❶ 【高分】【急】材料科學與工程專業知識普及
這個，我就是學材料的，現在要斷電了，明天給你
❷ 50個科學小知識
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stem科學
❸ 材料化學究竟是學什麼
材料化學是材料學的一個分支，研究在制備、生產、應用和廢棄過程中新型材料的化學性質，研究范圍涵蓋整個材料領域，包括無機和有機 的各類應用材料的化學性能，是根據材料的基本理論和方法對工業生產中與化學有關的問題進行應用基礎理論和方法的研究以及實驗開發研究的一門科學。
材料化學專業主要培養系統掌握材料化學的基本理論與技術，具備材料化學相關的基本知識和基本技能，能運用化學和材料科學的基礎理論、基本知識和實驗技能在材料科學與化學及其相關的領域從事研究、教學、科技開發及相關管理工作的具有開拓型、前瞻性、復合型的高級人才。
(3)關於材料科學的小知識擴展閱讀
知識技能
1、掌握數學、物理、化學等方面的基本理論和基本知識；
2、掌握材料制備(或合成)、材料加工、材料結構與性能測定等方面的基礎知識、基本原理和基本實驗技能；
3、了解相近專業的一般原理和知識；
4、熟悉國家關於材料科學與工程研究、科技開發及相關產業的政策，國內外知識產權等方面的法律法規；
5、了解材料化學的理論前沿、應用前景和最新發展動態，以及材料科學與工程產業的發展狀況。
❹ 材料科學與工程學些什麼
業務培養目標：本專業培養具備包括金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等材料領域的科學與工程方面較寬的基礎知識，能在各種材料的制備、加工成型、材料結構與性能等領域從事科學研究與教學、技術開發、工藝和設備設計、技術改造及經營管理等方面工作，適應社會主義市場經濟發展的高層次、高素質全面發展的科學研究與工程技術人才。�
業務培養要求：本專業學生主要學習材料科學與工程的基礎理論，學習與掌握材料的制備、組成、組織結構與性能之間關系的基本規律。受到金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料以及各種先進材料的制備、性能分析與檢測技能的基本訓練。掌握材料設計和制備工藝設計、提高材料的性能和產品的質量、開發分析與檢測技能的基本訓練。掌握材料設計和制備工藝設計、提高材料的性能和產品的質量、開發研究新材料和新工藝方面的基本能力。�
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力：�
1.掌握金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料以及其它高新技術材料科學的基礎理論和材料合成與制備、材料復合、材料設計等專業基礎知識；�
2.掌握材料性能檢測和產品質量控制的基本知識，具有研究和開發新材料、新工藝的初步能力；�
3.掌握材料加工的基本知識，具有正確選擇設備進行材料研究、材料設計、材料研製的初步能力；�
4.具有本專業必需的機械設計、電工與電子技術、計算機應用的基本知識和技能；�
5.熟悉技術經濟管理知識；�
6.掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，具有初步的科學研究和實際工作能力。
主幹課程：
主幹學科：材料科學與工程、化學、物理學�
主要課程：物理化學、量子與統計力學、固體物理、材料學概論、材料科學基礎、材料物理、材料化學、材料力學、材料科學研究方法、材料工藝與設備、計算機在材料科學中的應用等�
主要實踐性教學環節：包括專業實驗、金工實習、電工電子實習、認識實習、生產實習、課程設計、畢業設計(論文)。�
主要專業實驗：材料結構顯微分析、近代儀器分析方法、材料的物理性能與力學性能測試、材料制備與成型加工工藝實驗等
❺ 材料科學的四個基本要素
組成與結構、合成與生產過程、性質以及使用效能稱之為材料科學與工程的四個基本要素。把四個要素聯結在一起便構成了一個四面體。
四個要素是基本的，缺一不可的，對材料科學與工程的發展來說，這四個要素必須是整體的。材料的四要素反映了材料科學與工程研究的共性問題，其中合成和加工、使用性能是兩個普遍的關鍵要素，這是在這四個要素上，各種材料相互借鑒、相互補充、相互滲透。
抓住了這四個要素，就抓住了材料科學與工程研究的本質。而各種材料，其特徵所在，反映了該種材料與眾不同的個性。如果這樣去認識，則許多長期困擾科技工作者的問題都將迎刃而解。
使用性能要素
使用性能通常是指材料在最終的使用過程中的行為和表現。是材料的固有性質與產品設計、工程能力和人類需要相融合在一起的一個要素，必須以使用性能為基礎進行設計才能得到最佳的方案。因此，往往將材料的合成與加工、材料的性質看作是元器件或設備設計過程中不可少的一部分。
由於材料在使用中所處的條件和使用環境是復雜的，因此材料在使用過程中的表現和行為才是對材料最有效地考驗，也是衡量材料使用價值的依據。
材料在使用環境下的表現和評價有時會對材料科學與工程產生非常大的知識性貢獻。如斷裂韌性、韌/脆轉變溫度、輻照脆化等都是材料在使用過程中出現問題後給人們一種知識性反饋和科學總結。只要材料是為某種目的在某種特殊條件下使用，這個要素將永遠發展下去。
使用效能取決於材料基本性能。因此，建立使用效能與材料基本性能相關聯的模型，了解失效模式，發展合理的模擬程序，開展可靠性、耐用性、預測壽命的研究，以最低代價延長使用期，對新材料研製、設計和工藝是至關重要的。
❻ 急求和材料科學有關的日常小知識
殘余應力
就是指在沒有外力的作用下,在物體內部保持平衡而存留的應力.殘余應力對零件的性能有很大影響.尤其指在無外來因素(外力或溫度等)作用下,存在於金屬材料或機械零件內部並保持平衡的應力
應力集中
實際工程構件中，有些零件常存在切口、切槽、油孔、螺紋等，致使這些部位上的截面尺寸發生突然變化。如圖2-33所示開有圓孔和帶有切口的板條，當其受軸向拉伸時，在圓孔和切口附近的局部區域內，應力的數值劇烈增加，而在離開這一區域稍遠的地方，應力迅
速降低而趨於均勻。這種現象，稱為應力集中.
應力腐蝕
由殘余或外加拉應力導致的應變和腐蝕聯合作用所產生的材料破壞過程稱為應力腐蝕。應力腐蝕按腐蝕機理可分為：（1）陽極溶解 （2）氫致開裂
偶聯劑
所謂偶聯劑是指能夠在特定條件下產生活性基團,並與粘接界面兩側的粘接物發生化學結合,從而增加界面的結合強度的一類化合物川.常用於金屬粘接的偶聯劑有有機硅烷類偶聯劑和含酸性基團的粘接性單體
❼ 材料工程專業學什麼
材料工程專業是研究材料成分、結構、加工工藝與其性能和應用的學科。在現代科學技術中，材料科學是國民經濟發展的三大支柱之一。主要專業方向有金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、耐磨材料、表面強化、材料加工工程等等。
▲專業介紹
材料科學與工程是一門普通高等學校本科專業，屬材料類專業，基本修業年限為四年，授予工學學士學位。2012年，該專業正式出現在《普通高等學校本科專業目錄（2012年）》之中 。
材料科學與工程專業培養具備金屬材料科學與工程等方面知識，具有扎實的理論基礎及人文情懷，又有較強的工程實踐和創新能力，能在金屬材料及其復合材料制備、成型、熱處理等領域從事科學研究、技術開發、工藝和設備設計、生產及經營管理等方面工作的工程技術人才。
❽ 有兩個關於材料科學方面的問題請高手指點，不甚感激！
液態金屬結晶的基本過程
1.液態金屬結晶的驅動力：兩相自由能的差值ΔGV為結晶的驅動力。，對於給定金屬，L與T0均為定值，△GV僅與△T有關。因此，液態金屬結晶的驅動力是由過冷度提供的。過冷度越大，結晶的驅動力也就越大，過冷度為零時，驅動力就不復存在。所以液態金屬在沒有過冷度的情況下不會結晶。
2. 液態金屬結晶過程：首先，系統通過起伏作用在某些微觀小區域內克服能量障礙而形成穩定的新相晶核；新相一旦形成，系統內將出現自由能較高的新舊兩相之間的過渡區。為使系統自由能盡可能地降低，過渡區必須減薄到最小原子尺度，這樣就形成了新舊兩相的界面；然後，依靠界面逐漸向液相內推移而使晶核長大。直到所有的液態金屬都全部轉變成金屬晶體，整個結晶過程也就在出現最少量的中間過渡結構中完成。由此可見，為了克服能量障礙以避免系統自由能過度增大，液態金屬的結晶過程是通過形核和生長的方式進行的。
在存在相變驅動力的前提下，液態金屬的結晶過程需要通過起伏（熱激活）作用來克服兩種性質不同的能量障礙（簡稱能障），兩者皆與界面狀態密切相關。一種是熱力學能障，它由被迫處於高自由能過渡狀態下的界面原子所產生，能直接影響到系統自由能的大小，界面自由能即屬於這種情況；另一種是動力學能障，它由金屬原子穿越界面過程所引起，原則上與驅動力的大小無關而僅取決於界面的結構與性質，激活自由能即屬於這種情況。前者對形核過程影響頗大，後者在晶體生長過程中則具有更重要的作用。而整個液態金屬的結晶過程就是金屬原子在相變驅動力的驅使下，不斷藉助於起伏作用來克服能量障礙，並通過形核和生長方式而實現轉變的過程。
3.形核：亞穩定的液態金屬通過起伏作用在某些微觀小區域內形成穩定存在的晶態小質點的過程稱為形核。
形核條件：首先，系統必須處於亞穩態以提供相變驅動力；其次，需要通過起伏作用克服能障才能形成穩定存在的晶核並確保其進一步生長。由於新相和界面相伴而生，因此界面自由能這一熱力學能障就成為形核過程中的主要阻力。根據構成能障的界面情況的不同，可能出現兩種不同的形核方式：均質生核和非均質生核。
均質生核：在沒有任何外來界面的均勻熔體中的生核過程。
非均質生核：在不均勻熔體中依靠外來雜質或型壁界面提供的襯底進行生核的過程。
4. 均質生核機制必須具備以下條件：
1) 過冷液體中存在相起伏，以提供固相晶核的晶胚。
2) 生核導致體積自由能降低，界面自由能提高。為此，晶胚需要體積達到一定尺寸才能穩定存在。
3) 過冷液體中存在能量起伏和溫度起伏，以提供臨界生核功。
4) 為維持生核功，需要一定的過冷度。
5.臨界晶核半徑而言，非均質形核臨界半徑r非*與均質形核臨界半徑 r均*的表達式完全相同。非均質生核的臨界形核功ΔG非與均質生核的臨界形核功ΔG均之間也僅相差一個因子 f(θ)。0°<θ< 180°，0 < f(θ) < 1，故V冠 < V球，ΔG非*< ΔG均*，因而襯底都具有促進形核的作用，非均質生核比均質生核更容易進行。
6.生核劑：一種好的生核劑首先應能保證結晶相在襯底物質上形成盡可能小的潤濕角θ，其次生核劑還應該在液態金屬中盡可能地保持穩定，並且具有最大的表面積和最佳的表面特性。
7.晶體的生長主要受以下幾個彼此相關的過程所制約：
①界面生長動力學過程；
②傳熱過程；
③傳質過程。
8.固－液界面的微觀結構
從微觀尺度考慮，固—液界面可劃分為粗糙界面與平整界面，或非小平面界面及小平面界面。
粗糙界面（非小平面界面）：界面固相一側的幾個原子層點陣位置只有50%左右為固相原子所佔據。這幾個原子層的粗糙區實際上就是液固之間的過渡區。
平整界面（小平面界面）：界面固相一側的點陣幾乎全部被固相原子占據，只留下少數空位；或在充滿固相原子的界面上存在少數不穩定的、孤立的固相原子，從而從整體上看是平整光滑的。
對於不同的α值，對應不同的界面微觀結構，稱為Jackson判據。
當α≤2 時，界面的平衡結構應有 50%左右的點陣位置為固相原子所佔據，因此粗糙界面是穩定的。
當α>2 時，界面的平衡結構或是只有少數點陣位置被占據，或是絕大部分位置被占據後而僅留下少量空位。因此，這時平整界面是穩定的。α越大，界面越平整。
絕大多數金屬的熔化熵均小於2，在其結晶過程中，固－液界面是粗糙界面。多數非金屬和化合物的α值大於2，這類物質結晶時，其固－液界面為由基本完整的晶面所組成的平整界面。鉍、銦、鍺、硅等亞金屬的情況則介於兩者之間，這類物質結晶時，其固—液界面往往具有混合結構。
9.界面的生長機理和生長速度
1、連續生長機制——粗糙界面的生長。較高的生長速度。
2、二維生核生長機制——完整平整界面的生長。生長速度也比連續生長低。
3、從缺陷處生長機制——非完整界面的生長。(1)螺旋位錯生長；(2)旋轉孿晶生長；反射孿晶生長。生長速度比二維形核生長快，仍比連續生長慢。
10.溶質再分配和平衡分配系數
單相合金的結晶過程一般是在一個固液兩相共存的溫度區間內完成的。在區間內的任一點，共存兩相都具有不同的成分。因此結晶過程必然要導致界面處固、液兩相成分的分離。同時，由於界面處兩相成分隨著溫度的降低而變化，故晶體生長與傳質過程必然相伴而生。這樣，從生核開始直到凝固結束，在整個結晶過程中，固、液兩相內部將不斷進行著溶質元素重新分布的過程。我們稱此為合金結晶過程中溶質再分配。
衡固相中溶質濃度與平衡液相溶質濃度的比值稱為平衡分配系數。
11.平衡結晶中的溶質再分配規律：
12.固相無擴散，液相均勻混合——Scheil公式
13.固相無擴散，液相只有有限擴散：
初期過渡階段：在結晶初期，生長的結果導致溶質原子在界面前沿進一步富集。溶質的富集降低了界面處的液相線溫度，只有溫度進一步降低時界面才能繼續生長。這一時期的結晶特點為：隨著固液界面向前推進，固、液兩相平衡濃度C*S與C*L持續上升，界面溫度不斷下降。
穩定生長階段：界面上排出的溶質量與擴散走的溶質量相等，晶體便進入穩定生長階段。Cs*=C0，界面前方。
後過渡階段：到生長臨近結束，富集的溶質集中在殘余液相中無法向外擴散，於是界面前沿溶質富集又進一步加劇，界面處固、液兩相的平衡濃度復又進一步上升，形成了晶體生長的最後過渡階段。
14.熱過冷和成分過冷
僅由熔體實際溫度分布所決定的過冷狀態稱為熱過冷。由溶質再分配導致界面前方熔體成分及其凝固溫度發生變化而引起的過冷稱為成分過冷。
成分過冷判據：
15.固液界面前沿金屬液過冷狀態對結晶過程的影響
1、熱過冷對結晶過程的影響
(1)界面前方無熱過冷下的平面生長：界面能最低的宏觀平坦的界面形態是穩定的。界面上偶然產生的任何突起必將伸入過熱熔體中而被熔化，界面最終仍保持其平坦狀態。這種界面生長方式稱為平面生長。生長中，每個晶體逆著熱流平行向內伸展成一個個柱狀晶。
(2)熱過冷作用下的枝晶生長：界面前方存在著一個大的熱過冷區。宏觀平坦的界面形態是不穩定的。一旦界面上偶然產生一個凸起，它必將與過冷度更大的熔體接觸而很快地向前生長，形成一個伸向熔體的主桿。主桿側面析出的結晶潛熱使溫度升高，遠處仍為過冷熔體，也會使側面面臨新的熱過冷，從而生長出二次分枝。同樣，在二次分枝上還可能生長出三次分枝，從而形成樹枝晶。這種界面生長方式稱為枝晶生長。如果GL <0的情況產生於單向生長過程中，得到的將是柱狀枝晶；如果GL <0發生在晶體的自由生長過程中，則將形成等軸枝晶。
2、成分過冷對結晶過程的影響
(1) 界面前方無成分過冷的平面生長：當一般單相合金晶體生長符合條件
時，界面前方不存在過冷。因此界面將以平面生長方式長大。
(2)窄成分過冷區作用下的胞狀生長
當一般單相合金晶體生長符合條件
時，界面前方存在著一個狹窄的成分過冷區。在窄成分過冷區的作用下，不穩定的平坦界面就破裂成一種穩定的、由許多近似於旋轉拋物面的凸出圓胞和網格狀的凹陷溝槽構成的新的界面形態，稱為胞狀界面。以胞狀界面向前推進的生長方式稱為胞狀生長，其生長結果形成胞狀晶。每個胞狀晶的橫向成分很不均勻，k0 <1的合金，晶胞中心溶質含量最低，向四周逐漸增高。
(3) 寬成分過冷區作用下的枝晶生長
①柱狀枝晶生長
隨著界面前方的成分過冷區逐漸加寬，晶胞凸起伸向熔體更遠，凸起前端逐漸變得不穩定，胞狀生長就轉變為柱狀枝晶生長。如果成分過冷區足夠大，二次枝晶在隨後的生長中又會在其前端分裂出三次分枝。這樣不斷分枝的結果，在成分過冷區內迅速形成了樹枝晶的骨架。單相合金柱狀晶生長是一種熱量通過固相散失的約束生長。在生長過程中主幹彼此平行地向著熱流相反的方向延伸，相鄰主幹的高次分枝往往互相連接，排列成方格網狀，構成柱狀枝晶特有的板狀排列，從而使材料的各項性能表現出強烈的各項異性。
②等軸枝晶生長
當界面前方成分過冷區進一步加寬時，成分過冷的極大值ΔTcm將大於熔體中非均質生核最有效襯底大量生核所需的過冷ΔT*非，於是在柱狀晶生長的同時，界面前方這部分熔體也將發生新的生核過程，並且導致了晶體在過冷熔體（GL<0）的自由生長，從而形成了方向各異的等軸枝晶。
等軸枝晶的存在阻止了柱狀晶區的單向延伸，此後的結晶過程便是等軸晶區不斷向液體內部推進的過程。
由此可見，就合金的宏觀結晶狀態而言，平面生長，胞狀生長和柱狀枝晶生長皆屬於一種晶體自型壁生核，由外向內單向延伸的生長方式，稱為外生生長。等軸枝晶在熔體內部自由生長的方式稱為內生生長。可見成分過冷區的進一步加大促使了外生生長向內生生長的轉變。顯然，這個轉變是由成分過冷的大小和外來質點非均質生核的能力這兩個因素所決定的。大的成分過冷和強生核能力的外來質點都有利於內生生長和等軸枝晶的形成。
16．共晶合金的共生生長
大多數共晶合金在一般情況下是按共生生長的方式進行結晶的。結晶時，後析出相依附於領先相表面析出，形成具有兩相共同生長界面的雙相核心；然後依靠溶質原子在界面前沿兩相間的橫向擴散，互相不斷地為相鄰的另一相提供生長所需的組元而使兩相彼此合作地一起向前生長，稱為共生生長。
共生生長應該滿足兩個基本條件：其一是共晶兩相應有相近的析出能力，並且後析出相易於在領先相的表面形核，從而形成具有共生界面的雙相核心；其二是界面前沿溶質原子的橫向擴散應能保證共晶兩相的等速生長，使共生生長得以進行。
17．共晶合金的離異生長和離異共晶
共晶兩相沒有共同的生長界面，它們各以不同的速度獨立生長，兩相的析出在時間上和空間上都是彼此分離的，因而在形成的組織上沒有共生共晶的特徵。這種非共生生長的共晶結晶方式稱為離異生長，所形成的組織稱為離異共晶。
在下述情況下，共晶合金將以離異生長的方式進行結晶，並形成幾種形態不同的離異共晶組織。
① 因以下兩種原因造成一相大量析出，另一相尚未開始結晶時，將形成晶間偏析型離異共晶組織。
a）由系統本身的原因所造成：當合金成分偏離共晶點很遠，初晶相長得很大，共晶成分的殘留液體很少，類似於薄膜分布於枝晶之間。當共晶轉變時，一相就在初晶相的枝晶上繼續長出，而把另一相單獨留在枝晶間。
b）由另一相的形核困難所引起：合金偏離共晶成分，初晶相長得較大。如果另一相不能以初生相為襯底形核，或因液體過冷傾向大而使該相析出受阻時，初生相就繼續長大而把另一相留在枝晶間。
合金成分偏離共晶成分越遠、共晶反應所需的過冷度越大，則越容易形成上述的離異共晶。
② 當領先相為另一相的「暈圈」所封閉時將形成領先相呈球團狀結構的離異共晶組織。在共晶結晶過程中，有時第二相環繞領先相生長而形成一種鑲邊外圍層，此外圍層稱為「暈圈」。一般認為，暈圈的形成是因兩相在形核能力和生長速度上的差別所致。
在兩相性質差別較大的非小面—小面共晶合金中更容易出現這種暈圈組織