材料科学有哪些?
我们学习或者研究材料的宏观组织,主要关注材料的成分、结构与性能这三者之间及其微观机理的关系。 成分 指材料的组成元素和原子个数比。例如,合金中常用的铜锌锡合金中的成分就是Cu、Zn和Sn;金属间化合物中Co3Ti具有Co:Ti=3:1的成分。
结构 材料的基本结构有原子级和分子级的区分(以下概念适用于单相体系)。
(1). 晶体结构——指一定化学成分的固体物质在空间按一定规律排列的微观结构形式。可分为晶体和非晶体。
①.晶体结构——又称为原子级结构。由大量微观粒子(原子或离子)按照一定规则排列而成的宏观现象。根据晶体中原子、离子或分子排列的特点,可以分平面晶系、立体晶系等。
②.非晶体结构——又称玻璃态结构。没有确定的几何形状和大小,原子、离子的排列无周期性特点,类似液体,但不存在自由移动的电荷。其力学性质完全取决于分子作用力的大小以及分子运动情况。
(2). 组织结构——指固体中不同相的微观存在形态。如铝硅合金中同时含有α-Al 和γ-Al2O3相互穿插形成的层片状组织和含少量未熔Si 的β-Al2O3颗粒的网状组织等。
(3). 表面结构——指的是物体表面的特征尺寸和组成特点。如抛光金属的表面形貌一般用原子力显微镜观察;高分子薄膜的表面结构可用喷鼻电镜观察。 性能 是材料本身所具备的特性,可以分为基本特性(或称物理量)和工艺特性两类。
(1). 基本特性——包括磁、光、电、热、声、光学特性等一系列特性。
(2). 工艺特性——包括加工性能、铸造性能、焊接性能等等。