还要贵重的奖杯──铝 杯,赠送给门捷列夫。
❖ 法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊 贵,用铝作了一顶头盔,成为轰动一时 的新闻。每逢盛大国宴,别人都用银制 餐具,而他独自使用一套铝制餐具。