第1章 材料概論

1.1 考點歸納

一、材料的分類

工程材料按屬性可分為四類：金屬材料、陶瓷材料、高分子材料及由前三類相互組合而成復合材料；

按使用性能可分為兩大類：主要利用其力學性能的結構材料和主要利用其物理性能的功能材料。

1．金屬材料

（1）金屬材料中包括兩大類型：鋼鐵材料和有色金屬。有色金屬主要包括鋁合金、鈦合金、銅合金、鎳合金等；

（2）在有色金屬中，鋁及其合金用得最多，這主要是因為鋁及其合金的以下特性：

①重量輕，只有鋼的1/3；

②有好的導熱性和導電性，在遠距離輸送的電纜中多用鋁；

③耐大氣腐蝕，可用來制作容器和包裝品、建筑結構材料及導電材料。

2．陶瓷材料

（1）傳統的陶瓷材料是由粘土、石英、長石等成分組成，主要作為建筑材料使用；

（2）新型的結構陶瓷材料，其化學組成和制造工藝都大不相同，其成分主要是A12O3、SiC、Si3N4等；

（3）新型結構陶瓷在性能上的優點：

①重量輕；

②壓縮強度高，可以和金屬相比，甚至超過金屬；

③熔點高，耐高溫；

④耐磨性能好，硬度高；

⑤化學穩定性高，有很好的耐蝕性；

⑥電與熱的絕緣材料。

（4）新型結構陶瓷在性能上的缺點：

①容易脆斷；

②不易加工成形。

3．高分子材料

（1）高分子材料又稱聚合物；

（2）按用途可分為：塑料、合成纖維和橡膠三大類型；

（3）塑料又分為：通用塑料和工程塑料。

4．復合材料

（1）金屬、聚合物、陶瓷自身都各有其優點和缺點，如把兩種材料結合在一起，就產生了復合材料；

（2）復合材料可分為三大類型：塑料基的復合材料、金屬基和陶瓷基的復合材料；

5．電子材料、光電子材料和超導材料

（1）電子材料是指在電子學和微電子學中使用的材料，主要包括半導體材料、介電功能材料和磁性材料等；

（2）光電子材料；

（3）超導材料。

二、材料性能與內部結構的關系

1．材料的性能

金屬、陶瓷與材料三種基本類型材料中，金屬有好的導電性，有高的塑性與韌性；陶瓷材料則有高的硬度但很脆，且大多是電的絕緣材料；高分子材料的彈性模量、強度、塑性都很低，多數也是不導電的。

2．內部結構關系

這些材料的不同性能都是由其內部結構決定的，從材料的內部結構來看，可分為四個層次：原子結構、結合鍵、原子的排列方式（晶體和非晶體）以及顯微組織。

三、材料的制備與加工工藝對性能的影響

材料的性能取決于其內部結構，只有改變了材料的內部結構才能達到改變或控制材料性能的目的，而材料的制備和加工工藝常常對材料的性能起著決定性作用。

四、什么是材料科學

材料科學是研究各種材料的結構、制備加工工藝與性能之間關系的科學。這一關系可用一四面體表示，如圖1-1所示。