材料化学专业专业指导.pptx
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1、金属材料金属材料包括纯金属和合金包括纯金属和合金n n金属材料使用的历史n n几种新型合金钛合金储氢合金“形状记忆”合金青铜器时代:青铜铁器时代:生铁和钢近现代:铝第一部分第一部分 了解专业了解专业第1页/共101页青铜(主要为青铜(主要为CuCu、SnSn合金)合金)青铜器(战国)错金犀牛尊青铜器(战国)司母戊方鼎第一部分第一部分 了解专业了解专业第2页/共101页钛合金钛合金钛合金优点:高强度 高韧性 耐腐蚀 质地轻第一部分第一部分 了解专业了解专业第3页/共101页储氢合金储氢合金主要由钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金以及稀土系储氢合金n n 重要应用重要应用 利用储氢合金制利用
2、储氢合金制造镍氢电池造镍氢电池第一部分第一部分 了解专业了解专业第4页/共101页“形状记忆形状记忆”合金合金镍-钛合金(又称NT合金)具有记忆功能。能引起记忆合金形状改变的条件是温度。全程Ti-Ni记忆合金花 第一部分第一部分 了解专业了解专业第5页/共101页“形状记忆形状记忆”合金视频资料合金视频资料第一部分第一部分 了解专业了解专业第6页/共101页航空航天材料,要求苛刻,保证其性能优越(1)抗高温,抗高压 发动机推进剂药柱燃烧时,产生3000以上的高温,6Mpa的高压,瞬时产生2500的温差热冲击,其容器材料必须承受。(2)耐超低温 用液体燃料液氮,液氧和液氟作推进剂的火箭,其液体贮
3、存罐用材料应能承受数百度的超低温。(3)抗腐蚀,抗烧蚀。(4)能承受大载荷,如潜地导弹,能承受巨大的水下载荷。(5)隐身性好,避免敌方雷达搜索。第一部分第一部分 了解专业了解专业第7页/共101页无机非金属材料无机非金属材料古代的陶瓷n n新型陶瓷材料n n其他无机非金属材料第一部分第一部分 了解专业了解专业第8页/共101页古代的陶瓷古代的陶瓷 陶器陶器新石器时代马家窑文化 螺旋纹彩陶双耳瓮 新石器时代半坡文化 陶俑壶 新石器时代 彩陶人面纹钵 第一部分第一部分 了解专业了解专业第9页/共101页古代的陶瓷古代的陶瓷 瓷器瓷器清光绪 青花云纹瓶 唐 骆驼载乐俑 北宋 白釉刻花梅瓶 第一部分第
4、一部分 了解专业了解专业第10页/共101页某些新型陶瓷能承受高温、强度高某些新型陶瓷能承受高温、强度高 氮化硅(Si3N4)陶瓷在1200左右的高温下,仍具有很高的强度,可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。第一部分第一部分 了解专业了解专业第11页/共101页某些新型陶瓷具有生物特性某些新型陶瓷具有生物特性 据新华社墨西哥城2004年1月20日电墨西哥科学院日前发表的一份材料说,该国科研人员经过10年的努力,成功开发出一种可供移植的新型陶瓷骨。研究者强调说,这种陶瓷骨具有组织相容性和生物稳定性好等特点。它不会导致排异反应,有利于诱导骨质的生长。这种人工骨富含钙、锌,有利于手术后伤口皮肤
5、更快愈合第一部分第一部分 了解专业了解专业第12页/共101页某些新型陶瓷具有压电效应:某些新型陶瓷具有压电效应:如安放在打火机中的压电陶瓷,一经敲打即如安放在打火机中的压电陶瓷,一经敲打即刻产生一个电火花,将机械能转变成电能。刻产生一个电火花,将机械能转变成电能。医用医用B B超发生器的心脏也是一块压电陶瓷,超发生器的心脏也是一块压电陶瓷,它实现的却是一个逆向转换:将电脉冲转变它实现的却是一个逆向转换:将电脉冲转变成机械振动,产生超声波。成机械振动,产生超声波。第一部分第一部分 了解专业了解专业第13页/共101页其他无机非金属材料其他无机非金属材料 玻璃玻璃n n钢化玻璃是将普通退火玻璃先
6、切割成要求尺寸,然后加热到接近的软化点,再进行快速均匀的冷却而得到。n n玻璃包括普通玻璃、有色玻璃、钢化玻璃、特殊玻璃。制造普通的原料是纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英(SiO2)以及一些辅料。第一部分第一部分 了解专业了解专业第14页/共101页新型无机非金属材料新型无机非金属材料光导纤维光导纤维第一部分第一部分 了解专业了解专业第15页/共101页三合成材料(有机合成材料)塑料 合成橡胶 合成纤维 优点:强度大、密度小;缺点:不耐高温 第一部分第一部分 了解专业了解专业第16页/共101页1、塑料(1)常见的塑料:聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、有机
7、玻璃(PMMA)和电木塑料(2)实验:点燃聚乙烯及聚氯乙烯,观察现象第一部分第一部分 了解专业了解专业第17页/共101页实验:点燃聚乙烯及聚氯乙烯实验样品实验样品实验样品实验样品 实实实实 验验验验 现现现现 象象象象 解释与结论解释与结论解释与结论解释与结论 聚乙烯聚乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 组成元素为C、H,生成物为CO2、H2O,故聚乙烯无毒,可用于包装食品。组成元素为C、H、Cl,生成物除了CO2、H2O外,还有HCl或其他含氯物质。故聚氯乙烯有毒,不宜用于包装食品。边燃烧边熔化,无刺激性气味,无黑烟不易点燃,燃烧时有刺激性气味,并有大量黑烟第一部分第一部分 了解专业了解专业第18页/
8、共101页(3)塑料的应用带来的负面影响“白色污染”(4)解决“白色污染”问题 A尽可能的减少使用塑料制品;B回收废旧塑料;C研制和推广可降解塑料第一部分第一部分 了解专业了解专业第19页/共101页一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。通用塑料第一部分第一部分 了解专业了解专业第20页/共101页 有的塑料,如聚氯乙烯,有毒,不能用来制作食具或食品袋。有的塑料如聚乙烯和聚丙烯,无毒,可用来制作食品袋和其它食具第一部分第一部分 了解专业了解专业第21页/共101页有毒塑料的鉴别法第一部分第一部分 了解专业了解专业第22页/共101页工程塑料:一般指能承受一定
9、的外力作用,并有良好的机械性能和尺寸稳定性,在高、低温下仍能保持其优良性能,可以作为工程结构件的塑料。如ABS、尼龙、聚砜等。第一部分第一部分 了解专业了解专业第23页/共101页工程塑料与金属材料相比,有许多优点:容易加工;生产效率高;节约能源;绝缘性能好;质量轻,比重约1.01.4,比铝轻一半,比钢轻3/4;比强度高;具有突出耐磨、耐腐蚀性等,是良好的工程机械更新换代产品。工程塑料的优点第一部分第一部分 了解专业了解专业第24页/共101页 聚四氟乙烯塑料n n聚四氟乙烯(PTFE)塑料是一种性能优异的工程塑料,它具有自润滑性能好,磨擦系数低,耐高低温,耐腐蚀以及良好的绝缘性能和不粘性,且
10、长期使用温度范围在200260,有“塑料王”之称。被广泛应用于机械,电子,石油,化工,食品、轻工等行业。第一部分第一部分 了解专业了解专业第25页/共101页2、合成橡胶(1)向橡胶中添加炭黑,为了增加其耐磨性;(2)向橡胶中添加硫元素,为了增加其强度,但会减弱其弹性。(3)合成橡胶与天然橡胶相比,优点为良好的弹性、绝缘性及耐高温性。第一部分第一部分 了解专业了解专业第26页/共101页3合成纤维(1)合成原料:主要为石油、煤、石灰石、水、空气等;(2)几种纤维的性质比较:第一部分第一部分 了解专业了解专业第27页/共101页几种纤维的性质比较实验 性质性质性质性质 纤维纤维纤维纤维种类种类种
11、类种类 灼烧情况灼烧情况灼烧情况灼烧情况 受酸影响受酸影响受酸影响受酸影响受碱液影响受碱液影响受碱液影响受碱液影响结论与解释结论与解释结论与解释结论与解释棉花棉花棉花棉花(天然植物纤(天然植物纤(天然植物纤(天然植物纤维)维)维)维)迅速燃烧,产迅速燃烧,产迅速燃烧,产迅速燃烧,产生黄色火焰,生黄色火焰,生黄色火焰,生黄色火焰,有烧纸的气味,有烧纸的气味,有烧纸的气味,有烧纸的气味,固体剩余物松固体剩余物松固体剩余物松固体剩余物松脆脆脆脆 变脆变脆变脆变脆 稍微膨胀,稍微膨胀,稍微膨胀,稍微膨胀,变脆变脆变脆变脆 植物纤维主要植物纤维主要植物纤维主要植物纤维主要是由纤维素组是由纤维素组是由纤维
12、素组是由纤维素组成,在酸性或成,在酸性或成,在酸性或成,在酸性或者碱性溶液中者碱性溶液中者碱性溶液中者碱性溶液中容易水解为葡容易水解为葡容易水解为葡容易水解为葡萄糖萄糖萄糖萄糖 羊毛线羊毛线羊毛线羊毛线(天然动物纤(天然动物纤(天然动物纤(天然动物纤维)维)维)维)燃烧,并产生燃烧,并产生燃烧,并产生燃烧,并产生烧焦羽毛的气烧焦羽毛的气烧焦羽毛的气烧焦羽毛的气味,固体剩余味,固体剩余味,固体剩余味,固体剩余物松脆物松脆物松脆物松脆 几乎无变几乎无变几乎无变几乎无变化化化化 变脆变脆变脆变脆 动物纤维中含动物纤维中含动物纤维中含动物纤维中含有蛋白质,在有蛋白质,在有蛋白质,在有蛋白质,在碱性溶液
13、中容碱性溶液中容碱性溶液中容碱性溶液中容易被分解。易被分解。易被分解。易被分解。尼龙线尼龙线尼龙线尼龙线(合成纤维)(合成纤维)(合成纤维)(合成纤维)燃烧时先卷曲、燃烧时先卷曲、燃烧时先卷曲、燃烧时先卷曲、融化,后燃烧,融化,后燃烧,融化,后燃烧,融化,后燃烧,冷却后固体剩冷却后固体剩冷却后固体剩冷却后固体剩余物变硬余物变硬余物变硬余物变硬 几乎无变几乎无变几乎无变几乎无变化化化化 几乎无变几乎无变几乎无变几乎无变化化化化 合成纤维耐酸合成纤维耐酸合成纤维耐酸合成纤维耐酸碱溶液的腐蚀碱溶液的腐蚀碱溶液的腐蚀碱溶液的腐蚀 第一部分第一部分 了解专业了解专业第28页/共101页(3)合成纤维的优
14、点与缺点A优点:强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀性;B缺点:吸水性和透水性差 第一部分第一部分 了解专业了解专业第29页/共101页四复合材料 1定义:是将两种或者两种以上的材料复合成一体而形成的材料,具有更优异的综合性能。2主要几种复合材料(1)钢筋混凝土:钢筋(金属材料)和混凝土(无机非金属材料)的复合材料;(2)机动车轮胎:合金钢(金属材料)和合成橡胶(合成材料)的复合材料;(3)玻璃钢:塑料(合成纤维)和玻璃纤维(无机非金属材料)的复合材料;(4)碳纤维第一部分第一部分 了解专业了解专业第30页/共101页 以上图片说明一个事实,即在人类社会发展的过程中,大自然馈赠与人类的材料(如泥土
15、、木材、石头等),已远远不能满足人类社会发展的需求。为了人类自身发展的需要,用自己的聪明才智和勤劳的双手,不断地研制、创造着各种各样的新材料。第一部分第一部分 了解专业了解专业第31页/共101页本专业既是材料科学的一个重要分支,又是应用化学的一部分,是化学原理在材料科学研究领域中的应用和发展。材料化学是一门新兴的交叉学科,是工程、信息、新能源等高科技产业和技术发展的重要基础,目前已成为化学学科最为活跃的研究领域,也是能够取得突破性成果的热点领域。关于材料化学第一部分第一部分 了解专业了解专业第32页/共101页关于材料化学第一部分第一部分 了解专业了解专业材料化学是化学与材料科学交叉融合而产
16、生的新兴学科,是运用化学的基本理论和方法研究材料的制备、组成、结构、性质及应用的学科。介绍材料科学、现代化学的基本理论、基本知识和基本技能,接受科学思维与科学实验的基本训练,具有运用化学和材料化学的基础理论、基本知识和实验技能,进行功能材料研究和技术开发的基本能力。第33页/共101页学生的业务要求:掌握材料的化学结构、组成与性能的关系;掌握各种常用材料的化学制备方法;掌握用化学方法制备、改性上述材料及其化学反应机理。熟悉一般材料制造工艺过程及其用途和使用方法;掌握用化学方法分析、认识各类材料,如无机和金属材料、有机与高分子材料以及复合材料等;熟悉各种材料的化学及物理性质和材料的应用性能;了解
17、材料科学与材料化学任务及其发展趋势.关于材料化学第一部分第一部分 了解专业了解专业第34页/共101页材料化学专业特点国际公认材料化学专业是一门专业跨度大学科交叉性强,是国民经济许多传统与高新技术产业的物质基础、科学基础与技术支撑,有为广谱性工业服务的特征,该学科作为国民经济支柱产业的原动力,在21世纪将继续发挥核心科学的作用,并被时代发展赋予了新的科技内容和时代特征。“材料化学”专业是一个就业范围较为广泛的专业。它不仅仅实用于本专业方面的大专院校和研究部门的教学及研究开发工作,并可以从事化学化工、轻工、石油化工、特种功能材料等领域的研究、生产及开发工作。第一部分第一部分 了解专业了解专业第3
18、5页/共101页国际国内材料化学领域的现状及发展趋势迈入21世纪,材料科学与工程领域的发展趋势有以下几个特点:(1)在各类材料多样化基础上的一体化.材料之间的界线趋于模糊,大量出现的结构与性能一体化的复合材料以及在原子尺度上的层状材料等,已很难划分是哪一类材料;由于材料品种的多样化,对同一性能和使用要求,往往有很多材料可供选择,出现了各类材料的相互取代和竞争;(2)合成结构性质加工实用性能五位一体,成为现代材料科学与工程的主要内涵.(3)材料科学与工程的相互融合,两者间的相互影响和作用增强,将基础研究成果通过开发变为生产力的速度和能力标示着材料的竞争力.第一部分第一部分 了解专业了解专业第36
19、页/共101页国际国内材料化学领域的现状及发展趋势n n迈入迈入2121世纪世纪,材料科学与工程材料科学与工程领域的领域的发展趋势有以下几个特点发展趋势有以下几个特点:(4)(4)多学科和跨学科的交流和合作多学科和跨学科的交流和合作是现在材料学科与工程主要是现在材料学科与工程主要发展模式发展模式.(5)(5)材料材料领域的领域的研究进展速度极快研究进展速度极快,各种各种新材料新材料,新工艺新工艺,新技术新技术和新理论大量涌现和新理论大量涌现,学术活动异常活跃学术活动异常活跃,正进入一个史无前例的正进入一个史无前例的 材料时代材料时代.因此因此,作为新世纪高新科技的支撑作为新世纪高新科技的支撑,
20、21,21世纪材料类专业人才必世纪材料类专业人才必须具有良好的综合素质须具有良好的综合素质(包括文化素质包括文化素质,科学素质科学素质,工程素质及创工程素质及创新能力等新能力等),),必须通晓必须通晓材料的制备与加工材料的制备与加工,组成与结构组成与结构,性能与应性能与应用用的材料科学与工程的全面知识的材料科学与工程的全面知识.这种人才必须在掌握前人已这种人才必须在掌握前人已经认识或已经获取的知识基础上经认识或已经获取的知识基础上,具备具备开拓和创新开拓和创新精神精神,具备较具备较强的适应社会发展的能力强的适应社会发展的能力.第一部分第一部分 了解专业了解专业第37页/共101页黄伯云:高新材
21、料领域领航人1999年被遴选为中国工程院院士。攻克了高性能炭/炭航空制动材料制备过程中原子排列调控困难的技术难题。这个和世界上最硬材料打交道的人,有着温润如玉的性格,渊博宽厚,抱定赤子之心;静,能寒窗苦读,动,能点石成金。他是一个值得尊敬的长者,艰难困苦,玉汝与成,三万里回国路,二十年砺剑心,大哉黄伯云这是“CCTV2005感动中国”十大人物晚会上的颁奖词。第一部分第一部分 了解专业了解专业第38页/共101页中国工程院院士:周廉(超导及稀有金属材料专家)、师昌绪(金属学及材料科学专家)、余永富(稀有金属专家)、张文海(有色金属冶金专家)、张国成(稀土金属冶炼分离专家)、陈立泉(无机功能材料专
22、家)、徐德龙(无机非金属材料专家)、薛群基(特种润滑材料专家)。中国科学院院士分别为:王占国(半导体材料物理学家)、梁骏吾(半导体材料物理学家)。第一部分第一部分 了解专业了解专业第39页/共101页修业年限:四年授予学位:理学或工学学士相近专业材料物理 材料的成型与控制冶金工程 金属材料工程无机非金属材料工程 高分子材料与工程材料科学与工程 复合材料与工程焊接技术与工程 宝石及材料工艺学粉体 再生资源科学与技术稀土工程非织造材料与工程 第一部分第一部分 了解专业了解专业第40页/共101页普通高等学校本科专业目录普通高等学校本科专业目录(1998年颁布)是高等教育工作的一项基本的指导性文件。
23、普通高等学校本科专业目录分设哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学十一个学科门类(无军事学)。下设二级类71个,专业249种。与原目录比较,增加了管理学门类,二级类也做了较大的调整,专业种数由504种减少至249种,调减幅度为506。理学门类下设二级类16个,30种专业.第一部分第一部分 了解专业了解专业第41页/共101页专业变迁分类98年现在专业名称9398年专业名称0713材料科材料科学类学类材料物理071301材料化学071302材料物理071301材料化学071302矿物岩石材料 071303第一部分第一部分 了解专业了解专业第42页/共101页授予
24、博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录(1997年颁布)0703 化学 070301 无机化学 070302 分析化学 070303 有机化学 070304 物理化学 (含化学物理)070305 高分子化学与物理0805 材料科学与工程 080501 材料物理与化学 080502 材料学 080503 材料加工工程第一部分第一部分 了解专业了解专业第43页/共101页开设院校:西北大学 河北大学 山西大学 青岛化工学院 重庆大学 中国地质大学 华侨大学 中国科学技术大学(五年)辽宁石油化工大学 南京理工学院 北京大学 吉林大学 复旦大学 南京大学 厦门大学 中山大学 四川大学 兰州大学 南
25、开大学 武汉理工大学 浙江大学 沈阳化工学院 天津大学 中国民用航空学院 天津城市建设学院 鞍山科技大学 上海电力学院 淮海工学院 安徽师范大学 济南大学 聊城大学 贵州大学 北京理工大学 北京科技大学 天津科技大学 黑龙江工程学院 淮北煤炭师范学院 山东大学 安阳师范学院 湖北大学 孝感学院 中南民族大学 湘潭大学 西南师范大学 云南大学 新疆大学 青岛科技大学 山东理工大学 苏州大学等。本专业在国内和省内设置情况国内第一部分第一部分 了解专业了解专业第44页/共101页“材料化学”专业在我省的郑州大学、河南大学有设立。本专业在国内和省内设置情况省内第一部分第一部分 了解专业了解专业第45页
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